DE2018502B2 - Zündverstellvorrichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents
Zündverstellvorrichtung für KolbenbrennkraftmaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
Description
Die Erfindung betrifft eine Zündverstellvorrichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen mit einem im Primärkreis
der Zündung angeordneten Unterbrecherkontakt, der bei niedrigen Drehzahlen spät und bei hohen
Drehzahlen früh öffnet, einem von der Kurbelwelle drehzahlproportional angetriebenen und auf einer
Kreisbahn bewegten Magnetsystem mit radial zur Kreisbahn ausgerichteten Pol, und zwar zwei gleichartigen,
in Umlaufrichtung hintereinanderliegenden Polen und einem dazwischen angeordneten gegensinnigen
Pol, und einem neben der Kreisbahn des Magnetsysteins angeordneten zweischenkligen Spulenkern.
Solche Zündverstellvorrichtungen sind beispielsweise aus der CA-PS 7 58 217 bekannt.
Die einfachste bisher bekannte Zündverstellvorrichtung
verwendet manuell verstellbare Unterbrecherkontakte, die man auf einem beschränkten Bogen
konzentrisch zu der den Kontakt betätigenden Nocke verschieben kann. In vielen Fällen ist jedoch eine
manuelle Zündverstellung unerwünscht, da sie die Bedienung der Brennkraftmaschine erschwert und bei
falscher Bedienung mehr Schaden als Vorteile hervorruft.
Für größere und kompliziertere Brennkraftmaschinen verwendet man bereits allgemein automatische
Zündverstellvorrichtungen. Dies ist beispielsweise bei Kraftfahrzeugen der Fall. Bisher gibt es jedoch noch
keine befriedigende automatische Zündverstellvorrichtung, die einfach, gedrungen und billig genug ausgebildet
ist, um auch für kleine Einzylinder-Brennkraftmaschinen verwendbar zu sein, die in großem Umfang für
Motorrasenmäher, kleine Gartentraktoren, Abwässerpumpen u. dgl. benutzt werden. Die meisten kleinen
Brennkraftmaschinen haben fest eingestellte Zündungen, deren Zündzeit so liegt, daß sie relativ gut bei
hohen Drehzahlen arbeiten, aber schwer anzulassen sind.
Außerdem sind relativ aufwendige Zündverstellvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Verstellung
über einen induzierten Strom gesteuert wird. So zeigt beispielsweise die BE-PS 6 82 933 ein Zündsystem, bei
dem der Primärwicklungskreis mit einer Haibleiter-Schwellwertvorrichtung
durch Stromumkehr am Steueranschluß vervollständigt und unterbrochen wird. Mit induzierten Strömen arbeitet ebenfalls eine
Zündschaltung, gemäß der FR-PS 14 83 615. Gemäß einem Vorschlag der FR-PS 15 63 118 wird ein relativ
teurer Spannungswandler eingesetzt, welcher für seinen Betrieb noch besonderer Widerstände und eines
Transistors bedarf, dessen Vorspannung mit einem Magnetschalter gesteuert wird. Die vorgenannten
Zünrlverstellvorrichtungen sind sämtlich sehr aufwendig und teuer und daher für die relativ preiswerten
Einzyünder-Brennkraftmaschinen nicht brauchbar, zumal gerade bei diesem Einsatz mit häufigen Störungen
gerechnet werden muß, wenn die Zündverstellvorrichtung technisch zu aufwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer ganz besonders billigen, einfach und
gedrungen ausgebildeten, automatischen Zündverstellvorrichtung, die sich leicht in kleine Einzyünder-Brennkraftmaschinen
mit Magnet- oder auch Batteriezündung einbauen läßt, ohne größere Umbauten an den
betroffenen Maschinenteilen vornehmen zu müssen und die auch ohne bewegliche, einander berührende Teile
arbeitet und daher keine Schmier- und Verschleißprobleme mit sich bringt.
