DE20014502U1 - Capacitor ignition system - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Kondensator-Zündanlage mit einem STOP-Taster, die einen mit dem Motor rotierenden Magneten, einen mit dem Magneten zusammenwirkenden Eisenkern mit einer Ladespule zum Laden des Kondensators, eine Primärspule und eine Zündspule zur Erzeugung eines Zündimpulses und eine Thyristor-Zündschaltung zwischen der Ladespule und der Primärspule aufweist. Bei derartigen Kondensator-Zündanlagen erfolgt die Steuerung des Primärstromes der Zündspule mit Hilfe der Thyristor-Zündschaltung. Die Stromversorgung der Schaltung wird von der Ladespule geliefert, in der ein Strom induziert wird, wenn die Magneten sich an dem Eisenkern mit den Spulen vorbeibewegt.The invention relates to a capacitor ignition system with a STOP button, which has a magnet rotating with the engine, an iron core interacting with the magnet with a charging coil for charging the capacitor, a primary coil and an ignition coil for generating an ignition pulse and a thyristor ignition circuit between the charging coil and the primary coil. In such capacitor ignition systems, the primary current of the ignition coil is controlled using the thyristor ignition circuit. The power supply to the circuit is provided by the charging coil, in which a current is induced when the magnet moves past the iron core with the coils.
Wenn derartige Kondensator-Zündanlagen bei Brennkraftmaschinen beispielsweise für Freischneider, Rasenmäher, Trennschleifer und dergleichen garten- und forstwirtschaftlichen Geräten eingesetzt wird, ist es erwünscht, den Motor jederzeit abschalten zu können, damit mit diesen Geräten genau gearbeitet werden kann oder damit gefährliche Situationen vermieden werden können, die sich dann ergeben können, wenn beispielsweise der Schneidkopf eines Freischneiders in die Nähe eines Arbeiters kommt. Um den Motor zu stoppen oder abzuschalten, wird bisher ein Taster oder STOP-Schalter eingesetzt, der einerseits zwischen der Ladespule und dem Thyristor und andererseits mit Erde verbunden ist. Um den Motor tatsächlich abzuschalten, muß dieser Taster so lange gedrückt werden, bis der Motor ausgeht oder steht. Diese Lösung hat den Nachteil, dass es einige Sekunden dauern kann, bis der Motor tatsächlich steht, und dass nicht mit Sicherheit festgestellt werden kann, wann der Motor tatsächlich steht.When such capacitor ignition systems are used in internal combustion engines, for example for brush cutters, lawn mowers, angle grinders and similar gardening and forestry equipment, it is desirable to be able to switch the engine off at any time so that these devices can be used precisely or to avoid dangerous situations that can arise when, for example, the cutting head of a brush cutter comes close to a worker. To stop or switch off the engine, a button or STOP switch is currently used, which is connected between the charging coil and the thyristor on the one hand and to earth on the other. To actually switch off the engine, this button must be pressed until the engine switches off or stops. This solution has the disadvantage that it can take several seconds for the engine to actually stop and that it cannot be determined with certainty when the engine actually stops.
