DE2744073A1

DE2744073A1 - Kondensator-zuendsystem

Info

Publication number: DE2744073A1
Application number: DE19772744073
Authority: DE
Inventors: Bob Orman Burson
Original assignee: PHELON CO Inc; RE Phelon Co Inc
Current assignee: PHELON CO Inc; RE Phelon Co Inc
Priority date: 1977-02-22
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-08-24
Also published as: SE7710596L; JPS53104044A

Description

"Kondensator-Zündsystem"
(USA, Ser.No. 771,019 vom 22.02.77) 15 Seite Beschreibung 22 Patentansprüche 7 Blatt Zeichnungen Die Erfindung betrifft ein Kondensator-Zündsystem für Verbrennungsmotoren. Insbesondere handelt es sich dabei um ein System, bei dem die Energie zum Laden des Kondensators und zum Triggern eines elektronischen Schaltelementes, das die Entladung des Kondensators steuert, von einem durch den Motor angetriebenen Generator geliefert wird.
Bei einem Kondensator-Zündsystem von dem erfindungsgemäßen Typ wird ein geladener Kondensator in einer geeigneten Zeitbeziehung, bezogen auf die Arbeitsweise des Motors, über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen, um mittels einer Zündkerze, die an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist, einen Zündfunken zu erzeugen. Der Kondensator ist mit der Primärwicklung des Transformators über einen Thyristor (SCR) oder ein anderes getriggertes elektronisches Schaltelement verbunden, wobei seine Entladung durch ein dem Schaltelement zugeführtes Triggersignal gesteuert wird.
Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf einen verbesserten Generator zum Erzeugen der elektrischen Energie für die Ladung des Kondensators und das Triggern des elektronischen Schaltelementes eines Systems der vorbeschriebenen Art.
Zusätzlich soll, wenn es gewünscht wird, weitere Ausgangsleistung für Batterieladung, Licht oder andere Zwecke zur Verfügung stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kondensator-Zündsystem anzugeben, das verbesserte Generatormittel aufweist, um die Leistung zum Laden des Kondensators des Systems und zum Triggern des elektronischen Schalters des Systems zu geeigneten Zeiten im Arbeitsablauf des dazugehörigen Motors zu erzeugen. Dabei soll insbesondere ein derartiger Generator mit einem einen Permanentmagneten aufweisenden Rotor eine Anordnung von magnetischen Polflächen bilden, welche sowohl mit einer Ladespule und einer Triggerspule in der Weise zusammen arbeiten, daß der selbe Magnetkondensator Ladespannungen in der Ladespule und Triggerspannungen in der Triggerspule induziert, wobei die Entladungen des Kondensators zu geeigneten Zeiten erzeugt werden, obgleich in der Triggerspule jedesmal, wenn die Anordnung von Magnetpolflächen dieselbe passiert, eine Anzahl von Triggerimpulsen induziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptpatentanspruchs angegebenen Mittel gelöst.
Das erfindungsgemäße Kondensator-Zündsystem weist einen Generator auf, der in vorteilhafter Weise auch bei kleinen Motordrehzahlen eine ausreichende Aufladung des Kondensators ermöglicht, da letzterem bei jedem Ladezyklus eine Mehrzahl von Ladeimpulsen zugeführt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dem vorgenannten Zündsystem eine Leistungsausgangs-Spule durch die selben Magnetmittel mit Energie versehen werden wie die Lade- und Triggerspulen, wobei die Zahl der Magnetpolflächen der Magnetischen Mittel verhältnismäßig groß ist, damit auch die Hilfsspulen eine große Ausgangsleistung abgeben. Der zeitliche Ablauf der Kondensatorladung und -entladung durch die Lade- und Triggerspulen wird dabei nicht beeinträchtigt.
Außerdem liegt ein Vorteil darin, daß es möglich ist, einen Generator für ein Kondensator-Zündsystem herzustellen, welcher wahlweise mit einem zusätzlichen Leistungsausgang dadurch versehen werden kann, daß in einem Generator von im übrigen gleicher Bauform lediglich ein oder mehrere Stator-Segmente, die zusätzliche Leistungsspulen enthalten, vorgesehen werden.
