DE2630372C3 - Elektronische Magnetzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Basiswiderständen verbleiben muß, um den Steuerstrom zu erzeugen, und daß eine drehzahlabhängige Zündzeitpunkt-Verstellung nicht möglich ist

Aus der IT-PS 6 98 733 ist eine elektronische Magnetzündvorrichtung bekannt, bei welcher die Steuerspule auf demselben Joch wie die Primär- und Sekundärspule angeordnet ist Die Steuerspule befindet sich dabei — in Drehrichtung der Motorschwungscheibe gesehen — vor den Magnetzündspulen.

Aus d?r US-PS 3484 677 ist eine elektronische Magnetzündvorrichtung bekannt, bei welcher die Steuerspule ebenfalls auf dem gleichen Joch wie die Primär- und die Sekundärspule angeordnet ist, wobei die Steuerspule näher zum Rotor angeordnet ist als die Primärspule.

Aus der DE-OS 18 09 283 ist eine elektronische Magnetzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei welcher in einer Ladespule durch einen umlaufenden Magneten ein Strom erzeugt und ein Kondensator aufgeladen wird. Durch die Entladung des Kondensators wird über eine Primär- und eine Sekundärspule die Zündung betätigt Mit der bekannten Vorrichtung ergeben sich zwei Zündzeitpunkte für Kaltstart bzw. Leerlauf und für höhere Drehzahlen.

Eine kontinuierliche Verstellung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Drehzahl ist mit den bekannten Magnetzündvorrichtungen nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs angegebene elektronische Magnetzündvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine definierte, drehzahlabhängige Zündzeitpunkt-Verstellung ermöglicht wird und daß zusätzlich die Restspannungen im Primärstromkreis verringert werden und die Zündspannung und Zündenergie erhöht werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer elektronischen Magnetzündvorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sowie ihre Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Figurenbeschreibung.

F i g. 1 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Man erkennt eine Magnetzündspule M mit einer Primärwicklung π 1 und mit einer Sekundärwicklung π 2. Man erkennt weiterhin einen Schalttransistor T parallel zur Primärwicklung π 1 sowie eine Freilauf-Diode D1. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors T befindet sich eine Parallelschaltung aus einem Thyristor 77rund einer ersten Steuerspule 51 mit Vorwiderstand Ri. Vom Kollektor des Schalttransistors T zur Steuerelektrode des Thyristors Th ist ein Widersstand R 2 geschaltet

Der bisher beschriebene Schaltungsteil bildet bereits eine vollwertige elektronische Zündschaltung. Sobald sich der Permanentmagnet über der Magnetzündspule ss Af befindet, wird durch das Streufeld des Permanentmagneten auch in der Steuerspule 51 eine Spannung erzeugt, die bei richtiger Polung der Steuerspule 51 die Restspannung des Schalttransistors T im gewünschten Zeitpunkt ansteigen läßt Diese geringfügige Erhöhung der Restspannung bewirk» über den Widerstand R 2 die Zündung des Thyristors Th, wodurch der Schalttransistor Γ sofort gesperrt wird. Dadurch wird erreicht, daß über den Rückkopplungswiderstand R 2 in jedem Fall eine Zündung ausgelöst wird. Der Zündzeitpunkt selbst kann durch Verstellen des Widerstandes R 1 variiert werden.

Zur drehzahlabhängigen Verstellung des Zündzeit

punktes dient die zweite Steuerspule 52 mit dem parallelliegenden Einstellwiderstand R 3. Die am Widerstand R 3 abgegriffene Spannung wird der Steuerelektrode des Thyristors Th direkt zugeführt Diese Spannung steigt mit zunehmender Drehzahl der Motorschwungscheibe, so daß mit wachsender Drehzahl die Schaltspannung des Thyristors in gewünschter Weise zeitlich früher erreicht wird. Hierzu liegt die zweite Steuerspule 52 im Streufeld des Permanentmagneten so weit von der Zündspule entfernt daß während der Zeit in der der Primärstrom der Zündspule Af sein Maximum durchläuft die Spannung in der Steuerspule 5 2 kontinuierlich ansteigt

Parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des Schalttransistors Tist eine Zenerdiode Zangeordnet die zusammen mit der in der Basisleitung liegenden Diode D 2 den Schalttransistor vor Spannungsspitzen schützt

Im Primärstromkreis der Zündspule Af liegt eine Diode D 3. Diese Diode D 3 ist so gepolt daß die negativen Haibwellen des Primärstroms unterdrückt werden. Außerdem erhöht diese Diode D 3 wegen des geänderten Einschaltverhaltens den Primärspitzenstrom in der positiven Halbwelle.