Um den letztgenannten Nachteil zu vermeiden, hat man einen Schalter eingesetzt, der betätigt wird und dann in der entsprechenden Schaltstellung eine dauerhafte Abschaltung des Motors bewirkt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass bei Wiederinbetriebnahme des Gerätes vergessen werden kann, den Schalter wieder in Betriebsstellung zurückzustellen. Wenn dies eintritt, zieht man am Startseil des Motors und ist darüber verärgert, dass der Motor nicht anspringt. Diese Situation kommt tatsächlich sehr häufig vor und führt immer wieder zu einer Unzahl von Reklamationen.To avoid the latter disadvantage, a switch has been used which, when activated, causes the engine to be permanently switched off in the corresponding position. However, this solution has the disadvantage that when the device is switched on again, it is possible to forget to put the switch back into the operating position. If this happens, you pull the starter cord of the engine and are annoyed that the engine does not start. This situation is actually very common and always leads to a huge number of complaints.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kondensator-Zündanlage bereitzustellen, die durch ein kurzzeitiges Betätigen eines STOP-Tasters abschaltbar ist, so dass der Motor mit Sicherheit ausgeht, wenn der STOP-Taster betätigt wird.The invention is therefore based on the object of providing a capacitor ignition system which can be switched off by briefly pressing a STOP button, so that the engine will definitely stop when the STOP button is pressed.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Kondensator-Zündanlage gekennzeichnet durch einen elektronischen Schalter, der in einem ersten Schaltzustand die Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors kurzschließt, durch eine Steuerschaltung mit dem STOP-Taster, die den elektronischen Schalter durch einen kurzzeitigen Steuerimpuls in den ersten Schaltzustand umschaltet und die beim Wiederandrehen des Motors den elektronischen Schalter in einen zweiten Schaltzustand umschaltet, in dem die Verbindung der Gate-Elektrode des Thyristors zur Erde unterbrochen ist, und durch eine Stromversorgungsschaltung für den elektronischen Schalter, die an der Ladespule angeschlossen ist. Da der elektronische Schalter, wenn durch eine kurzzeitige Betätigung des STOP-Tasters der Steuerschalter in den Schaltzustand geschaltet wird, bei der die Gate-Kathoden-Strecke des Thyristors kurzgeschlossen ist, wird dieser Zustand gehalten, unabhängig davon, wie lange der Motor benötigt, um stillzustehen. Wenn der Motor wieder angeworfen wird, werden der elektronische Schalter und die Steuerschaltung wieder mit Strom versorgt, so dass der elektronische Schalter wiederum in den Schaltzustand zurückgeschaltet wird, in dem die Zündschaltung ordnungsgemäß arbeiten kann. Es ist daher kein zusätzlicher Handgriff erforderlich, um die Wirkung des STOP-Tasters wieder rückgängig zu machen, bevor der Motor neu gestartet wird. Vielmehr wird die Schaltung durch Starten des Motors selbst zurückgesetzt, so dass die Zündung sofort ordnungsgemäß arbeiten kann.To achieve this object, the capacitor ignition system according to the invention is characterized by an electronic switch which, in a first switching state, short-circuits the gate-cathode path of the thyristor, by a control circuit with the STOP button which switches the electronic switch to the first switching state by means of a brief control pulse and which, when the motor is restarted, switches the electronic switch to a second switching state in which the connection of the gate electrode of the thyristor to earth is interrupted, and by a power supply circuit for the electronic switch which is connected to the charging coil. Since the electronic switch, when the control switch is switched to the switching state in which the gate-cathode path of the thyristor is short-circuited by briefly pressing the STOP button, this state is maintained regardless of how long the motor needs to come to a standstill. When the engine is restarted, the electronic switch and control circuit are supplied with power again, so that the electronic switch is again switched back to the switching state in which the ignition circuit can work properly. Therefore, no additional manual action is required to undo the effect of the STOP button before the engine is restarted. Rather, the circuit is reset by starting the engine itself, so that the ignition can immediately work properly.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter ein Flip-Flop aufweist, dessen Q-Ausgang einen Transistor steuert, der zwischen der Gate-Elektrode des Thyristors und Erde angeordnet ist. Durch ein derartiges Flip-Flop läßt sich die gewünschte Schaltung mit einfachen und zuverlässigen Mitteln verwirklichen.An advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that the electronic switch has a flip-flop whose Q output controls a transistor which is arranged between the gate electrode of the thyristor and earth. By means of such a flip-flop, the desired circuit can be implemented with simple and reliable means.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flip-Flop und dem Transistor ein erster Widerstand als Begrenzungswiderstand angeordnet ist. Der Begrenzungswiderstand sorgt in vorteilhafter Weise dafür, dass der Transistor und/oder das Flip-Flop beim Umschalten in den ersten Schaltzustand des Flip-Flops nicht überlastet werden.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that a first resistor is arranged as a limiting resistor between the flip-flop and the transistor. The limiting resistor advantageously ensures that the transistor and/or the flip-flop are not overloaded when switching to the first switching state of the flip-flop.