Zusätzlich besteht in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, ein Kondensator-Zündsystem der vorgenannten Art zu schaffen, wobei die Triggerspule des Generators gleichzeitig als Primärwicklung eines Zündtransformators dient und dabei auf einem Statorpol des Generators ausgerichtet auf die Sekundärwicklung des Transformators montiert ist, um auf diese Weise eine kompakte Anordnung der Teile zu ermöglichen.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung beruht darauf, daß bei einem Kondensator-Zündsystem die folgenden Teile und Baugruppen in vorteilhafter Weise zusammengefaßt sind und miteinander in Wechselwirkung stehen: Ein getriggertes elektronisches Schaltelement und ein Generator erzeugen sowohl Spannungsimpulse zum Laden des Kondensators und zum Triggern des Schaltelementes. Der Generator umfaßt eine Ladespule, die mit dem Kondensator und eine Triggerspule, die mit dem Schaltelement verbunden ist. Der Rotor des Generators, der von dem angeschlossenen Motor angetrieben wird, umfaßt eine Anordnung von mindestens drei -vorteilhafterweise mehr - Magnetpolflächen, welche voneinander auf dem kreisförmigen Bewegungsweg gleichmäßig entfernt sind, wobei die Polflächen entlang des Weges eine wechselnde Polarität haben. Die Lade- und die Triggerspule sind in Bezug auf die Kreisbahn der Magnetpolflächen so angeordnet, daß jedesmal, wenn die Anordnung an den Spulen vorbei geht, eine sich wiederholende Folge von Ladeimpulsen in der Ladespule und eine sich wiederholende Folge von Triggerimpulsen in der Triggerspule induziert wird. Die Magnetanordnung erstreckt sich nicht über den gesamten Verlauf der Kreisbahn, so daß der Rotor im Bereich dieses Weges mindestens einen Bereich aufweist, an dem keine MagnetpolflAchen vorhanden sind. Die Lade- und die Triggerspule sind relativ zueinander auf der Kreisbahn so angeordnet, daß wenn die Triggerspule im Bereich des Abstandes zwischen den Magnetpolen liegt, mindestens einige der Magnetpolflächen die Ladespule passieren, um darin Impulse zum Aufladen des Kondensators zu induzieren. Der geladene Kondensator wird anschließend durch den ersten Triggerimpuls der nächsten Serie derartiger Impulse, die erzeugt werden, wenn die Polanordnung die Triggerspule passiert, entladen.
Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist unter anderem außerdem, daß die Teile des Generators so angeordnet sind, daß der Kondensator durch eine Mehrzahl von Ladeimpulsen während jedes Ladezyklus aufgeladen wird, daß der Generator eine Anzahl vo. zusätzlichen Spulen aufweisen kann, welche durch die Magnetpolflächen in der Weise aktiviert werden, daß sie eine zusätzliche elektrische Leistung einem Ausgang zuführen, und daß der Generator zwei Triggerspulen und zwei Ladespulen umfassen kann, die den beiden Zündkerzen eines Zweizylinder-Motors zugeordnet sind. Weiterhin kann die Triggerspule auch als Primärwicklung eines Zündtransformators dienen, welche an dem Stator des Generators mit induktiver Kopplung zu einer zweiten Wicklung des auf dem selben Pol angeordneten Transformators befestigt ist.
Verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Generators für ein Kondensator-Zündsystem gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines Kondensator-Zündsystems, das den Generator gemäß Fig. 1 enthält, Fig. 3 ein Diagramm, welches den Verlauf der Lade- und Triggerspannungen zeigt, die in den Lade- und Triggerspulen des Generators gemäß Fig. 1 erzeugt werden, Fign. 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 18 Ansichten gemäß Fig. 1, von verschiedenen Generator- Konstruktionen, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kondcnsator-Zündsystem verwendet werden können, Fign. 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 19 Diagramme, welche den Verlauf der Leerlauflade-und Triggerspannungen zeigen, die durch die Generatoren gemäß Fig. 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 bzw. 18 erzeugt werden, Fig. 20 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, die noch eine weitere Generatorkonstruktion zur Benutzung mit einem Kondensator-Zündsystem gemäß der Erfindung, Fig. 21 ein Schaltbild eines Kondensator-Zündsystems gemäß der Erfindung, das den Generator gemäß Fig. 20 einschließt, Fig. 22 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, die noch eine weitere Generatorkonstruktion zur Benutzung mit einem Kondensator-Zündsystem gemäß der Erfindung, Fig. 23 ein Schaltbild eines Kondensator-Zündsystems gemäß der Erfindung, das den Generator gemäß Fig. 22 einschließt, Fig. 24 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, die noch eine weitere Generatorkonstruktion zur Benutzung mit einem Kondensator-Zündsystem gemäß der Erfindung enthält und Fig. 25 ein Schaltbild eines Kondensator-ündsystems gemäß der Erfindung, das den Generator gemäß Fig. 24 einschließt.
Das erfindungsgemäße Kondensator-Zündsystem soll zunächst anhand von Fig. 2 erläutert werden. Ein Kondensator 26 ist zum Laden mit einer Ladespule 28 über eine Schaltung verbunden, welche zwei Dioden 30 und 32 enthält. Der Kondensator 26 ist mit der Primärwicklung 34 eines Zündtransformators 36 in Serie geschaltet, dessen Sekundärwicklung 38 mit einer Zündkerze 40 des zugehörigen Motors verbunden ist. Die Entladung des Kondensators 26 über die Primärwicklung 34 wird durch ein elektronisches Schaltelement gesteuert, welches durch einen Thyristor (SCR) 42 gebildet wird und einen Triggeranschluß aufweist, dem die Triggerimpulse von einer Triggerspule 44 zugeführt werden.