Zur Lösung dieser Aufgabe isl eine Zündverstellvorrichtung
der einleitend genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß neben der Kreisbahn des Magnetsystems
ein normalerweise offener, als Unterbrecherkontakt arbeitender Magnetschalter angeordnet ist, der allein
von einer Halbwelle des umlaufenden Magnetflusses beaufschlagbar ist, daß die Schenkel des Spulenkerns so
weit auseinanderliegen, daß die Pole des Magnetsystems bei ihrem Umlauf im Spulenkern zur Zeit der den
Schalter beaufschlagenden Magnetflußhalbwelle einen Polaritätswechsel verursachen, und daß zwei parallel
geschaltete Hilfswicklungen vorgesehen sind, von
denen die eine mit dem Schalter und die andere mit dem Spulenkern in flußverketteter Beziehung steht, so daß
die in der zweiten Hilfswicklung maschinendrehzahlproportional induzierte Spannung in eier ersten
Hilfswicklung einen Stromfluß hervorruft, der bei steigenden Maschinendrehzahlen den zeitlichen Verlauf
des mit dem Schalter verketteten Flusses mehr und mehr dem des durch den Spulenkern gehenden Flusses
annähert.
Die Merkmale der Erfindung und diese weiterausgestaltende
Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen. Beschreibung und der Zeichnung, in
denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Einzylinder-Brennkraftmaschine mit Schwungradmagneizündung
und erfindungsgemäßer Zündverstellvorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 2-2 der
Fig. 1,
Fig.3 eine perspektivische Ansicht der Wicklungen
und ihres Halters,
F i g. 4 eine der F i g. 1 ähnliche Teilansicht mit einer erfindungsgemäßen Zündverstellvorrichtung tür
Batteriezündung und
Fig. 5 ein Diagramm der in den Wicklungen einer erfindungsgemäßen Zündverstellvorrichtung auftretenden
Magnetflüsse und der in den Wicklungen induzierten Spannungen.
Die erfindungsgemäße Zündverstellvorrichtung wird zunächst in Verbindung mit einer Magnetzündung
beschrieben, die in der Einzylinder-Brennkraftmaschine 5 der F i g. 1 und 2 angeordnet ist.
Die Brennkraftmaschine 5 weist ein Schwungrad 6 auf, das ein Aluminiumgußteil sein und auch Lüfterflügel
7 tragen kann, welche durch das den Zylinder 9 umgebende Gehäuse 8 Kühlluft hindurchblasen. Das
Schwungrad 6 ist auf der Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine befestigt und läuft mit dieser Welle
um. Zusätzlich zur Funktion als Gebläserad dient das Schwungrad auch noch als Träger eines Dauermagneten
11, welcher das Magnetzündsystem energiemäßig versorgt. Der Dauermagnet befindet sich am Rand des
Schwungrades und nimmt daher an der Umlaufbewegung des Schwungrades in genauer zeitlicher Beziehung
zur Kurbelwellenumdrehung teil und ist daher mit dem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine synchronisiert.
Zur Magnetzündung gehört ferner ein im wesentlichen U-förmiger magnetisierbarer Kern 12, der an der
Maschine neben dem Schwungrad 6 so angeordnet ist, daß deren Schenkel 14 und 15 dem Umlaufkreis des
Dauermagneten zugewandt sind. Der Kern YL trägt Wicklungen 16, nämlich eine Primärwicklung, deren
Klemmen mit einem Magnetschalter 17 verbunden sind, und eine Sekundärwicklung, die in üblicher Weise über
eine Hochspannungsleitung 20 mit einer Zündkerze 19 verbunden ist.
Der übliche nockenbetätigte Unterbrecherkontakt ist durch den Magnetschalter 17 ersetzt, bei dem es sich um
einen Schutzrohrkontakt handeln kann.
Bekannterweise besteht ein Schutzrohrkontakt aus einem länglichen Kolben 21 aus Glas od. dgl. und zwei
magnetisch permeablen federnden Schaltzungen 22 und 23, die an gegenüberliegenden Enden des Kolbens
angeschmolzen sind und in Längsrichtung in den Kolben hineinragen. Die inneren Zungenenden überlappen sich
normalerweise und bilden die Schaltkontakte. Die Außenenden der Zungen ragen aus dem Kolben heraus
und bilden Anschlußklemmen 24 für den Schalter, die mit der Primärwicklung verbunden sind. Wenn die
Schaltzungen einem Magnetfeld ausgesetzt werden, sorgen die Anziehungskräfte zwischen den überlappenden
Zungenteilen für deren Verbiegung, so daß sie in kontaktgebender Weise zusammengeführt werden.
