DE1813591A1

DE1813591A1 - Zuendvorrichtung fuer Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE1813591A1
Application number: DE19681813591
Authority: DE
Inventors: Paul Hini
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1968-12-10
Publication date: 1970-10-01
Also published as: SE352928B; FR2025786A1; US3675636A; DE1813591B2; GB1294472A; CS150995B2

Description

Zündvorrichtung für Verbrennungsmotoren.

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 17 64 614.9;

PA 68/2570)

Das Hauptpatent betrifft eine Zündvorrichtung für Verbrennungs-

motoren nach Patent (Patentanmeldung P 17 64 614.9;

PA 68/2570), bei der die Zündfunkenstrecke durch die von eineir. Transformator gebildete Sekundärspannung betrieben und die Primärspannung des Transformators mechanisch gesteuerten, kurzzeitigen Änderungen unterworfen ist, die - insbesondere über einen Verstärker- mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand auslösbar sind, zu dem ein Permanentmagnet oder dessen Pole relativ bewegbar sind.

Pur Verbrennungskraftmaschinen ist die Beherrschung des Zündvorganges wichtig. In der Praxis werden hierfür fast ausschließlich mechanische Mittel verwendet. Diese unterliegen einem starken Verschleiß.

Zur Verringerung der Störanfälligkeit von Zündvorrichtungen wurden sogenannte Transistor- bzw. ThyristorZündungen eingeführt, bei denen neben einer Erhöhung der Zündleistung im Vergleich zu den obigen Anordnungen auch die Strombelastung der Unterbrecherkontakte und damit der Abbrandverschleiß verkleinert ist. Bei diesen Zündvorrichtungen wird aber gleichzeitig der Unterbrecherstrom herabgesetzt und damit die Kontaktunsicherheit erhöht. Diese kann insbesondere bei der Thyristorzündung leicht zu Störungen führen. Auch die Abnutzungsvorgänge durch die Nockensteuerung bleiben in vollem Maße erhalten.

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Um die Abnutzung zu reduzieren, wird eine sogenannte Lichtstromsteuerung angewendet, durch die die Unterbrechermechanik entbehrlich wird. Bei einer solchen Vorrichtung läßt man z.B. einen mit Schlitzen versehenen Zylinder zwischen einer Lichtquelle und einer Photozelle rotieren und kann dann mit dem Photoelement über eine entsprechende Transistorschaltung den Zündvorgang betätigen. Auch eine solche Vorrichtung hat sich insbesondere bei der Verwendung in motorbetriebenen Fahrzeugen als störanfällig erwiesen.

Im Hauptpatent ist· eine Zündvorrichtung beschrieben, bei der der Zündvorgang mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand gesteuert wird, zu dem ein Permanentmagnet relativ bewegbar ist. Mit dieser Vorrichtung werden die genannten Nachteile vermieden. Die Verwendung der magnetfeldabhängigen Widerstände, von denen auch mehrere in einer einzigen Anordnung eingesetzt sein können, ermöglicht einen kontaktlosen Zündspannungsschalter, der die Forderungen eines robusten Betriebes von Benzinmotoren erfüllt. Die Lebensdauer ist praktisch unbegrenzt, da mechanische Verse HLeißvorgänge ausgeschaltet sind. Vor allem entfallen die bei bekannten Anordnungen hinsichtlich der Kontaktgabe, Resonanzerschöinungen und Frequenzunsicherheit gegebenen Nachteile.

Gegenstand der Erfindung ist eine Zündvorrichtung für Verbrennungsmotoren, mit der die Vorrichtung nach der Hauptanmeldung verbessert wird.

Man erreicht diese Verbesserung dadurch_f daß ein Joch vorgesehen ist, über das der magnetische Fluß des Permanentmagneten unabhängig vom Bewegungszustand geschlossen ist und daß der magnetische Fluß über den magnetfeldabhängigen Widerstand während der Bewegung des Permanentmagneten oder seiner Pole zeit- > weise geöffnet und zeitweise geschlossen ist.

Gegenüber der Vorrichtung nach dem Hauptpatent erhält man den Vorteil, daß der magnetische Fluß nicht unterbrochen wird und daher keine Reaktionskräfte auftreten.

BAD ORIGINAL

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Vorzugsweise 1st In einer zentrischen Bohrung des Permanentmagneten eine Welle dee Motors drehbar gelagert, wobei die Magnetisierung des Permanentmagneten parallel zur Achse der Welle ist und an der Welle eine Scheibe mit äquidistanten Zähnen befestigt ist, die auf einer Stirnfläche des Permanentmagneten aufliegt.