Die Ladespule 28 und die Triggerspule 44 in der Schaltung gemäß Fig. 2 sind ein Teil des Generators 46, der in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Figur schließt der Generator 46 einen Rotor 48 ein, der im Betrieb mit der Kurbelwelle oder einem anderen beweglichen Teil des zugeordneten Verbrennungsmotors verbunden ist, so daß er synchron mit der Arbeitsweise des Motors angetrieben ist. Auf dem Rotor befinden sich permanentmagnetische Mittel in der Form eines Bogenmagneten 50, der in radialer Richtung magnetisiert ist, so daß sich an seiner Innenfläche 52 drei Magnetpolflächen 54 ergeben, welche sich auf einer Kreisbahn bewegen, wenn sich der Rotor dreht, wobei die gewöhnliche Drehrichtung als im Uhrzeigersinn verlaufend angenommen werden soll, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Die Magnetpolflächen 54 haben entlang des Kreisbogens wechselnde magnetische Polarität und sind auf dem Bogen in gleichmäßigen Abständen angeordnet, wobei in der Ausführung gemäß Fig. 1 der jeweilige Abstand einem 200-Winkel entspricht. Die Ladespule 28 ist auf einem Bein eines zweibeinigen Stators 56 befestigt, welcher in Bezug auf den stationären Teil des angeschlossenen Motors fest ist. Die Beine des Stators 56 sind dem Weg der Magnetpolflächen 54 benachbart in Richtung des Weges in dem selben Abstand angeordnet, den die Magnetpolflächen 54 untereinander haben. Die Triggerspule 44 wird in entsprechender Weise von einem Bein eines zweibeinigen Stators 58 getragen. Der Magnet 50 bildet keinen vollständigen Kreis, so daß der Rotor 58 im Bereich der Orte der Magnetpolflächen 54 einen Zwischenraum 55 aufweist, in den keine Magnetpolflächen auftreten, so daß der Abstand bei dem in Fig. 1 dargestellten Generator 46 insgesamt einem 3000-Winkel entspricht. Mit der Umdrehung des Rotors 48 bewegen sich die Magnetpolflächen 54 des Magneten 50 an den Statoren 56 und 58 vorbei und erzeugen auf diese Weise in der Ladespule 28 und der Triggerspule 44 einen wellenförmigen Spannungsverlauf.
In Fig. 3 ist ein derartiger Spannungsverlauf dargestellt, wie er durch eine vollständige Umdrehung des Rotors 48 erzeugt wird, wobei Fig. 1 den Rotor in seiner Ausgangslage (0°) darstellt. Der in der Ladespule erzeugte Spannungsuerlauf 60 schließt zwei Impulse 62 von einer Polarität und einen weiteren Impuls 64 von entgegengesetzter Polarität ein. Der in der Triggerspule erzeugte Spannungsverlauf 66 weist ebenfalls zwei Impulse 68 einer Polarität und einen weiteren Impuls 70 von entgegengesetzter Polarität auf. Die Dioden 30 und 32 des Systems gemäß Fig. 2 bilden einen Halbwellen-Gleichrichter, so daß nur Impulse einer Polarität zum Kondensator 26 gelangen, um diesen zu laden. Dabei kann einer der Impulse 62 oder 64 zur Ladung des Kondensators dadurch ausgewählt werden, daß der eine bzw. der andere Anschluß der Ladespule mit dem übrigen System verbunden wird. Entsprechend kann einer der Impulse 68 oder der Impuls 70 der Triggerspule 44 benutzt werden, um den Thyristor (SCR) 42 zu triggern, wobei es wieder darauf ankommt, welches Ende der Triggerspule 44 mit dem System verbunden ist. In Fig. 3 stellt die unterbrochene Linie 72 den Spannungspegel dar, bei welchem der Thyristor 42 getriggert wird, unter der Annahme, daß die Impulse 68 die Triggerimpulse darstellen. Die unterbrochene Linie 74 gibt dagegen den Pegel an, bei dem eine Triggerung stattfindet, wenn der Impuls 70 der Triggerimpuls ist.
In den Fign. 1 und 3 ist der Generator so aufgebaut, daß die Polflächen 54 des Magneten 50 an der Ladespule 28 vorbeigelangen, um darin einen Spannungsverlauf 60 zu induzieren, während keine derartige Polfläche die Triggerspule 44 passiert.
Infolgedessen tritt kein Triggerimpuls gleichzeitig mit den Ladeimpulsen auf und die erscheinenden Ladeimpulse können den Kondensator aufladen. Nachdem der Kondensator aufgeladen ist, wird er durch den ersten Triggerimpuls des nächsten Triggerspannungsverlaufs 66 entladen, der anschließend erscheint. Wenn die Impulse 68 als Triggerimpulse benutzt werden, trittdie Entladung in einem Punkt ein, der in Fig. 3 mit A bezeichnet ist. Wenn der Impuls 70 als Triggerimpuls verwendet wird, findet die Entladung an dem mit B bezeichneten Punkt statt. In jedem Fall ist die Rotorposition zum Entladungszeitpunkt so auf den Arbeitstakt des Motors bezogen, daß die Entladung im Verlauf des Arbeitstakts im geeigneten Zeitpunkt stattfindet.
Einer der Vorteile der Konstruktion des Generators 46 besteht darin, daß durch einen geeigneten Anschluß der Ladespule 28 an den Rest der Schaltung der Kondensator 26 während jedes Arbeitszyklusses des Motors zwei Ladeimpulse (die Impulse 62) erhalten kann, so daß er insbesondere bei niedrigen Motorgeschwindigkeiten eine bessere Aufladung erhält als das der Fall wäre, wenn er nur mit einem Impuls aufgeladen würde.