Sobald das Magnetfeld verschwindet, federn die Schaltzungen zurück in ihre normale Unterbrecherstel-
i>' lung.
Sowohl bei der Magnetzündung als auch bei der Batteriezündung muß zur Auflösung der Zündung der
Primärkreis geschlossen und geöffnet werden. Im geschlossenen Zustand sorgt der Schalter 17 für einen
" Kurzschluß der Primärwicklung, so daß in dieser ein
Stromfluß entsteht. Beim Öffnen des Schalters wird der Stromfluß in der Primärwicklung unterbrochen, so daß
ein sich plötzlich änderndes Magnetfeld entsteht, das in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung induziert.
Xi An den Schalterklemmen liegt der übliche Löschkondensator.
Der Schalter 17 wird von dem am Schwungrad angeordneten Dauermagneten 11 betätigt, und ist daher
neben dem Rand des Schwungrades gelagert und so.
ausgerichtet, daß der Magnet bei seinem Lauf zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter betätigt werden soll, mit
seinem Streufluß auch auf den Schalter einwirkt. Somit ist der Betätigungszeitpunkt des Schalters im wesentlichen
eine Funktion der jeweiligen winkelmäßigen
κι Einstellung des Schwungrades. Der Auf- und Abbauzeitpunkt
des Streuflusses von konstanter Polarität, mit welchem der Magnet auf den Schalter einwirkt, wird
jedoch mit der erfindungsgemäßen automatischen Zündverteilung erheblich verändert. Zu dieser automa-
!> tischen Zündverstellvorrichtung gehört eine kleine erste
Hilfswicklung 27, die den Schalter umgibt und eine kleine zweite Hilfswicklung 28, die einen Teil des
Kernes 12 umschließt und somit mit dessen magnetischem Fluß verkettet ist. Die beiden IHilfswicklungen 27
und 28 sind einander parallel geschaltet.
Die Verwendung des Magnetsystems 11 zur Betätigung des Magnetschalters 17 und die Anordnung der
zweiten Hilfswicklung 28 der Zündverstellvorrichtung auf dem Kern 12 des Zündtransformators 16 führen zu
·»·' einer besonders günstigen und wirtschaftlichen Bauweise
bei einer Magnetzündung.
Es soll nun ausführlicher die Betätigung des Magnetschalters erläutert werden. Das Magnetsystem
11 besteht aus einem im wesentlichen U-förmigen
■so Weicheisenpolschuh 30 und einem rechteckigen Blockmagnet
31, der zwischen den Schenkeln des Polschuhes angeordnet ist und eine flache, am Polschuhjoch
anliegende innere Polfläche hat. Wie F i g. 1 zeigt, ist das Magnetsystem so am Rand des Schwungrades angeord-
« net, daß die Schenkel des Polschuhes sich radial nach
außen erstrecken, und die durch die Polschuhschenkel und den Blockmagnet 31 hindurchlaufenden magnetischen
Flußlinien radial zum Schwungrad ausgerichtet werden.
w> Die außen liegende Fläche des Blockmagneten ist
einer der N-PoIe des Magnetsystems. Die beiden anderen Pole 51 und 52 des Magnetsystems an den
Außenenden der Polschuhschenkel sind in Umfangsrichtung so erweitert, daß sie über einen erheblichen
"'· Winkelweg der Schwungraddrehung auf die gegenüberliegenden
Polflächen des Kernes 12, d. h. den Stirnflächen der Schenkel 14 und 15. ausgerichtet bleiben.