An der der Scheibe gegenüberliegenden Stirnfläche des Permanentmagneten kann ein Joch befestigt sein, das mit drei Stegen versehen ist, die parallel zur Achse der Welle gerichtet sind und angenähert bündig mit den Zähnen der Scheibe enden, wobei im mittleren Steg der magnetfeldabhängige Widerstand angeordnet ist und der gegenseitige Abstand der Stege und ihre Breite bezüglich des Abstands der Zähne so gewählt sind, daß beim Drehen der Scheibe der magnetische PIuS Über zwei Zähne der Scheibe durch die beiden äußeren Stege oder über einen Zahn der Scheibe durch den mittleren Steg geschlossen ist. Diese Ausführungform besitzt den besonderen Torteil, daß der magnetische Fluß beim Drehen der Zahnscheibe annähernd konstant bleibt und der gesamte magnetische FIuS den magnetfeldabhängigen Widerstand durchsetzt, was zu einer großen Widerstandsänderung führt. Vorteilhaft ist weiterhin, daß der mittlere Steg mühelos ausgewechselt werden kann, falls wegen des magnetfeldabhängigen Widerstandes eine Betriebsstörung auftritt. Außerdem ist der magnetfeldabhängige Widerstand gut gegen Zerstörung und Verschmutzung geschützt.

Bei einer anderen AusfUhrungsform kann an der der Scheibe gegenüberliegenden Stirnfläche des Permanentmagneten ein Joch befestigt sein", das mit einem Kreisring versehen ist, der konzentrisch zur Achse der Welle ist und angenähert bündig mit den Zähnen der Scheibe endet, wobei der magnetfeldabhängige Widerstand im Luftspalt zwischen den Zähnen der Scheibe und dem Kreisring angeordnet ist.

Vorzugsweise ist das Material des magnetfeldabhängigen Widerstandes InSb, insbesondere mit Einschlüssen einer gut leitenden zweiten Phase, wie NiSb.

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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Pig.1 bis 5 beispielhaft näher erläutert. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. In allen Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig.1 zeigt eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung im Schnitt. Die von einem Verbrennungsmotor angetriebene Verteilerwelle 1 ist in der zentrischen Bohrung 2 eines ringförmigen Permanentmagneten 3» der beispielsweise ein Oxidmagnet sein kann, drehbar gelagert. Die Magnetisierung des Permanenmagneten 3 ist parallel zur Achse der Welle 1. In der Fig.1 ist die Lage des Nordpols N und des Südpols S eingezeichnet. An der Welle 1 ist mit einer Schraube 4 eine Kreisscheibe 5 aus Eisen befestigt, die mit äquidistanten Zähnen an der Peripherie versehen ist. Die Scheibe 5 liegt auf der oberen Stirnfläche des Permanentmagneten 3 auf. Ihre Zähne sind die drehbaren Pole des Permanentmagneten 3. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Permanentmagnet 3 an der Scheibe 5 auch befestigt sein und von der Verteilerwelle1 mitgedreht werden kann.

An der unteren Stirnfläche des Permanentmagneten 3 ist eine Eisenplatte 6 befestigt, die außerdem noch über Abstandshalter 7 mit einer Tragplatte 8 verbunden ist. An der Eisenplatte 6 sind drei Stege 9 bis 11 aus Eisen angeordnet. Der mittlere Steg 10 ist in der Fig.1 im Schnitt dargestellt.,Die Stege 9 bis 11 sind parallel zur Achse der Welle 1 und besitzen je einen auf die Welle hin gerichteten Vorsprung, der bündig mit der Scheibe 5 ist. Zwischen den Zähnen der Scheibe 5 und den Vorsprüngen der Stege 9 bis 11 ist daher bei entsprechender Stellung der Scheibe nur ein sehr enger Luftspalt 12 vorhanden und die Platte 6 ist zusammen mit den Stegen 9 bis 11 ein Joch für den Rückschluß des magnetischen Feldes des Permanentmagneten 1.