Dieser Vorteil der heraufgesetzten, dem Kondensator vor der Entladung zugeführten Ladung kann weiter vergrößert werden, wenn die Anzahl der Polflächen in der Magnetanordnung des Rotors heraufgesetzt wird. Die Fign. 4, 6, 8, 10, 12 und 14 zeigen beispielsweise Generatoren 76, 78, 80, 82, 84 bzw. 86, die im wesentlichen dem Generator 46 in Fig. 1 entsprechen, wobei der Unterschied besteht, daß sie Permanentmagneten 88, 90, 92, 94, 96, und 98 eine heraufgesetzte Anzahl von Magnetpolflächen aufweisen.
Der in Fig. 4 dargestellte Generator 76 entspricht dem Generator 46 in Fig. 1 mit dem Unterschied, daß er einen Bogenmagneten 88 mit vier anstelle von drei Magnetpolflächen 54 aufweist. Das Ergebnis ist in Fig. 5 dargestellt, wobei jeder der Spannungsverläufe 60 und 66, der in der Lade- bzw. Triggerspule 28 bzw. 44 erzeugt wird, einen weiteren Impuls umfaßt.
Das heißt der Spannungsverlauf 60 umfaßt zwei Impulse 62 einer Polarität und zwei Impulse 64 von entgegengesetzter Polarität und der Verlauf der Triggerspannung 66 umfaßt zwei Impulse 68 von einer Polarität und zwei Impulse 70 von entgegengeseszter Polarität. Dazu kommt, daß der erste und der letzte Impuls des Spannungsverlaufs kleiner ist als die im Vergleich dazu größeren mittleren Impulse. Es ist dabei von besonderem Vorteil, daß unabhängig davon, welche Spannung zum Laden des Kondensators ausgewählt wird, jede Schwingung der Wellenform 60 einen kleinen Impuls und einen großen Impuls zum Aufladen des Kondensators enthält.
Der Generator 78 in Fig. 6 entspricht dem Generator 76 in Fig. 4 mit dem Unterschied, daß er einen Magneten 90 aufweist, welcher eine zusätzliche magnetische Polfläche 54 enthält.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, umfaßt jeder der durch den Generator 78 erzeugten Spannungsverläufe 60 und 66 fünf Spannungsimpulse. Wenn zum Aufladen des Kondensators die Polarität der Impulse 62 als Ladepolarität gewählt wird, wird der Kondensator bei jeder Umdrehung durch zwei große Impulse aufgeladen.
Die Generatoren 80, 82 und 84 in den Fign. 8, 10 und 12 entsprechen dem Generator 46 in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die Permanentmagneten 92, 94 und 96 sechs, acht bzw. zehn magnetische Polflächen 54 aufweisen. Die Fign. 9, 11 und 13 zeigen ihrerseits die in der Lade- und der Triggerspule der Generatoren 80, 82 und 84 induzierte Wellenform, wobei die Anzahl der Impulse jeder der Wellenformen 60 und 66 mit der Zahl der Polflächen des Generatormagneten zunimmt.
Aus den Fign. 3, 5, 7, 9, 11 und 13 ist es außerdem ersichtlich, daß mit der Vergrößerung der Anzahl der magnetischen Polflächen des Generatormagneten die Gesamtdauer der Spannungsverläufe 60 und 66 zunimmt, wobei das Ende der einen Wellenform sich dem Anfang der anderen annähert. In Fig. 13 ist die Grenzbedingung dargestellt, in der das Ende der einen Wellenform unmittelbar von dem Anfang der nächsten gefolgt ist.
Das heißt - unter der Annahme der dargestellten 20°-Abstände der Statorpole und der magnetischen Polflächen -, daß der Verlauf 60 der Ladespannung in Fig. 13 eine maximale Anzahl von Impulsen aufweist, welche zum Laden des Kondensators herangezogen werden können.
Wenn die Zahl der Pol flächen des Permanentmagneten größer ist als diejenige des Magneten 96 in Fig. 12, so überschneidet sich ein Teil des Ladespannungsverlaufs 60 mit dem Verlauf 66 der Triggerspannung, so daß einige Impulse der Triggerspannung gleichzeitig mit den Impulsen der Ladespannung auftreten. Da damit der Thyristor 42 zu Beginn eines Ladespannungsimpulses getriggert wird, können diese Impulse den Kondensator 26 nicht aufladen. In Fig. 14 ist beispielsweise ein Generator 86 mit einem Magneten 98 dargestellt, wobei sich ein Zwischenraum 55 auf dem kreisförmigen Weg der Anordnung von Polflächen 54 ergibt, der einer Länge von vier Pol-Intervallen entspricht. Wenn der Zwischenraum 100 an der Triggerspule 44 vorbeigelangt, werden in dieser keine Triggerpulse erzeugt. Zur gleichen Zeit passieren aber einige Polflächen 54 des Magneten 98 die Ladespule 28 und induzieren darin Ladeimpulse zum Aufladen des Kondensators. Nachdem dann das Ende des Zwischenraums 55 an der Triggerspule 44 vorbei ist und wiederum Polflächen 54 den Stator 58 passieren, triggert der erste darin induzierte Triggerimpuls den Thyristor, um den Kondensator zu entladen und an der angeschlossenen Zündkerze einen Zündfunken zu erzeugen. Anschließend erscheinen weitere Triggerimpulse gleichzeitig mit den Ladeimpulsen, so daß ein Aufladen des Kondensators unterbunden ist bis wieder der Zwischenraum 55 die Triggerspule erreicht hat.
