DE2233003B2 - Schwungradmagnetzündvorrichtung mit kapazitiver Zündwirkung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- ber eine magnetische Flußänderung erzeugt, die aus kennzeichnet, daß die wenigstens eine Trigger- einem positiven und einem nachfolgenden negativen spule (15) in dem rotierenden Magnetfeld derart 55 Spannungsimpuls besteht. Die Ableitung dieser Spanengeordnet ist, daß das öffnen des elektronischen nungsimpulse erfolgt im Spannungsmaximum der ne-Schalters in oder unmittelbar hinter dem Span- gativen Halbwelle. Der positive Spannungsimpuls nungsmaximum (P₁, Fig. 4) der negativen Halb- dient dabei in der bekannten Zündvorrichtung dazu, welle (B₂, Fig. 4) und das Schließen bei vollsten- das Steuerorgan zu schließen und damit den Kondendig geladenem Kondensator (19) zum gewünsch- 60 sator über die Primärwicklung der Zündspule und das ten Zündzeitpunkt erfolgt. Steuerorgan zu entladen. Letztlich steht somit auch

hier am Kondensator nur der Spannungsmaximalwert

der positiven Halbwelle zur Auswertung bei der Zündung zur Verfügung.

65 Kapazitive Zündvorrichtungen der genannten Art,

Die Erfindung betrifft eine Schwungradmagnet- sind betriebssicher, kompakt und billig. Sie sind damit zündvorrichtung mit kapazitiver Zündwirkung für auch für kleine Zweitaktmotoren gut geeignet, wie sie Brennkraftmaschinen, mit auf dem Schwungrad ange- z. B. in Motorsägen Verwendung finden. Sie werden

einer Genera

rüschen Unterbrechers/Schließers,

Fig. 2 das gleiche Schaltbild wie F g1, jedoch mit einer Abführung des Steuerorgans als elektror^hen

Kreis mit einem Thyristor und einer Tnggerspule mit in Serie dazu' g^chalteter Diod*.
Fig. 3 ein Diagramm über «^J Spannungs- und Umdrehungszahl
torspule in der Anlage gemäß Fifij

Fig. 4 »^^
einer inder Anlage g

SSS Xderlichen Spannungsanstieges zum Er- eine positive Halbwelle g^
re chen des Funkenüberschlags soll höchstens 10 Mi- Fig. 5 ein Diagramm^r <h S

[!d und vorzugsweise etwa 2 Mikrosekun- ·5 einer in der Anlage gemäß Fig. 1 bzw./ vo
SS Schließlich soll sich die Brennzeit des Zündspule im Verhaltms zur Zotwenigstens 80 bis 100 Mikrosekun- inFig. 1 riZöaneGam

SÄÜlÄS

vor allem mit Gleitfunkenzündkerzen eingesetzt, ne Sertim hülsenförmigen Zündkerzenkörper S Mittelelektrode aufweisen, die in der Tdes Zündkerzenkörpers endet, wobei der n an einer beliebigen Stelle der ringförmigen zwischen der Mittelelektrode und .lern Zünd-Ser überschlägt. Für kapazitive Zündvor-SverbindunlmitGleitfurkenzündkerzen 1n Versuchsreihen Arbeitsbedingungen erbei allen Betriebsbedingungen und Start- und

S^mrin 10 wW st angebrachten und (nicht «zeigt) so betä-

nd ein Schließen Erdanschluß 12

Β£?α2£^ erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dasbffnen des Steuerorgans in oder unm.ttelbar hinter dem Spannungs.naximum der negativen

^o_Po^onalist.Manerkenntalso,daßeine Erhöhung 3» SW zur Verfügungstehenden Udespannungdeskondensators wünschenswert ware, wobei jedoch das SpSungsmaximumdererzeugtenWechselspannung nicht ansteigen darf, da sonst größere und aufwendgere elektronische Bauelemente Verwendung finden