Obwohl sich die Pole 51. N und 52 in der Zeichnung
Obwohl sich die Pole 51. N und 52 in der Zeichnung
in Umfangsrichtung des Schwungrades erstrecken und nach außen zeigen, könnten sie genausogut bei einer
entsprechend abgeänderten Ausrichtung des Kernes 12 und des Schalters so angebracht sein, daß sie in Richtung
der Schwungradachse zeigen. In allen Fällen hat das ο
Magnetsystem zwei Pole gleicher Polarität und einen zwischenliegenden ungleichen Pol. Die drei Pole liegen
auf einem Kreisbogen und zeigen alle bezüglich der Achse des Umlaufkreises in gleiche Richtung, so daß das
Magnetsystem am Kern 12 einen Wechselfluß erzeugt, ι ο wenn es an den Schenkeln des Kernes vorbeiläuft.
Der Jochteil des Polschuhes 30. hat eine solche Breite, daß an jedem Ende des Blockmagneten gegenüber der
Innenfläche des benachbarten Polschuhschenkels ein kleiner Spalt 33 entsteht. Dieser Spalt kann mit r>
Aluminium ausgefüllt und ein Teil des Schwungradgußteiles sein. Vorzugsweise ist über die radial am weitesten
nach außen liegende Fläche des Blockmagneten ein Weicheisenpolstück 34 gelegt, das den gekrümmten
Rand des Schwungrades vervollständigt und den Luftspalt zwischen dem Magnetsystem und den
Polflächen an den Enden der Kernschenkel 14 und 15 verkleinert.
. Der Magnetschalter 17 muß so ausgerichtet sein, daß der von ihm definierte Magnetpfad im wesentlichen 2ri
quer zu der Linie verläuft, entlang der sich die Magnetpolflächen erstrecken, so daß niemals ungleiche
Polflächen des Magneten beim Vorüberlauf überbrückt werden. Wie dargestellt, erstreckt sich der Schalter
parallel zur Schwungradachse. Des weiteren sollte, wie die Zeichnung zeigt, der Kontaktspalt zwischen den
einander überlappenden inneren Enden der Schaltzungen 22 und 23 geringfügig zur einen Seite des
Umlaufkreises des Magnetsystems versetzt in dessen Nähe angebracht werden. Bei dieser Ausrichtung n
erreicht der Streufluß des Magneten den Schalter nur dann bei jedem Umlauf, wenn der Mittelpol N des
Magneten im wesentlichen radial auf den Schalter ausgerichtet ist. Auch ergibt sich keine Umkehr der
Polarität des Flusses, zumal es sich um einen Streufluß ίο handelt.
Die Lage des Schalters 17 in Umlaufrichtung ist ebenfalls wichtig. Der Schalter liegt derart zwischen den
Schenkeln 14 und 15 des Kernes 12, daß der Magnetfluß den Kern 12 beaufschlagt, bevor der Streufluß den «ti
Schalter beaufschlagen kann, und daß die Polarität des den Kern beaufschlagenden Magnetflusses wechselt,
kurz bevor die Einwirkung des Streuflusses am Schalter endet.
Um den Zusammenbau der Zündverstellvorrichtung zu erleichtern und um den Schalter 17 und die beiden
Wicklungen 27 und 28 an der richtigen Stelle zu halten, können diese Bauelemente in einem einteiligen unmagnetischen
Halter 36 zusammengefaßt sein, der vorzugsweise aus Kunststoff besieht. Den Halter zeigt
die Fig. 3. Sie besteht aus einem den Schalter umgebenden Rohr.37, auf das die erste Hilfswicklung 27
aufgewickelt ist. Am Halter befindet sich ein seitlich vorragender rechteckiger Ansatz 38, der die zweite
Hilfswicklung 28 trägt. Zwecks zeitgerechtem Aufbau t>u
des mit der zweiten Hilfswicklung verketteten Magnetfeldes hat der als erster vom Magneten überlaufene
Schenkel 14 des Kernes an seinem freien Ende einen Längsschlitz 39, in den der rechteckige Ansatz 38 des
Hallers eingreifen kann. 1 ■
Die parallel geschalteten Hilfswicklungen 27 und 28 haben die Aufgabe, die Wellenform des auf den Schalter
17 einwirkenden magnetischen Flusses so zu verändern, daß dessen Wellenform mit steigender Maschinendrehzahl
der Wellenform des Wechselflusses am Kern 12 ähnlicher wird.