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsschaltung einen Kondensator, vorzugsweise einen Elektrolytkondensator, aufweist, der zwischen der Ladespule und Erde angeschlossen ist. Der Kondensator wird daher direkt von einem Teil der Energie der Ladespule aufgeladen und zieht dabei jedoch nur wenig Strom, so dass die Funktion der Zündschaltung durch die Stromversorgung für den elektronischen Schalter und die Steuerschaltung nicht beeinträchtigt wird.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that the power supply circuit has a capacitor, preferably an electrolytic capacitor, which is connected between the charging coil and earth. The capacitor is therefore charged directly by part of the energy of the charging coil and draws only a small amount of current, so that the function of the ignition circuit is not impaired by the power supply for the electronic switch and the control circuit.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ladespule und dem Kondensator eine Diode und ein zweiter Widerstand als Begrenzungswiderstand angeordnet sind. Der Begrenzungswiderstand und die Diode sorgen für eine weitere Begrenzung des Stromes, der von der Ladespule in den Kondensator fließt und damit an Zündenergie verlorengeht.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that a diode and a second resistor are arranged as a limiting resistor between the charging coil and the capacitor. The limiting resistor and the diode ensure further limitation of the current that flows from the charging coil into the capacitor and is thus lost as ignition energy.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Kondensator eine Zenerdiode parallel geschaltet ist. Die Zenerdiode sorgt für eine Begrenzung der Spannung des Kondensators, so dass die zulässige Spannung bei der Versorgung des Flip-Flops nicht überschritten bzw. auf die Nennspannung stabilisiert wird.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that a Zener diode is connected in parallel to the capacitor. The Zener diode ensures that the voltage of the capacitor is limited so that the permissible voltage when supplying the flip-flop is not exceeded or is stabilized at the nominal voltage.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen ersten Kondensator zwisehen dem R-Eingang des Flip-Flops und Erde sowie einen dritten Widerstand zwischen dem R-Eingang des Flip-Flops der Versorgungsspannung Vs umfasst. Diese Schaltung sorgt in vorteilhafter Weise dafür, dass der elektronische Schalter bzw. das Flip-Flop beim Andrehen des Motors wieder in den zweiten Zustand zurückversetzt wird, in dem die Verbindung der Gate-Elektrode des Thyristors zur Erde unterbrochen ist. Sobald der Motor angedreht wird, wird der Kondensator der Stromversorgungsschaltung geladen und versorgt so die zuletzt genannte Schaltung mit Strom, so dass diese den elektronischen Schalter umschalten kann.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that the control circuit comprises a first capacitor between the R input of the flip-flop and ground and a third resistor between the R input of the flip-flop of the supply voltage V s . This circuit advantageously ensures that the electronic switch or flip-flop is returned to the second state when the motor is started, in which the connection of the gate electrode of the thyristor to ground is interrupted. As soon as the motor is started, the capacitor of the power supply circuit is charged and thus supplies the latter circuit with current so that it can switch the electronic switch.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung einen zweiten Kondensator zwischen dem S-Eingang des Flip-Flops und Vs aufweist, und dass zwischen dem zweiten Kondensator und dem vierten Widerstand ein vierter Widerstand in Reihe geschaltet ist, der zusammen mit dem zweiten Kondensator eine Filterschaltung bildet, die bei Nicht-BetätigungA further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that the control circuit has a second capacitor between the S input of the flip-flop and V s , and that a fourth resistor is connected in series between the second capacitor and the fourth resistor, which together with the second capacitor forms a filter circuit which, when not actuated,
des STOP-Tasters verhindert, dass das Flip-Flop durch Störimpulse bzw. durch bei Zündanlagen übliche, hochfrequente Störsignale ungewollt geschaltet wird.The STOP button prevents the flip-flop from being accidentally switched by interference pulses or high-frequency interference signals that are common in ignition systems.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Kondensator ein fünfter Widerstand parallel geschaltet ist, durch den in vorteilhafter Weise bewirkt wird, dass der S-Eingang auf Vs gehalten wird, bis der STOP-Taster betätigt wird.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that a fifth resistor is connected in parallel with the second capacitor, which advantageously causes the S input to be held at V s until the STOP button is actuated.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der STOP-Taster zwischen dem vierten Widerstand und dem fünften Widerstand und Masse angeordnet ist, so dass in vorteilhafter Weise ein gesteuerter Impuls für die Umschaltung des elektronischen Schalters geliefert wird.A further advantageous embodiment of the capacitor ignition system according to the invention is characterized in that the STOP button is arranged between the fourth resistor and the fifth resistor and ground, so that a controlled pulse for switching the electronic switch is advantageously supplied.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage ist.An embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, which are a schematic representation of an embodiment of the capacitor ignition system according to the invention.