Mit Bezug auf Fig. 15 soll angenommen werden, daß die Impulse 62 des Verlaufs 60 der Ladespannung zum Aufladen des Kondensators und daß die Impulse 70 des Verlaufs der Triggerspannung zum Triggern des Thyristors benutzt werden. Die Impulse 62, die erscheinen, wenn der Zwischenraum 55 die Triggerspule passiert und die den Kondensator laden, die Entladung des Kondensators und der Zündvorgang finden beim Punkt E statt, bei dem der erste Triggerimpuls 70 des nächsten Spannungsverlaufs 66 die Trigger-Schwellenspannung 74 erreicht. Die Impulse 62 des Spannungsverlaufs 60, welche die richtige Polarität aufweisen, um den Kondensator aufzuladen, welche aber daran durch die gleichzeitig auftretenden Triggerimpulse 70 gehindert sind, sind schraffiert dargestellt und in Fig. 15 mit D bezeichnet.
In den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen von Generatoren sind die Ladespule 28 und die Triggerspule 44 zueinander in einem Abstand von 1800 angeordnet. Eine derartige Anordnung der beiden Spulen ist nicht zwingend notwendig, aber von dem Winkel, den sie zueinander bilden, hängt es ab, ob sich der Verlauf 60 der Ladespannung und der Verlauf 66 der Triggerspannung überschneiden und wie groß die Anzahl der Ladespannungsimpulse ist, die zum'Aufladen des Kondensators zur Verfügung steht. In Fig. 16 ist beispielsweise ein Generator 102 dargestellt, der dem Generator 82 aus Fig. 10 entspricht, mit dem Unterschied, daß die Triggerspule 44 800 -und nicht 1800 - von der Ladespule 28 entfernt ist. Infolgedessen überlappen sich - wie es in Fig. 17 dargestellt ist -der Verlauf 60 der Ladespannung und der Verlauf 66 der Triggerspannung. Unter der Annahme, daß die Spannungsimpulse 62 zum Aufladen des Kondensators und die Triggerimpulse 70 zum Triggern benutzt werden, dienen die Impulse C jedes Verlaufs 60 dazu, den Kondensator aufzuladen, während die Impulse D daran gehindert werden durch die gleichzeitig erscheinenden Triggerimpulse 70, so daß die Entladung des Kondensators im Punkt E einen Zündvorgang bei der zugeordneten Zündkerze auslöst.
Die in der Ladespule 28 und der Triggerspule 44 induzierten Spannungsverläufe hängen auch zum Teil von der Anordnung der Statorpole in Bezug auf die anderen Pole des Stators ab. Das heißt, wenn eine der Spulen auf einem Stator angeordnet ist, der auf jeder Seite eine Spule tragt und nicht nur auf einer Seite, wie es bei den zwei zweibeinigen Statoren 56 und 58 der Fall ist, so wird in jedem Spannungsverlauf ein zusatzlicher Spannungsimpuls erzeugt. In Fig. 18 ist beispielsweise ein Generator 104 dargestellt, welcher dem Generator 76 in Fig. 4 entspricht, mit dem Unterschied, daß die Ladespule 28 auf einem dreibeinigen Stator 106 angeordnet ist. Dadurch enthält der Spannungsverlauf 60 der Ladespannung (Fig. 19) insgesamt fünf Impulse, anstatt nur vier Impulse, wie es bei dem Verlauf 60 des Generators 76 der Fall ist, der in Fig. 5 dargestellt ist.
Ein Vorteil der zuvor dargestellten Generatoren besteht darin, daß sie zusätzlich zu den gezeigten Lade- und Triggerspulen weitere dem kreisförmigen Weg der Magnetpole des Rotors benachbarte Spulen aufweisen können, in der Weise, daß diese Polflächen Spannungen in den zusätzlichen Polen erzeugen, welche eine zusätzliche Stromquelle bilden.
In Fig. 20 ist beispielsweise ein Generator 106 dargestllt, welcher dem Generator 86 in Fig. 14 entspricht, mit dem Unterschied, daß die Ladespulen 28 und 44 auf einem einzigen ringförmigen Stator 108 mit 18 Polen angeordnet sind, der zusätzlich zu den Spulen 28 und 44 16 Spulen F trägt, die so verbunden sind, daß sie für die angeschlossene Last 109 eine Stromquelle bilden. Fig. 21 zeigt eine Schaltung, in der der Generator 106 benutzt wird. Es ist daraus ersichtlich, daß die Lade- und Triggerspulen 28 und 44 einen Teil eines Kondensator-Zündsystems bilden, das dem in Fig. 2 dargestellten ähnlich ist. Die 16 Spulen F sind so verbunden, daß sie vier Gruppen von in Serie geschalteten Spulen bilden, wie es in Fig. 23 dargestellt ist, woraus ebenfalls ersichtlich ist, daß Trigger- und Ladespulen einen Teil von zwei Kondensator-Zündsystemen bilden, welche zwei getrennte Zündkerzen 40A und 40B ansteuern. Die beiden Gruppen von zusätzlichen Windungen F sind zum Anschluß an die Last 109 parallel geschaltet. Es ist ebenfalls aus Fig. 22 ersichtlich, daß wenn der Zwischenraum 55 eine der Triggerspulen 44A oder 44B passiert, die Magnetpolflächen 54 gleichzeitig an den Ladespulen 28A oder 28B des angeschlossenen Konendator-Zündsystems vorbeilaufen, um den angeschlossenen Kondensator 26A oder 26B aufzuladen. Was also die beiden Kondensatoren an(Jcht, so werden sie aufgeladen, wenn die jeweils zugeordnete Triggerspule keine Triggerimpulse liefert und entladen, sobald der erste Triggerimpuls innerhalb des Verlaufs der Triggerspannung erscheint.