Die Kurve 42 der F i g. 5 zeigt den Magnetflußverlauf des vom Magneten im Kern 12 erzeugten Flusses und
die Kurve 44 den Verlauf des Streuflusses am Schalter ohne die kleinen Hilfswicklungen 27 und 28.
Die Kurven 42 und 44 decken sich etwa mit dem Magnetflußverlauf bei sehr kleinen Kurbelwellendreh
zahlen, da die Änderungsgeschwindigkeit des Flusses bei sehr niedrigen Drehzahlen klein ist und da dann in
den Hilfswicklungen 27 und 28 nur vernachlässigbar kleine Spannungen induziert werden. Bei sehr kleinen
Drehzahlen schließt daher der Schalter, wenn der ihn erreichende Streufluß einen gewissen Wert erreicht, wie
ihn beispielsweise der Punkt 45 der Kurve 44 angibt.
Es ist aber zu berücksichtigen, daß ein elektromagnetischer Schalter nicht momentan schließt. Wenn das
magnetische Betätigungsfeld das Niveau des Punktes 45 ereicht, beginnt die Schließbewegung der Schaltzungen
so daß es noch eine kurze Zeit dauert, bis die Kontakte tatsächlich schließen. Diese Verzögerungszeit, die vor
allem von den Kenndaten des speziellen Schalters abhängt, ist zumindestens bei sehr niedrigen Kurbelwellendrehzahlen
vernachlässigbar klein. Bei höheren Drehzahlen muß diese Verzögerung aber berücksichtigt
werden.
Der Schalter schließt, wenn der Kernfluß dem flachen Teil 43 der Kurve 42 entspricht, d. h. wenn die Pole Λ
und 51 des Magneten im wesentlichen auf die Schenke 14 und 15 des Kernes ausgerichtet sind. Die Schalterschließung
erfolgt somit, wenn in der Primärwicklung des Zündtransformators keine Flußänderung auftritt
und somit an dieser Wicklung keine Spannung anliegt, die eine Zerstörung oder Errosion der Schaltkontakte
hervorrufen kann, falls die Schaltkontakte bei ihrer Berührung noch kurz zurückprallen.
Bei mäßiger Kurbelwellendrehzahl induziert der entstehende mit der zweiten Hilfswicklung 28 verkettete
Magnetfluß in der letzteren eine Spannung, die die Kurve 47 wiedergibt. Etwa zur gleichen Zeit induziert
der mit der ersten Wicklung 27 verkettete Streufluß in der letzteren eine Spannung, die der Kurve 46
entspricht. Diese Spannungen liegen etwa in Phase und haben bei mäßigen Kurbelwellendrehzahlen etwa
gleiche Größe, wie es die Fig.5 zeigt. Daher fließt in
den parallel geschalteten Wicklungen nur ein vernach lässigbar kleiner Strom. Die Schalterschließung erfolg
somit etwa genauso wie ohne die Hilfswicklungen 27 und 28.
Bei steigenden Maschinendrehzahlen werden die Amplituden der Spannungen und in den beiden
Hilfswicklungen 27 und 28 größer, doch bleiben die Widerstände der Wicklungen konstant. Wenn die
Spannungen an den Wicklungen größer werden vergrößert sich auch die zwischen ihnen bestehende
Spannungsdifferenz, so daß in den Wicklungen ein Strom fließt. Die zweite Hilfswicklung 28 ist über der
Kern 12 enger mit dem Magnetsystem 11 gekoppelt unc weist eine geringere Anzahl von Windungen auf als die
Wicklung 27, die mit dem schwächeren StreufluG verkettet ist, den die Kurve 44 wiedergibt. Somit hat dei
Stromfluß in den Wicklungen 27 und 28 keiner wesentlichen Einfluß auf den Fluß 42, der durch der
Magneten im Kern 12 auftritt. Dieser Stromfluß kanr aber eine erhebliche Verzerrung des den Schalter
beaufschlagenden Streuflusses der Kurve 44 hervorru fen. so daß der den Schalter bcatifschlaecnde Strcuflul.
gegenüber dem Maschinenzyklus bei höheren Drehzahlen schneller entsteht, oder mit anderen Worten, daß die
Kurve 44 mehr und mehr der Kurve 42 angenähert wird.