Die Kondensatorzündanlage umfasst einen mit dem Motor rotierenden Magneten 2, einen mit dem Magneten zusammenwirkenden Eisenkern 4 mit einer Ladespule 6 zum Laden des Kondensators 8, eine Primärspule 10 und eine Zündspule 12 zur Erzeugung eines Zündimpulses. Das eine Ende 14 der Ladespule 6 ist geerdet, während das andere Ende 16 der Ladespule über eine Diode 18 mit dem Kondensator 8 verbunden ist. Zwischen der Diode 18 und dem Kondensator 8 ist der Thyristor 20 angeschlossen, dessen Kathode geerdet ist. Die Gate-Elektrode des Thyristors 20 ist über einen weiteren Widerstand 22 mit dem Kondensator 8 bzw. der Primärspule 10 verbunden.The capacitor ignition system comprises a magnet 2 rotating with the motor, an iron core 4 interacting with the magnet with a charging coil 6 for charging the capacitor 8, a primary coil 10 and an ignition coil 12 for generating an ignition pulse. One end 14 of the charging coil 6 is grounded, while the other end 16 of the charging coil is connected to the capacitor 8 via a diode 18. The thyristor 20 is connected between the diode 18 and the capacitor 8, the cathode of which is grounded. The gate electrode of the thyristor 20 is connected to the capacitor 8 or the primary coil 10 via a further resistor 22.
Insoweit handelt es sich um eine herkömmliche Kondensator-Zündanlage. Um den Motor zu stoppen, hat man bisher das Ende 16 der Ladespule 6 über einen STOP-Taster an Erde gelegt. Dies hat die oben beschriebenen Nachteile.In this respect, it is a conventional capacitor ignition system. To stop the engine, the end 16 of the charging coil 6 was previously connected to earth via a STOP button. This has the disadvantages described above.
Bei der erfindungsgemäßen Kondensator-Zündanlage wird dagegen die Gate-Elektroden-Strecke des Thyristors 20 kurzgeschlossen bzw. die Gate-Elektrode und die Kathode werden beide auf Erde gelegt. Dazu umfasst die Schaltung ein Flip-Flop 24, das die üblichen Eingänge S (für Setzen) und R (für Rücksetzen) und den Ausgang Q aufweist, der je nach dem Schaltzustand des Flip-Flops 24 an Erde oder an der Versorgungsspannung Vs liegt.In the capacitor ignition system according to the invention, however, the gate electrode path of the thyristor 20 is short-circuited or the gate electrode and the cathode are both connected to ground. For this purpose, the circuit comprises a flip-flop 24 which has the usual inputs S (for setting) and R (for resetting) and the output Q which, depending on the switching state of the flip-flop 24, is connected to ground or to the supply voltage V s .
Der Ausgang Q ist über einen Widerstand 26 mit einem Transistor 28 verbunden, dessen Emitterkollektorstrecke zwischen der Gate-Elektrode des Thyristors 20 und Erde liegt. Die Basis des Transistors 28 liegt über dem Widerstand 26 an dem Q-Ausgang des Flip-FlopsThe output Q is connected via a resistor 26 to a transistor 28, whose emitter collector path is between the gate electrode of the thyristor 20 and ground. The base of the transistor 28 is connected via the resistor 26 to the Q output of the flip-flop
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24. Der R-Eingang des Flip-Flops 24 liegt über einem Widerstand 30 an der Versorgungsspannung Vs und über einem ersten Kondensator 32 (Cl) an Erde. Der S-Eingang des Flip-Flops 24 liegt über einen zweiten Kondensator 34 (C2) an der Versorgungsspannung Vs und über einen Widerstand 36 (RF) und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand 38 ebenfalls an der Versorgungsspannung Vs. Der Widerstand 36 (RF) bildet der zusammen mit dem zweiten Kondensator eine Filterschaltung, die bei Nicht-Betätigung des STOP-Tasters verhindert, dass das Flip-Flop durch Störimpulse bzw. durch bei Zündanlagen übliche, hochfrequente Störsignale ungewollt geschaltet wird. Ein STOP-Taster 40 liegt einerseits an Erde und andererseits an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 36 und 38.24. The R input of the flip-flop 24 is connected to the supply voltage V s via a resistor 30 and to earth via a first capacitor 32 (Cl). The S input of the flip-flop 24 is connected to the supply voltage V s via a second capacitor 34 (C2) and to the supply voltage V s via a resistor 36 (RF) and a resistor 38 connected in series with it . The resistor 36 (RF) and the second capacitor form a filter circuit which, when the STOP button is not pressed, prevents the flip-flop from being switched inadvertently by interference pulses or by high-frequency interference signals which are common in ignition systems. A STOP button 40 is connected to earth on the one hand and to the connection point between the resistors 36 and 38 on the other.