Aus Fig.1 ist ersichtlich, daß im mittleren Steg 10 ein magnetfeldabhängiger Widerstand 13 so angeordnet ist, daß seine Querschnittsfläche vom magnetischen Fluß durch den Steg 10 senkrecht durchsetzt wird. Der magnetfeldabhängige Widerstand 13 ist so gut gegen Zerstörung und Verschmutzung geschützt. Außerdem kann der mittlere Steg 10 leicht ausgewechselt werden. Hierzu ist

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nur die Schraube H zu lösen, mit der dieser Steg an der Eisenplatte 6 befestigt ist. Betriebsstörungen lassen sich daher ein- -fach und billig beheben. Die elektrischen Anschlüsse für den 'magnetfeldabhängigen Widerstand 13 sind in der Pig.1 nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören.

Die Pig.2 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß Fig.1. Die Scheibe 5 ist mit Zähnen 15 versehen. Diese Anzahl entspricht z.B. der Anzahl der Zylinder des Verbrennungsmotors. Den Zähnen 15 der Scheibe 5 stehen die mit Vorsprüngen versehenen Stege 9 bis 11 gegenüber. Mit der Größe der Zahnfläche und der Breite der Luftspalte 12 ist die Größe des magnetischen Flusses einstellbar. Die Breite der Stege 9 und 11 und der gegenseitige Abstand der Stege 9 bis 11 ist so gewählt, daß beim Drehen der Scheibe 5 der magnetische Pluß des Permanentmagnete^ entweder mit zwei Zähnen 15 über die äußeren Stege 9 und 11 und die Eisenplatte 6 oder mit einem Zahn 15 über den mittleren Steg 10 und die Eisenplatte 6 immer geschlossen ist. Man erreicht mit dieser Anordnung, daß möglichst geringe Reaktionskräfte auftreten, weil auch beim Drehen der Scheibe 5 der magnetische Pluß annähernd konstant bleibt, da er fließend von den beiden äußeren Stegen 9 und 11 bzw. vom mittleren Steg 10 übernommen wird.

Im Rückschluß für den magnetischen Pluß über den mittleren Steg 10 ist der magnetfeldabhängige Widerstand 1? angeordnet. Der gesamte magnetische Pluß fließt in der in Pig.2 dargestellten Stellung der Scheibe 5 über diesen Steg 10, womit eine optimale Wiederstandsänderung des magnetfeldabhängigen Widerstandes 13 erhalten wird. In den Zwischenstellungen wird der magnetische Pluß von den beiden äußeren Stegen übernommen. Dies hat den Vorteil, daß der Streufluß des Magneten den Grundwiderstand der Feldplatte nicht stark beeinflußt.

•Die erzielbare periodische Widerstandsänderung ist dabei mit einem Luftspalt 12 von 0,15 mm in der Pig.3 dargestellt, in der der Widerstand R (Sl) gegen den Drehwinkel ff der Scheibe 5 für. eine Umdrehung der Scheibe aufgetragen ist. Z.B. mit einer Verstärkungsanordnung, wie sie im Hauptpatent angegeben ist, läßt

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sich mit Hilfe dieser Widerstandsänderung die Primärspannung des Transformators für die Zündfunkenstrecke periodisch steuern. Hervorzuheben ist noch, daß die Temperaturabhängigkeit,d.h.der Temperaturgang der Widerstandsänderung im Bereich von -60 bis +100⁰C gering ist und daß die Widerstandsänderung unabhängig von der Drehzahl der Welle 1 ist. Es kann daher aus dem mit dem magnetfeldabhängigen Widerstand 13 gewonnenen elektrischen Signal auch die Drehzahl der Welle 1 und damit des Motors bestimmt werden. Die Drehzahlmessung kann gleichzeitig mit der Steuerung des Zündvorganges erfolgen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ist in Pig.4 im Schnitt dargestellt. Anstelle des aus drei Stegen und der Eisenplatte 6 bestehenden Jochs ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Joch als Topf 16 ausgebildet, der an Permanentmagneten 3 befestigt ist. Die Seitenwände des Topfes 16 sind mit einem Vorsprung 17 versehen, der auf die Welle 1 gerichtet vom Topf 16 absteht und der mit den Zähnen 15 der Scheibe 5 bündig ist. Da dieser Vorsprung 17 ein geschlossener Ring ist, wird der magnetische Fluß beim Drehen der Scheibe 5 ebenfalls nicht unterbrochen und es treten wiederum keine Reaktionskräfte auf.