Bei hohin Maschinendrehzahlen hat der am Schalter
erscheinende Streufluß beim Aufbau im wesentlichen die gleiche Wellenform, wie sie der linke Teil der Kurve
42 wiedergibt.
Aus der Kurve 42 könnte geschlossen werden, daß der Schalter bei hohen Maschinendrehzahlen schließt,
bevor der flache Teil 43 der Kurve erreicht wird, wenn ι ο an der Primärwicklung des Zündtransformators 16 eine
Spannung anliegt. Dies ist jedoch nicht der Fall. Zunächst einmal muß der Schalter von einem
Magnetfluß bestimmter Größe beaufschlagt werden, bevor die Schalterkontakte sich aufeinander zubewegen,
und insbesondere muß der mit dem Schalter verkettete Fluß das Niveau des Punktes 45 der Kurve 44
erreichen. Zum zweiten benötigt die Schließung des Schalters Zeit. Diese zwei Faktoren sorgen zusammen
für eine Verzögerung der tatsächlichen Schalterschließung, bis die Spannung an der Primärwicklung des
Zündtransformators 16 zu Null geworden ist.
Bevor nun das Problem der Schalterschließung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verlassen wird, soll
noch erläutert werden, daß die Stufe 49 in der Kurve 42 des durch den Magneten induzierten Kernflusses durch
eine nutenartige Ausnehmung 50 im Polstück 34 hervorgerufen wird. Diese Ausnehmung beeinflußt die
Anstiegsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses im Kern 12 und damit die Gestalt des linken Teils der
Kurve 42. Generell sollte die Ausnehmung 50 so bemessen sein, daß bei geringen Maschinendrehzahlen
die Anstiegsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses im Kern 12 noch nicht so groß wird, daß in der
Hilfswicklung 28 ein Strom erzeugt wird, der eine vorzeitige Schließung des Schalters bewirken könnte,
wenn der entstehende Magnetfluß in der Primärwicklung eine Spannung induziert.
Je nach der Maschinendrehzahl soll die Schalteröffnung
während des Polaritätswechsels des im Kern 12 induzierten magnetischen Flusses oder kurz danach
erfolgen.
Nach dem Polaritätswechsel des magnetischen Flusses im Kern 12 induziert die schnelle Flußänderung
in der zweiten Hilfswicklung 28 eine Spannung 47', die auch der Wicklung 27 mitgeteilt wird, da diese parallel
geschaltet ist. Diese Spannung ist eine Funktion des die Nullinie schneidenden Teiles 51 der Kurve 42 der F i g. 5.
Die Spannungshöhe ändert sich mit der Maschinendrehzahl; sie ist relativ klein bei niedrigen Drehzahlen und
relativ sehr hoch bei maximaler Drehzahl. Da diese Spannung auch der Wicklung 27 aufgedrückt wird,
entsteht in dieser ein Fluß in solcher Richtung, daß der Abbau des den Schalter geschlossen haltenden Streuflusses
(Kurve 44) beschleunigt wird. . Wenn man den Schalteröffnungsvorgang betrachtet,
muß man berücksichtigen, daß die Kurve 44 den Streufluß wiedergibt, der auf den Schalter einwirken
würde, wenn die Hilfswicklungen 27 und 28 fehlten. Die Kurve 46' gibt die Spannung wieder, die in der Wicklung
27 durch die Verminderung des Flusses induziert wird, wie sie der rechte Teil der Kurve 44 wiedergibt.