Die Versorgungsspannung Vs (beispielsweise -15 V) wird von dem Ende 16 der Ladespule über eine Diode 42 und einen B egrenzungswiderstand 44 auf einen Kondensator 46 geladen bzw. dort aufgebaut, der vorzugsweise ein Elektrolytkondensator ist. Zur Begrenzung der Versorgungsspannung Vs und deren Stabilisierung ist eine Zenerdiode 48 vorgesehen.The supply voltage V s (for example -15 V) is charged or built up from the end 16 of the charging coil via a diode 42 and a limiting resistor 44 onto a capacitor 46, which is preferably an electrolytic capacitor. A Zener diode 48 is provided to limit the supply voltage V s and to stabilize it.
Die Kondensator-Zündanlage arbeitet beim Aus- bzw. Einschalten des Motors wie folgt. Sobald sich der Rotor 1 mit dem Magneten 2 dreht, wird der Elektrolytkondensator 46 geladen, und die Versorgungsspannung Vs für das Flip-Flop 24 steht zur Verfügung. Wird bei drehendem Rotor 1 der STOP-Taster 40 betätigt, wird das Flip-Flop 24 über den S-Eingang gesetzt, und der Q-Ausgang schaltet auf Vs. Der Thyristor 20 schaltet jetzt nicht mehr, weil die Gate-Kathoden-Strecke kurzgeschlossen ist, da die Gate-Elektrode über den Transistor 28 geerdet ist und die Kathode ohnehin an Erde liegt. Der Widerstand 26 dient dabei zur Begrenzung des durch das Flip-Flop 24 und den Transistor 28 fließenden Strom.The capacitor ignition system works as follows when the engine is switched on or off. As soon as the rotor 1 rotates with the magnet 2, the electrolytic capacitor 46 is charged and the supply voltage V s for the flip-flop 24 is available. If the STOP button 40 is pressed while the rotor 1 is rotating, the flip-flop 24 is set via the S input and the Q output switches to V s . The thyristor 20 no longer switches because the gate-cathode path is short-circuited, since the gate electrode is grounded via the transistor 28 and the cathode is grounded anyway. The resistor 26 serves to limit the current flowing through the flip-flop 24 and the transistor 28.
Wenn der Thyristor nicht mehr schaltet, wird kein Zündfunke mehr erzeugt und der Motor geht aus. Das Flip-Flop 24 hält diesen Zustand aufrecht, auch wenn der STOP-Taster 40 nicht mehr betätigt ist. Wenn dann der Motor steht, steht keine Stromversorgung mehr für das Flip-Flop 24 zur Verfügung, und das Flip-Flop 24 kann nicht mehr arbeiten. Bei erneutem Start des Motors wird beim Aufbau der Stromversorgung der R-Eingang des Flip-Flops 24 über den Kondensator 32 kurz angesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass der Q-Ausgang des Flip-Flops 24 auf Erde liegt und die Zündung wieder normal funktioniert. Der Motor wird somit über die Zündung durch einen kurzen STOP-Impuls von dem STOP-Taster 40 ausgeschaltet. Die Zündanlage wird automatisch wieder aktiviert, wenn der Motor wieder angedreht wird.If the thyristor no longer switches, no more ignition spark is generated and the engine stops. The flip-flop 24 maintains this state, even if the STOP button 40 is no longer pressed. If the engine then stops, no power supply is available for the flip-flop 24 and the flip-flop 24 can no longer work. When the engine is started again, the R input of the flip-flop 24 is briefly controlled via the capacitor 32 when the power supply is built up. This ensures that the Q output of the flip-flop 24 is on ground and the ignition functions normally again. The engine is thus switched off via the ignition by a short STOP pulse from the STOP button 40. The ignition system is automatically reactivated when the engine is started again.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20010111 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20031203 |
|
| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20070301 |