Die in Fig. 22 dargestellte Konstruktion weist außerdem den Vorteil auf, daß die Statorsegmente, welche die zusätzlichen Spulen tragen, von dem übrigen Generator getrennt sind, so daß sie je nach Wunsch hinzugefügt oder weggelassen werden können. Dadurch ist es möglich, eine einzige Generator-Grundkonstruktion je nach Bedarf so zu modifizieren, daß sie sowohl solchen Anforderungen, die eine zusätzliche Stromversorgung erfordern, als auch solchen, die eine derartige Stromversorgung nicht erfordern, entgegenkommt.
In den Fig. 24 und 25 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ein Generator 114 eine Triggerspule aufweist, die gleichzeitig als Primärwicklung eines Zündtransformators dient, der auf einem der Statorpole zusammen mit der Sekundärwicklung des Transformators angeordnet ist. In Fig. 24 weist der Generator 114 einen Rotor 48 mit einem Permanentmagneten 116 auf, der 16 Magnetpolflächen 54 besitzt. Der Stator 118 hat insgesamt 14 winkclmäßlg im gleichen Abstand verteilte Pole. Drei der Statcrpole tragen Ladewicklungen 28, acht Pole tragen Zusatzstromwicklungen F und ein Pol 120 trägt das kombinierte Transformator/Triggermodul 122. Die beiden Pole auf jeder Seite des Pols 120 tragen keine Wicklungen. Das Modul 122 weist ein Plastikgehäuse 124 auf, das eine Trigger-Primärwicklung 126 und eine Sekundärwicklung 128 aufnimmt. Weitere Korponenten des Kondensator-Zündsystems, beispielsweise die Zener-Diode 130, die Diode 132, der Kondensator 134, der Thyristor 136, sowie der Widerstand 138 in Fig. 25 können ebenfalls in dem Gehäuse Platz finden und dort eingeschlossen werden, so daß sich eine kompakte Einheit ergibt.
In Fig. 25 sind die drei Ladewicklungen 28 in Serie geschaltet. Wenn der Zwischenraum 55 den die Spule 126 tragenden Pol 120 passiert, gelangen die Magnetpolflächen 54 an den Ladespulen 28 vorbei und erzeugen darin Spannungsimpulse, welche den Kondensator 134 aufladen. Wenn anschließend die magnetischen Polflächen erneut den Statorpol 120 passieren, wird eine Anzahl von Triggerimpulsen in der Spule 126 induziert, von denen der erste den Thyristor 136 triggert, so daß der Kondensator 134 durch die Spule 126 entladen wird. Während dieses Entladungsvorgangs dient die Spule 126 als Primärwicklung eines Zündtransformators und induziert eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung 128, so daß an der angeschlossenen Zündkerze 40 ein überschlag stattfindet. Anschließend verhindern die nachfolgenden Triggerimpulse, die in der Spule 126 induziert werden, ein weiteres Aufladen des Kondensators 134 bis der Zwischenraum 55 erneut den Pol 120 passiert.
Patentansprüche: Leerseite

Claims

Patentansprüche Kondensator-Zündsystem für Verbrennungsmotoren, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Kondensator (26, 26A, 134), ein getriggertes elektronisches Schalteleent (42, 42A, 136), das durch Spannungsimpulse getriggert den Kondensator entlädt, einen Generator (46, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 102, 104, 106, 110, 114) zum Erzeugen sowohl von Spannung impulsen zum Laden des Kondensators als auch von Spunnungsimpulsen zum Triggern des Schaltelements, wobei der Gnerator einen Stator (56, 58, 106, 108, 114, 118) umfaßt, der eine Ladespule (28, 28A) trägt, die zum Laden mit cm Kondensator verbunden ist, eine Triggerspule (44, 44E, ; , die zum Triggern mit dem Schaltelement verbn ist, die einen Rotor (48), der Magnetpolflächen (54) entlang eler Kreisbahn angeordnet enthält, auf der sie sich im Verlauf der Umdrehung des Rotors bewegen, wobei die Magnetpolflächen (5*) in Grvppen von jeweils mindestens drei, von denen benachbarte V3flCin ander gleich weit entfernt sind, auf der Kreisbahn mit in Richtung derselben wechselnder Polarität angeordnet sind, die Ladespule (28, 28A) in der Nähe der Kreisbahn so angeordnet sind, daß jedesmal, wenn wenigstens eine Gruppe von Magnetpolflächen (54) daran vorbeikommt, eine Anzahl von sich wiederholenden Ladeimpulsen darin induziert wird, die Triggerspule (44, 44A, 126) so in der Nähe der Kreisbahn angeordnet ist, daß jedesmal, wenn mindestens eine Gruppe von Magnetpolen daran vorbeikommt, eine Anzahl von sich wiederholenden Triggerimpulsen darin induziert wird, welche das elektronische Schaltelement (42, 42A, 136) wiederholt triggern, der Rotor in Richtung der Kreisbahn mindestens einen Zwischenraum (55) aufweist, in dem keine Magnetpole vorhanden sind, und die Ladespule (28, 28A) und die Triggerspule (44, 44A, 126) relativ zueinander so angeordnet sind, daß, wenn der Zwischenraum die Triggerspule passiert, wenigstens ein Ladeimpuls zum Laden des Kondensators (26, 26A, 134) in der Ladespule durch eine an derselben vorbeigelangene Magnetpolfläche (54) induziert wird, woraufhin die in dem Kondensator gespeicherte Ladung durch den ersten der nächsten Folge von sich wiederholenden Triggerimpulsen, die in der Triggerspule induziert werden, entladen wird.
2. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die wenigstens eine Gruppe eine derartige Anzahl von Magnetpolfläche (54) aufweist der wenigstens eine Zwischenraum (55) eine derartige Länge aufweist und die Ladespule (28, 28A) und die Triggerspule (44, 44A, 126) relativ zueinander so angeordnet sind, daß, wenn der Zwischenraum die Triggerspule passiert, eine Mehrzahl von den Kondensator aufladenden Ladeimpulsen in der Ladespule induziert werden.
3. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Generator eine Anzahl von weiteren auf dem Stator angeordneten Spulen () aufweist, welche der Kreisbahn derart benachbart angeordnet sind, daß beim Passieren der Magnetpolflächen (54) Spannungen darin induziert werden, wobei sie miteinander verbunden eine zusätzliche Stromquelle darstellen.
4. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ladespule (28, 28A) durch eine Mehrzahl von Einzelspulen gebildet wird, die auf dem Stator entlang der Kreisbahn angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet sind.
5. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine Gruppe von Magnetpolflächen mindestens vier Magnetpolflächen umfaßt.
6. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine Gruppe von Magnetpolflächen mindestens sechs Magnetpolflächen umfaßt.
7. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenra (55), in dem keine Magnetpolflächen (54) vorhanden sind, eine Länge aufweist, die mindestens derjenigen von zwei Magnetpolflächen entspricht.
8. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenraum (55), in dem keine Magnetpolflächen (54) vorhanden sind, eine Länge aufweist, die mindestens derjenigen von vier Magnetpolflächen entspricht.
9. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ladespule (28, 28A) und die Triggerspule (44, 44A, 126) so angeordnet sind, daß einige der Triggerimpulse jeder Serie von Triggerimpulsen gleichzeitig mit einigen Ladeimpulsen jeder Serie von Ladeimpulsen auftreten und das elektrische Schaltelement (42, 42A, 136) triggern, um so die gleichzeitig auftretenden Ladeimpulse daran zu hindern, den Kondensator (26, 26A, 134) aufzuladen.
10. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen zweiten Kondensator (26B), ein zweites getriggertes elektronisches Schaltelement (42B), eine zweite auf dem Stator angeordnete Ladespule (28B), die mit dem zweiten Kondensator zum Laden verbunden ist, eine zweite auf dem Stator angeordnete Triggerspule (44B), welche mit dem zweiten elektronischen Schaltelement (42B) zum Triggern verbunden ist, wobei die zweite Ladespule und die zweite Triggerspule relativ zueinander so angeordnet sind, daß, wenn der Zwischenraum (55) die zweite Triggerspule passiert, in der zweiten Ladespule (28B) durch einige der die zweite Ladespule passierenden magnetischen Polflächen in der Ladespule wenigstens ein Ladeimpuls zum Aufladen des zweiten Kondensators erzeugt wird, woraufhin die auf diese Weise in dem zweiten Kondensator gespeicherte Ladung durch den ersten Triggerimpuls der nächsten Serie von sich wiederholenden Triggerimpulsen, die in der zweiten Triggerspule (44B) induziert werden, entladen wird.
11. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stator zwei bogenförmige Statorsegmente (114) aufweist, welche voneinander getrennt und auf der Kreisbahn voneinander entfernt sind, wobei einer der Statorsegmente die Ladespule (28A) und die zweite Triggerspule (44B) und das andere Statorsegment die zweite Ladespule (28B) und die erste Triggerspule (44A) trägt.
12. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stator mindestens ein zusätzliches Bogenelement (114) aufweist, das in Richtung der Kreisbahn von den anderen Segmenten getrennt ist und eine Anzahl von Hilfsspulen (F) aufweist, die entlang der Rreisbahn angeordnet sind.
13. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes der beiden Statorsegmente eine Anzahl von in Serie geschalteten Ladespulen (28A und 28B) trägt, wobei die erste Ladespule einer Anzahl von Ladespulen angehört, die sich auf einem der beiden Segmente befindet, und die zweite Ladespule einer Anzahl von Ladespulen angehört, die sich auf dem anderen der beiden Segm nte befindet.
14. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen Stator (118), der einen Triggerspulen-Statorpol (120) umfaßt, der die Triggerspule (126) aufnimmt, Schaltmittel (138), mittels deren die Triggerspule einerseits zum Triggern mit dem elektronischen Schaltelement (136) und andererseits mit dem Kondensator (134) in Serie verbunden ist, so daß der Kondensator (134) auf das Triggern des elektronischen Schaltelements hin über die Triggerspule (126) entladen wird, sowie eine Transformator-Sekundärwicklung (128), die ebenfalls von dem Triggerspulen-Statorpol (120) aufgenommen wird und in der Weise mit der Triggerspule induktiv gekoppelt ist, daß bei der Entladung des Kondensators durch die Triggerspule ein Hochspannungsimpuls an eine zugeordnete Zündkerze (40) gelangt.
15. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Gruppe von magnetischen Polflächen über weniger als den vollen Umfang der Kreisbahn erstreckt.
16. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ladespule und die Triggerspule derart angeordnet sind, daß einige der Triggerimpulse jeder Serie von Triggerimpulsen gleichzeitig mit einigen der Ladeimpulse jeder Serie von Ladeimpulsen erscheinen und das elektronische Schaltelement triggern, um die gleichzeitig auftretenden Ladeimpulse daran zu hindern, den Kondensator aufzuladen.
17. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gruppe von Magnetpolflächen sich über weniger als den halben Umfang der Kreisbahn erstreckt.
18. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gruppe von filqsnetpolflächen eine derartige Anzahl umfaßt, daß der Abstand eine derartige Länge aufweist und die Ladespule und die Triggerspule relativ zueinander so angeordnet sind, daß, wenn der Zwischenraum die Triggerspule passiert, eine Anzahl von den Kondensator aufladenden Ladeimpulsen in der Ladespule induziert werden.
19. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die sich über weniger als den vollen Umfang der Kreisbahn erstreckende Gruppe von Magnetpolflächen so angeordnet ist, daß sie einen Zwischenraum (55) bildet, dessen Länge wenigstens derjenigen von zwei Magnetpolflächen entspricht.
20. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h auf dem Rotor angeordnete Permanentmagnet-Mittel (50, 88, 90, 92, 94, 96, 98, 116), welche eine Anordnung von mindestens drei Magnetpolflächen bilden, Statormitteln, welche einen Ladespulen-Statorpol bilden, welcher der Kreisbahn benachbart ist, auf der die Ladespule befestigt ist, so daß jedesmal, wenn die Gruppe von Magnetpolflächen den Ladespulen-Statorpol passiert, in der Ladespule eine Lade-Leerlaufspannung mit wellenförmigem Verlauf induziert wird, welche aus aufeinanderfolgenden Ladespulen-Spannungsimpulsen von aufeinanderfolgend entgegengesetzter Polarität besteht, wobei die Statormittel außerdem einen Triggerspulen-Statorpol bilden, der der Kreisbahn auf der die Triggerspule montiert ist so benachbart ist, daß jedesmal, wenn die Gruppe von Magnetpolflächen den Triggerspulen-Statorpol passiert, in der Triggerspule eine Trigger-Leerlaufspannung mit wellenförmigem Verlauf induziert wird, welche aus aufeinanderfolgenden Triggerspulen-Spannungsimpulsen von aufeinanderfolgend entgegengesetzter Polarität besteht, von denen eine Polarität die Triggerpolarität ist, der Triggerspulen-Statorpol in Richtung der Kreisbahn von dem Ladespulen-Statorpol um einen Abstand entfernt ist, der nicht kleiner ist als die Länge von zwei Magnetpolflächen und die Gruppe von Magnetpolflächen sich in Richtung der Kreisbahn um weniger als deren vollen Umfang erstreckt, so daß sich ein Zwischenraum (55) in Richtung der Bahn ergibt, dessen Länge mindestens so groß ist wie diejenige von zwei Magnetpolflächen, so daß während eines jeden Auftretens von mindestens einigen Ladespulen-Spnnungsimpulsen einer Polarität keine Triggerspulen-Spannungsimpulse der Triggerpolarität erzeugt werden und der Kondensator deshalb aktiviert ist.
21. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Statormittel eine Anzahl von weiteren Statorpolen umfassen, die entlang der Kreisbahn angeordnet sind, eine zugeordnete Anzahl von Hilfsspulen (F), die auf den weiteren Statorpolen befestigt sind, sowie Schaltungsmittel, welche mit den Hilfsspulen verbunden sind, um einen zusätzlichen Strom aus den Hilfsspulen zu erhalten.
22. Kondensator-Zündsystem nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Trigger-Schaltungsmittel vorgesehen sind, um die Triggerspule (126) mit dem Kondensator (134) so in Serie zu schalten, daß auf das Triggern des elektronischen Schaltelements (136) hin der Kondensator durch die Triggerspule entladen wird, und daß eine Transformator-Sekundärwicklung (126), die ebenfalls auf dem Triggerspulen-Statorpol (120) angeordnet ist, mit der Triggerspule induktiv gekoppelt ist, um auf die Entladung des Kondensators durch die Triggerspule hin einen Hochspannungsimpuls für die zugeordnete Zündkerze (40) zu erzeugen.