Bei geringen Kurbelwellendrehzahlen ist die in der zweiten Hilfswicklung 28 durch den Magnetfluß im
Kern 12 induzierte Spannung gegenüber dem Gesamtwiderstand der Wicklungen 27 und 28 nicht groß genug,
um durch diese einen merklichen Strom zu treiben. Die Spannung 46' ist ebenfalls unbedeutend. Bei geringen
Maschinendrehzahlen entspricht der beim öffnen des Schalters einwirkende Magnetfluß im wesentlichen dem
rechten Teil der Kurve 44, so daß der Schalter nahezu zum gleichen Zeitpunkt öffnet, zu dem er öffnen würde,
wenn die Hilfswicklungen 27 und 28 fehlten und nur der Streufluß einwirkte.
Wenn die Maschinendrehzahl ansteigt, ergibt sich ein besonderes Zusammenspiel zwischen den zwei Magnetfeldern
und den zwei Hilfswicklungen, das sich wie folgt erläutern läßt. Die in der zweiten Hilfswicklung 28 durch
die Umkehr des im Kern 12 vorhandenen Magnetflusses induzierte Spannung 47' wächst mit steigender Kurbelwellendrehzahl.
Da der Widerstand der Wicklungen 27 und 28 konstant bleibt, wird bei Steigerung der
Maschinendrehzahl ein Punkt erreicht, an dem der Strom in den Hilfswicklungen einen merklichen Einfluß
auf den Abbau des den Schalter geschlossen haltenden Magnetflusses erhält. In der Praxis führt dies zu einer
Linksverschiebung; des rechten Teils der Kurve 44. Der sich vermindernde mit dem Schalter zusammenwirkende
und mit der ersten Hilfswicklung 27 verkettete Magnetfluß induziert in dieser Wicklung eine Spannung,
die einen gewissen Einfluß auf die Verzögerung der Flußverminderung hat. Auch hier überwiegt jedoch der
Einfluß des sich reversierenden magnetbedingten Kernflusses, da die zweite Hilfswicklung 28 auf dem
Kern 12 eng mit dem kräftigen magnetbedingten Kernfluß verkettet ist, während die erste Hilfswicklung
27, die den Magnetschalter umschließt, mit dem Magneten wesentlich lockerer über das Streufeld
verkettet ist.
Mit steigender Maschinendrehzahl bewegt sich daher die Kurve 46' weiter und weiter nach links, bis sie mit
der Spannungskurve 47' in Phase liegt. Da die in der zweiten Hilfswicklung 28 induzierte Spannung 47'
überwiegt, wird der rechte Teil der Streuflußkurve 44 durch die Linksverschiebung immer mehr der Kurve 42
des Kernflusses angenähert. Somit kann man in den höchsten Drehzahlbereichen davon ausgehen, daß sich
der rechte Teil der Kurve 44 mit dem Teil 51 der Kurve 42, der die Kurve 44 schneidet und unter die Nullinie
geht, deckt. Verständlicherweise bewirkt die Linksverschiebung des rechten Teiles der Kurve 44 bei
steigenden Maschinendrehzahlen, daß der Schalter entsprechend früher im Maschinenzyklus öffnet.
Da die zweite Hilfswicklung 28 durch den Kern 12 eng mit dem Magneten gekoppelt ist, sollte sie
wesentlich weniger Windungen haben als die erste Hilfswicklung 27, um einen guten Abgleich der
Spannungen in den Wicklungen zu erreichen entsprechend einem angemessenen L : Λ-Verhältnis, d. h. einem
angemessenen Verhältnis von Induktivität zu ohmschem Widerstand. Ausgezeichnete Ergebnisse konnten
erzielt werden mit einer ersten Hilfswicklung mit 7 Windungen Kupfirdraht und einer zweiten Hilfswicklung
mit 2 Windungen des gleichen Drahtes. Wenn diese Wicklungen so angeordnet wurden, wie es die Fig. 1, 2
und 3 zeigen, ergab sich eine wirksame Verschiebung des Zündzeitpunkt um 10° gegenüber der Kurbelwellenachse
zwischen der normalen Andrehgeschwindigkeit und der maximalen Maschinendrehzahl.