Fig.2 zeigt die mechanische Anordnung von Magnetzündspule Af, erster und zweiter Steuerspule 51, 52 und Motorschwungscheibe. Man erkennt einen Ausschnitt der Motorschwungscheibe 1 mit eingesetztem, hufeisenförmigem Permanentmagneten 2 mit Nordpol N und Südpol S. Die Drehrichtung der Schwungscheibe 1 ist durch den Pfeil 6 angedeutet Am Umfang der Schwungscheibe 1 befindet sich die Magnetzündspule Af, bestehend aus einem U-förmigen Magnetkern 3 und der Spule 4, auf der die Primär- und Sekundärwicklungen n\ bzw. η 2 aufgebracht sind. In Drehrichtung der Schwungscheibe 1 gesehen befindet sich hinter der Magnetspule M die erste Steuerspule 51 und die zweite Steuerspule 52, die ein gemeinsames ferromagnetisches Joch 5 besitzen. Durch das Joch 5 wird erreicht, daß die Steuerspule 52 sehr lange im Streufeld des Permanentmagneten 2 liegt Der Winkel zwischen Magnetzündspule Af und Steuerspule 51 beträgt vorzugsweise 22°; der Winkel zwischen Steuerspule 51 und Steuerspule 52 beträgt vorzugsweise 15°. Diese Winkel sind jedoch in gewissem Umfang von den Daten der Brennkraftmaschine und des Magneten abhängig.

F i g. 3 zeigt in einem rechtwinkeligen Achsenkreuz, auf dessen Ordinate die Spannung V und auf dessen Abszisse die Zeit f in willkürlichen Einheiten aufgetragen sind, die gegenseitige Lage der in den einzelnen Spulen erzeugten Leerlaufspannung. Die Kurve a zeigt die Spannung der Primärwicklung η 1 der Magnetzündspule Af. Man erkennt, daß die Sparnung von Null ausgehend zunächst ein negatives Maximum AfI erreicht, sobald der Südpol des Permanentmagneten über dem linken Kernschenkel angelangt ist. Anschließend steigt die Spannung auf ein hohes positives Maximum Ml an, sobald der Permanentmagnet zentral über dem Magnetkern der Zündspule liegt Anschließend fällt die Spannung wieder ab und erreicht ein weiteres negatives Maximum M3, sobald der Nordpol über dem rechten Kernschenkel der Magnetzündspule Mangelangt ist. Die Kurve b entspricht der in der ersten Sieuerspule 51 erzeugten Spannung. Sie erreicht ihr erstes Maximum etwa gleichzeitig mit dem positiven Maximum Af 2 der Magnetzündspule. Die Kurve c entspricht der in der zweiten Steuerspule 52 erzeugten Spannung. Diese zweite Steuerspule 52 ist so

angeordnet, daß die in ihr erzeugte Spannung möglichst linear ansteigt, solange die Spannung in der Magnetzündspule ihre positive Halbwelle durchläuft. Die mögliche Zündzeitpunkt-Verstellung ist durch den Zeitbereich r gekennzeichnet.

Fig.4 zeigt den mit der Schaltung der Fig. 1 erreichbaren Zündverstellwinkel Δ in Abhängigkeit von der Drehzahl n. Dabei entspricht das Kurvenstück χ und der von ihm begrenzte schraffierte Flächenteil X dem mit Hilfe des Widerstandes R I₁ das Kurvenstück y und der von ihm begrenzte schraffierte Flächenbereich Y dem mit Hilfe des Widerstands R3 einstellbaren Kennlinien-Einstellbereich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronische Magnetzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Permanentmagneten, der auf der Motorschwungscheibe befestigt ist und mit dieser rotiert, mit einer Magnetzündspule mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, in der beim Vorbeigleiten des Permanentmagneten Zündstrom bzw. -spannung erzeugt werden, mit einem Schalttransistor parallel zur Primärentwicklung der Magnetspule, mit einer Freilauf-Diode parallel zur Primärwicklung der Magnetspule und mit einer elektronischen Steuerschaltung, die den Schalttransistor im Zündzeitpunkt sperrt, wodurch der Primärstromkreis unterbrochen und in der Sekundärspule die Hochspannung für die Gemischzündung erzeugt wird, bei welcher von der Basis zum Emitter des Schalttransistors eine Parallelschaltung aus einer Steuerspule mit Vorwiderstand und einem Halbleiterelement geschaltet ist, bei der im Stromkreis der Primärwicklung der Magnetzündspule eine Diode angeordnet ist, die einen Stromfluß während einer der beiden Halbwellen der durch den vorbeigleitenden Permanentmagneten induzierten Primärspannung verhindert, und bei der in der Basis-Zuleitung des Schalttransistors eine Diode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement als Thyristor (Th) ausgebildet ist, daß vom Kollektor des Schalttransistors (T) zur Steuerelektrode des Thyristors (Th) ein Widerstand (R 2) geschaltet ist, daß eine zweite Steuerspule (52) mit einem parallelgeschalteten Widerstand (R 3) vorgesehen ist, daß ein Teil der an diesem Widerstand (R 3) anliegenden Spannung der Steuerelektrode (TTi) zugeführt wird und daß — in Drehrichtung der Motorschwungscheibe (1) gesehen — die erste Steuerspule (St) hinter der Magnetzündspule (M) und die zweite Steuerspule (S 2) hinter der ersten Steuerspule (S 1) angeordnet ist.

2. Magnetzündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Magnetzündspule (M) und erster Steuerspule (Sl) ein Winkel von ca. 22°, zwischen erster Steuerspule (S 1) und zweiter Steuerspule (S 2) ein Winkel von ca. 15° « liegt.

3. Magnetzündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß erste (Si) und zweite (52) Steuerspule auf einem gemeinsamen Joch (5) aus ferromagnetischem Material angeord- so net sind.

4. Magnetzündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den beiden Steuerspulen (S 1, 52) verbundenen Widerstände (Rl, A3) als Einstellregler ausgebildet sind.

5. Magnetzündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kollektor und Basis des Schalttransistors (T) eine Zener-Diode (Z) angeordnet ist.

6. Magnetzündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schalttransistor (T)und Freilauf-Diode (D 1) integriert sind. ^

Die Erfindung betrifft eine elektronische Magnetzündvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Permanentmagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Magnetzündvorrichtungen werden im Gegensatz zu Batteriezündvorrichtungen nicht von einem Akkumulator gespeist Die benötigte Energie wird vielmehr in einer Spule, die im allgemeinen mit der Zündspule identisch ist, durch einen vorbeigleitenden Dauermagneten erzeugt Dadurch sind die elektrischen Werte winkel- und geschwindigkeitsabhängig. Die Zündung muß durch sprunghafte Unterbrechung des Zündspulenstromkreises erfolgen.

Der Permanentmagnet befindet sich auf der Schwungscheibe des Motors. Bewegt sich der Motor an der auf einem U-förmigen Magnetkern aufgebrachten Zündspule vorbei und ist außerdem der Unterbrecherkontakt geschlossen, so fließt beim Eintritt des Magneten in das Spulenfeld zunächst ein kleiner negativer Strom. Befinden sich beide Magnetpole im Magnetkreis der Spule, so fließt ein Strom in positiver Richtung, Der größte momentane Strom fließt, wenn sich der Magnet zentral über der Spule befindet Wird nun möglichst während des größten Stromflusses der Unterbrecherkontakt mit Hilfe eines Nockens geöffnet, so entsteht durch die plötzliche Strormsnterbrechung eine hohe Spannung in der Spule. Diese Spannung kann mit einer Sekundärentwicklung hochtransformiert werden, so daß Spannungen bis 3OkV entstehen, die der Zündkerze zugeführt werden und den Zündfunken für die Gemischverbrennung auslösen.

Die heute noch weiterhin gebräuchlichen Magnetzündvorrichtungen mit mechanischen Kontakten haben entscheidende Nachteile; dies sind insbesondere der starke Kontaktabbrand, die dadurch bedingte Verstellung des Zündzeitpunktes, wodurch nicht nur die Motorleistung verringert, sondern auch der Zündzeitpunkt außerhalb des maximalen Stromflusses zu liegen kommen kann, und die Kontaktprellungen, die eine Verwendung mechanischer Kontakte bei Drehzahlen über 8000 UpM unmöglich machen. Aus diesen Gründen weiden in zunehmendem Umfang elektronische Lösungen eingesetzt, trotz der damit verbundenen höheren Kosten.

Als elektronischer Schalter bietet sich ein Transistor an, der im Gegensatz zum Thyristor gute Abschalteigenschaften besitzt Ein Problem bei der Verwendung eines Transistors ist jedoch die Erzeugung des Basissteuerstroms. Eine handelsübliche Lösung verwendet einen Schalttransistor parallel zur Primärwicklung der Zündspule.

Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors liegt ein Steuertransistor. In der Basisleitung des Streuertransistors liegt eine Zenerdiode. Bei erregter Spule ist der Steuertransistor zunächst gesperrt und der Schalttransistor über einen Basiswiderstand leitend. Dadurch fließt der Primärstrom über den Schalttransistor, wobei allerdings der am Schalttransistor verbleibende Restspannungsabfall nicht zu vernachlässigen ist. Die bekannte Schaltung ist nun so dimensioniert, daß nahe beim Strommaximum die Transistor-Restspannung ansteigt, so daß der Steuertransistor über die Zenerdiode Steuerstrom erhält und leitend wird. In diesem Augenblick wird der Schalttransistor gesperrt, der Primärstromkreis der Zündspule unterbrochen, wodurch die Zündspannung entsteht. Nachteilig ist bei dieser bekannten Schaltung, daß im Primärstromkreis eine hohe Restspannung an den Transistoren und