Der magnetfeldabhängige Widerstand 13 ist an einer beliebigen Stelle im Luftspalt zwischen den Zonen 15 und dem Vorsprung 17 angeordnet. Mit der Größe der Zahnfläche und der Breite des Luftspaltes zwischen der Zahnfläche und dem Vorsprung 17 läßt sich wieder die Größe des magnetischen Flusses einstellen. Der magnetfeldabhängige Widerstand 13 wird jeweils vom magnetischen Fluß durchflossen, wenn ein Zahn 15 von der rotierenden Scheibe 5 über den magnetfeldabhängigen Widerstand 13 hinwegläuft. Die erzielbaren periodischen Widerstandsänderungen sind der in Fig.3 aufgezeigten analog.

Zur Abschirmung des Magnetfeldes und als Schutz gegen Verschmutzung ist auf die Vorrichtung ein Deckel 18 aufgesetzt»

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In Fig.5 ist eine Draufcicht der Vorrichtung nach Pig.4 bei abgenommenem Deckel 18 dargestellt. Die Lage dee magnetfeldabhängigen Widerstandes in Luftspalt zwischen den Zähnen 15 und dem Vorsprung 17 ist dieser Figur deutlich zu entnehmen.

Abschließend ist zu betonen, daß mit der erfindungegemäßen Vorrichtung eine äusserst betriebssichere Zündanlage aufzubauen ist. Die Herstellung erfordert keinen besonderen wirtschaftlichen Aufwand und die Vorrichtung kann ohne besonderen Umbau in bereits vorhandene Gehäuse für mechanische Unterbrecher eingesetzt werden.

7 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

L^e I eg exemplar]- Darfmchtgeändert werder f PLA 68/1712 Patentansprüche

1./Zündvorrichtung von Verbrennungsmotoren nach Patent .....

^^(Patentanmeldung P 17 64 614.9f PA 68/2570), bei der die Zündfunke ns trecke durch die von einem Transformator gebildete Sekundärspannung betrieben und die Primärspannung des Transformators mechanisch gesteuerten kurzzeitigen Änderungen unterworfen ist, die - insbesondere über einen Verstärker - mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand auslösbar.sind, su dem ein Permanentmagnet oder dessen Pole relativ bewegbar sind» dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (6 bzw» 16) vorgesehen ist, über das der magnetische Fluß des Permanentmagneten (3) unabhängig vom Bewegungssustand geschlossen ist und daß der magnetische Fluß über den magnetfeidabhängigen Widerstand (13) während der Bewegung des Permanentmagneten oder seiner Pole (15) zeitweise geöffnet und zeitweise geschlossen ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentrischen Bohrung (2) des Permanentmagneten (3) eine Welle (1) des Motors drehbar gelagert ist, wobei die Magnetisierung dee Permanentmagneten parallel zur Achse der Welle ist und daß an der Welle eine Scheibe (5) mit äquidistanten Zähnen (15) befestigt ist, die auf einer Stirnfläche des Permanentmagneten aufliegt.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Seheibe (5) gegenüberliegenden Stirnfläche des Permanentmagneten (3) ein Joch (6,9,10,11) befestigt ist, das mit drei Stegen (9,10,11) versehen ist, die parallel sur Achse der Welle (1) gerichtet sind und angenähert bündig mit den Zähnen (15) der Scheibe enden, daß im mittleren Steg (10) der magnetfeldabhängige Widerstand (13) angeordnet ist und daß der gegenseitige Abstand der Stege und ihre Breite bezüglich des Abstandes der Zähne so gewählt ist, daß beim Drehen der Scheibe der magnetische Fluß über zwei Zähne der Scheibe durch die beiden äußeren Stege oder über einen Zahn der

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- 9 Scheibe durch den mittleren Steg geschlossen ist.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Steg (10) auswechselbar ist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Scheibe (5) gegenüberliegenden Stirnfläche des Permanentmagneten (3) ein Joch (16) befestigt ist, das mit einem Kreisring versehen ist, der konzentrisch zur Achse der Welle ist und angenähert bündig mit den Zähnen der Scheibe endet
und daß der magnetfeldabhängige Widerstand (13) im Luftspalt zwischen den Zähnen der Scheibe- und dem Kreiering angeordnet ist.

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Material des magnetfeldabhängigen Widerstandes (13) InSb, insbesondere mit Einschlüssen einer
gut leitenden zweiten Phase, wie NiSb, ist.

7. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem mit dem magnetfeldabhängigen Widerstand (13) gewonnenen elektrischen Signal die Drehzahl
der Welle (1) bestimmbar ist.

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