TuTgabederErfindungistesdeshalbauchdiene- ^^J^^S^^^S^^ gative Halbwelle der erzeugten Wechse spannung ^g^^JSSSediung soll erfindungsgedW jedoch ohneGleidmchtung zur Aufladung des ^ ^^i^ geschehe! der später näher

£?2£^ beschrieben wird _AusführUngsform des

In F^g_ß 2 ^d gne anae ^^

Steuerg0»£^ g_{ffnen und Sch}it_eßen des Thy-

^t_S:Set wird erreicht, daß die Ladespan- „ ristoi, 13 winl^ch^ÄÄ K-nung am Kondensator einen Spannungs/uschuß er- ^e _t ⁱⁿjm ^enkem^™*™™ . ^ ^₆₁ ist und

Zunahme der für die Erzeugung des Zundf unkens zur ^ Verfügung gestellten Energy sichergestellt^ wird. demThyn Zweckmäßig wird dabei nach dem öffnen des Steuer- pelt ^wol*i organs das den Zündzeitpunkt bestimmende Schlie- Tngge^rspule

ße⁸n erst dann erfolgen, wenn der Kondensator bereits ₅₅ ^^

_{Erdanschluß 14} eingekop_{lgdie Spannung von} der

^i der der Thyristor 13 _{der Verzwei ung 8}

. schließen soll

^niedriS^Äahlen ausgedehnt.

Die Vorteile der Erfindung und diese weiter ausgestaltende Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeisp.eles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

^f ein Schaltbild einer kapazitiven Zündan.age

_der

_{ein Konden}sat_Or 19 einerseits =. _{andererseits an eine} Ver-

ecai. Eine Zündspule 23 mit mit einem Anschluß von einer _{d e}inem Anschluß von einer Se-

^{2S geerdet und ein anderer Ansc}

von der Sekundärwicklung 22 ist verbunden mit einer in dem die Kurve B₂ ihr negatives Maximum erreicht gegen Erde isolierten Elektrode 26 in einer Gleitfun- hat, d. h. in Punkt P₁, Fig. 4. Die Ladespannung zum kenzündkerze 27, deren andere Elektrode 28 geerdet Kondensator 19 erhält damit einen Spannungszuist. schuß V₂, der zu der Höchstspannung V₃ der positiven

Aus Fig. 1 und 2 geht hervor, daß die beispiels- 5 Halbwelle addiert wird. Weiter ist der Zeitraum zwiweise gezeigten Anlagen abgesehen von den Steuer- sehen dem Öffnungspunkt P₁ und dem darauf folgenorganen identisch sind. Für beide Fälle gilt, daß die den Schließen des Steuerorgans so bemessen, daß der Generatorspule 1 so in dem rotierenden Feld eines Kondensator 19 die ganze Spannungssumme V₂ + in bekannter Weise mit permanenten Magneten aus- V₃ entgegennehmen kann.

gerüsteten Schwungrades angebracht ist, daß ein i° Sobald das Steuerorgan 9 bzw. 13 von neuem Wechselstrom in der Generatorspule 1 erzeugt wird. schließt, erfolgt eine Entladung des Kondensators 19 In der Ausführungsform nach Fig. 2 muß außerdem über das Steuerorgan 9 bzw. 13, den Erdanschluß 12 die Triggerspule 15 in der Weise in dem rotierenden bzw. 14 und den Erdanschluß 25 durch die Primär-FeId des Schwungrades angebracht sein, daß der er- wicklung 21 zur Zündspule 23 über die Verzweigung forderliche Spannungswechsel zum öffnen bzw. *5 20. Diese Entladung ruft einen Spannungspuls in der Schließen des Thyristors in dem erfindungsgemäß ge- Sekundärwicklung 22 hervor und erzeugt einen Funnau richtigen Zeitpunkt erzielt wird. ken in der Gleitfunkenzündkerze 27 mit oben be-

Die in der Generatorspule 1 erzeugte Spannung ist schriebenen Eigenschaften.