F i g. 4 erläutert die Anwendung des Grundgedankens der Erfindung bei einer Batteriezündung für Einzylinder-Brennkraftmaiichinen,
bei denen die Zündenergie von einer Batterie 60 in Verbindung mit einer üblichen
Zündspule 61 geliefert wird. Das Schließen und Öffnen eines Magnetschalters 17 im Zündspulenprimärkreis
erfolgt mit einem Dauermagneten 11' am Maschinen-
schwungrad 6. Da der Magnet 11' nur zur Schalterbetätigung
dient, läßt er sich wesentlich kleiner machen als bei Anordnungen, bei denen auch die Zündenergie von
dem Magneten geliefert werden muß. Ein neben dem Schwungrad angeordneter Kern 12' trägt die zweite
kleine Hilfswicklung 28 und übergreift den Schalter, der die Hilfswicklung 27 trägt. Hier kann der Kern 12' ganz
wesentlich kleiner sein als der Kern 12 bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform der Erfindung.
10
Die Schalterbetätigung bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 erfolgt im Prinzip genauso wie bei der
erstbeschriebenen Ausführungsform, obwohl bei einer Batteriezündung keine besonderen Vorkehrungen getroffen
werden müssen, um sicherzustellen, daß der Schalter zu einer bestimmten Zeit geschlossen wird,
solange die Schließung noch vor dem Zündzeitpunkt erfolgt, da bei geschlossenem Schalter stets eine
Spannung an der Zündspulenprimärwicklung anliegt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Zündverstell vorrichtung für Kolbenbrennkraftmaschinen mit einem im Primärkreis der Zündung angeordneten Unterbrecherkontakt, der bei niedrigen Drehzahlen spät und bei hohen Drehzahlen früh öffnet, einem von der Kurbelwelle drehzahlproportional angetriebenen und auf einer Kreisbahn bewegten Magnetsystem mit radial zur Kreisbahn ausgerichteten Polen, und zwar zwei gleichartigen, in Umlaufrichtung hintereinanderliegende.i Polen und einem dazwischen angeordneten gegensinnigen Pol, und einem neben der Kreisbahn des Magnetsystems angeordneten zweischenkligen Spulenkern, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Kreisbahn des Magnetsystems (11) ein normalerweise offener, als Unterbrecherkontakt arbeitender Magnetschalter (17) angeordnet ist, der allein von einer Halbwelle des umlaufenden Magnetflusses beaufschlagbar ist, daß die Schenkel (14, 15) des Spulenkerns (12) so weit auseinanderliegen, daß die Pole des Magnetsystems (U) bei ihrem Umlauf im Spulenkern (12) zur Zeit der den Schalter (17) beaufschlagenden Magnetflußhalbwelle einen Polaritätswechsel verursachen, und daß zwei parallel geschaltete Hilfswicklungen (27, 28) vorgesehen sind, von denen die eine (27) mit dem Schalter (17) und die andere (28) mit dem Spulenkern (12) in flußverketteter Beziehung steht, so daß die in der zweiten Hilfswicklung ^28) maschinendrehzahlproportional induzierte Spannung in der ersten Hilfswicklung (27) einen Stromfluß hervorruft, der bei steigenden Maschinendrehzahlen den zeitlichen Verlauf des mit dem Schalter (17) verketteten Flusses mehr und mehr dem des durch den Spulenkern (12) gehenden Flusses annähert.2. Zündverstellvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Pol (N) des Magnetsystems (11) an seinem ablaufenden Ende im Sinne einer Verminderung des Luftspaltes gegenüber den Schenkeln (14, 15) des Spulenkerns (12) mit einer A usnehmung (50) versehen ist.4. Zündverstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden Hilfswicklungen (27, 28) das Verhältnis von Induktivität zu Widerstand so gewählt ist, daß bei hohen Maschinendrehzahlen der mit dem Schalter (17) verkettete Fluß (45) eine dem Spulenkernfluß (42) angenäherte Wellenform erhält.5. Zündverstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfswicklungen (27,28) und der Magnetschalter (17) an einem gemeinsamen Halter (36) angeordnet sind.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
US81957469A | 1969-04-28 | 1969-04-28 |
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DE2018502A1 DE2018502A1 (de) | 1970-11-05 |
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