abhängig von der Umdrehungszahl des Schwungrades Der Spannungsverlauf bei der Entladung wird in

in einer grundsätzlich in Fig. 3 gezeigten Weise, wo »«> Fig. 5 als eine Funktion der Zeit veranschaulicht, woeine Kurve A die Spannung entlang einer Achse V bei die Spannung V entlang einer y-Achse und die in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl entlang ei- Zeit T entlang einer x-Achse aufgetragen sind. Eine ner Achse η angibt. Innerhalb eines ersten Drehzahl- ausgezogene Kurve B₃ stellt einen normalen Spanbereiches O-n_x steigt die Spannung schnell auf einen nungsverlauf bei einem Funkenüberschlag in der Höchstwert V₁ von beispielsweise 500 V und sinkt »5 Zündkerze dar, wobei ein Höchstwert V₄ bei 18 bis danach etwas auf Grund der durch die erhöhte Perio- 20 kV liegen kann. Eine gestrichelte Kurve B₄ gibt denzahl steigenden Induktanz im Spulenkreis. den gegebenen Spannungsbereich mit einer Span-

Die Spannungswelle, die bei jedem vollständigen nungsspitze K₅ von beispielsweise 30 kV an.
Magnetfelddurchgang in der Generatorspule erzeugt Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Aufladung

wird, ist in Fig. 4 durch eine Kurve mit der allgemei- 30 des Kondensators 19 im Bereich der negativen HaIbnen Bezeichnung B angedeutet, wobei auf einer x- welle S₂, Fig. 4, beginnt, erzielt man die obenge-Achse die Zeit Γ und auf einer v- Achse die Spannung nannten, in höchstem Grad wünschenswerten techniangegeben ist. Eine negative Halbwelle hat die Be- sehen Wirkungen bezüglich sicherer Zündung bei zeichnung B₁' und eine positive Halbwelle die Be- niedrigen Leerlauf-und Starrumdrehungszahlen. Dies zeichnung B₁, wobei für die negative Halbwelle B₁' 35 wird in Fig. 3 durch eine Kurve A₂ angedeutet, die vorausgesetzt ist, daß die zweite Diode 6 völlig aus die Ladespannung des Kondensators 19 bei der erfindem Kreis der Generatorspule 1 ausgeschaltet ist. In dungsgemäß gesteuerten Vorrichtung zeigt, während einem solchen Fall werden die beiden Halbwellen B₁' die Kurve A₁ die Ladespannung bei bisher gebräuch- bzw. B₁ völlig kongruent, aber invertiert sein. Durch liehen Anlagen zeigt. Die Spannungskurve A₂ wächst die stromrichtende Wirkung der zweiten Diode 6, so- 40 so viel schneller als die Spannungskurve A_x, daß eine bald diese in der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Weise erforderliche Ladespannung K₆ bei der Kurve A₂ bei eingeschaltet ist, wird der die andere Diode 6 und die einer StartumdrehungszahF η₃ erzielt wird, die weniger Generatorspule 1 enthaltende Stromkreis geschlos- als die Hälfte der Startumdrehungszahl n₂ für die sen, wobei die negative Halbwelle B₁' einen Strom Kurve A_x sein kann.

über die Diode durch die Generatorspule erzeugt, so 45 Daneben muß der wichtige Umstand beachtet werdaß die Spannung fällt, wie dies grundsätzlich durch den, daß der Spannungsverlauf für die negative HaIbdie Kurve B₂, Fig. 4, gezeigt ist. Dieser Strom bzw. welle. Kurve B₂, Fig. 4. nur in geringem Umfang der entstehende Spannungsfall ist abhängig von der durch die Umdrehungszahl beeinflußt wird, was Wicklung der Spulen, der Bemessung des Drahtes, bedeutet, daß die Spannungssumme V₂ + V₃ niedem Eisenkern usw. und kann innerhalb gewisser 50 mais für die Diode 5 gefährliche Werte erreichen Grenzen variieren. Es ist auch möglich, durch einen kann.

äußeren Widerstand oder eine ähnliche Vorrichtung Die erfindungsgemäße Steuerung der Zündvor-

eine solche Anpassung zustande zu bringen, daß ein richtung mit Hilfe des mechanischen Steuerorgans 9 für die erfindungsgemäße Steuerung der Zündvor- ist einfach durchzuführen, und zwar dadurch, daß der richtunggeeigneter Verlauf der Kurve B₂ erzielt wird. 55 genannte Nocken, der den Kontaktarm 10 betätigt, Aus Fig. 1 bzw. 2 geht hervor, daß die Ladung des in der Weise ausgeführt wird, daß der Kontaktarm Kondensators 19 unabhängig vom Spannungsverlauf 10 den Kreis wie oben beschrieben öffnet bzw. gemäß Kurven B₁ bzw. B₂ erst in dem Augenblick schließt. i

beginnen kann, in dem das Steuerorgan 9 bzw. 13 öff- In analoger Weise wird bei dem elektronischen I

net. Solange das Steuerorgangesperrt ist, geht nämlich 60 Steuerorgan gemäß Fig. 2 die Triggerspule 15 so an- |

ein Strom von der ersten Diode 5 direkt zum Erdan- geordnet, daß die Diode in den beschriebenen Zeit- f

Schluß 12. Eine weitere Vorbedingung der Ladung ist punkten öffnet bzw. schließt. |

natürlich, daß die Spannungsänderung für die Kurven Praktische Versuche mit der erfindungsgemäß ge- |

B₁ bzw. B₂ die für die Diode 5 richtige Richtung hat, steuerten Vorrichtung haben außerordentlich gute \

d.h. mit der Zeit zunimmt (also positive Neigung nach 65 Ergebnisse gezeigt. Durch absichtliche völlige Ver- s

Fig. 4 hat). schmutzung, beispielsweise Einschmieren mit dickem I

Gemäß der Erfindung öffnet das Steuerorgan 9 Getriebeöl oder ähnlichem wurde die Zündkerze in ϊ

bzw. 13 in oder unmittelbar nach dem Augenblick, solchen Zustand versetzt, daß ein Start mit «.in*™ «»- <

wohnlichen Kondensatorzündsystem erst bei 500 bis 600 U/Min, erfolgen konnte. Mit einer erfindungsgemäß gesteuerten Vorrichtung konnte man einen völlig sicheren Start bei einer so niedrigen Umdrehungszahl wie 200 U/Min, erzielen. Außerdem war es möglich, völlig sicheren Leerlauf bei niedrigen zahlen zu erreichen. Die erf indungsgem bedeutet daher einen erheblichen For Gebiet der kapazitiven Zündung im mit Schwungradmagnetzündapparate

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

brachten Permanentmagneten zur Erzeugung eine Patentansprüche- rotierenden Magnetfeldes, mit einer in dem Feld an geordneten Generatorspule, m der bei jedem voll

1. Schwungradmagnetzündvorrichtung mit ständigen Durchgang eines Nord-und Südpols eine; kapazitiver Zündwirkung für Brennkraftmaschi- 5 der Permanentmagneten! eine Wechselspannung mi nen, mit auf dem Schwungrad angebrachten Per- wenigstens einer negativen und einer positiven Halb manentmagneten zur Erzeugung eines rotieren- welle erzeugt wird, mit einer ersten Diode, welche die den Magnetfeldes, mit einer in dem Feld positiven Halbwellen der Wechselspannung einen angeordneten Generatorspule, in der bei jedem Kondensator zuführt, und mit einer zweiten Diode vollständigen Durchgang eines Nord- und Südpols "> welche parallel zur Generatorspule in der Weise ge eines der Permanentmagneten eine Wechselspan- schaltet ist, daß sie die positiven Halbwellen sperr nung mit wenigstens einer negativen und einer po- und die negativen Halbwellen hindurchläßt, sowie mil •itiven Halbwelle erzeugt wird, mit einer ersten einem Steuerorgan, welches einen den Kondensate] Diode, welche die positiven Halbwellen der und die Primärwicklung einer Zündspule umfassen-Wechselspannung einem Kondensator zuführt, *5 den Stromkreis abwechselnd öffnet und schließt, wound mit einer zweiten Diode, welche parallel zur bei bei geöffnetem Stromkreis der Kondensator gela-Generatorspule in der Weise geschaltet ist, daß den und bei geschlossenem Stromkreis entladen wire lie die positiven Halbwellen sperrt und die negati- und wobei die Sekundärwicklung der Zündspule ar ven Halbwellen hindurchläßt, sowie mit einem die Elektroden einer Zündkerze, vorzugsweise einei Steuerorgan, welches einen den Kondensator und *<> Gleitfunkenzündkerze, angeschlossen ist.
die Primärwicklung einer Zündspule umfassenden Eine derartige elektronische Schwungradmagnet-

Stromkreis abwechselnd öffnet und schließt, wo- zündvorrichtung ist bekannt (deutsche Offenlegungsbei bei geöffnetem Stromkreis der Kondensator schrift 1 439 986). Das Steuerorgan im den Kondensageladen und bei geschlossenem Stromkreis entla- tor und die Primärwicklung einer Zündspule umfasden wird und wobei die Sekundärwicklung der »5 senden Stromkreis ist dabei ein Thyratron. Gegenüber Zündspule an die Elektroden einer Zündkerze, den an der Steuerelektrode des Thyratrons gelegten vorzugsweise einer Gleitfunkenzündkerze, ange- Impulsen verhält sich das Thyratron wie eine Diode, schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Der Kondensator entlädt sich in die Primärwicklung das öffnen des Steuerorgans (9, 13) in oder un- der Zündspule. Auf diese Art und Weise ergibt sich mittelbar hinter dem Spannungsmaximum (P₁, 30 ein Stromkreis, dessen Widerstand vernachlässigbar Fig. 4) der negativen Halbwelle (B₂, Fig. 4) er- klein ist und indem der Strom sinusförmig ist. Solange folgt. das Thyratron gezündet ist, liefern die jeweiligen posi-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- tiven Halbwellen eine Mehrzahl von Schwingungen kennzeichnet, daß das Steuerorgan (9,13) ein me- in dem durch den Kondensator und die Primärwickchanischer Schalter (10) ist, der durch einen auf 35 lung gebildeten Schwingkreis, während für die negatider Schwungradwelle vorgesehenen, synchron mit ven Halbwellen die Dioden durchlässig sind. Jede der dieser rotierenden Nocken betätigt wird. Mehrzahl von Schwingungen erzeugt während eines

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Zündvorgangs einen Funken, so daß während dieses kennzeichnet, daß der Nocken so ausgestaltet ist, Zündvorgangs eine der Mehrzahl der Schwingungen daß das öffnen des mechanischen Schalters (10) 40 entsprechende Anzahl von Funken ausgelöst wird. Es in oder unmittelbar hinter dem Spannungsmaxi- soll also bei der vorbekannten Zündvorrichtung der mum (P₁, Fig. 4) der negativen Halbwelle (B₂, Wirkungsgrad verbessert werden, indem bei jeder Fig. 4) und das Schließen bei vollständig gelade- Zündung eine ganze Serie von Funken erzeugt wird, nem Kondensator (19) zum gewünschten Zünd- Eine besondere Abstimmung des Vorgangs des Öffzeitpunkt erfolgt. 45 nens des Steuerorgans auf den Spannungsverlauf er-

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- folgt dabei nicht. Zur Funkenerzeugung wird nur die kennzeichnet, daß das Steuerorgan (9,13) ein aus durch die positive Halbwelle im Kondensator erzielte einem Thyristor bestehender elektronischer Ladung ausgenützt.

Schalter ist, der über eine Diode (17') von wenig- Gleiches gilt bei einer anderen bekannten elektro-

stens einer in dem rotierenden Magnetfeld des so nischen Zündvorrichtung (deutsche Offenlegungs-

Schwungrads angeordneten Triggerspule betätigt schrift 1936105). Hier wird jedoch von der negativen

wird. Halbwelle über ein Kraftlinienleitstück in einem Ge-