DE3028275C2 - Unterbrecherfreies Magnetzündsystem für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

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befindender und parallel zur Spulenachse verlaufender werden.

Abschnitt ihres Kernes erstreckt Weitere vorteilhafte Weiterbüdungen des Erfin-

In vorteilhafter Weise wird dadurch, daß für die dungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprü-

Auslösespule eine besondere Anordnung der Perrna- chen.

nentmagnete getroffen ist und die Ajslösespule mit 5 Bei Messungen an einer tatsächlichen Ausführungs-

ihrer Achse parallel zur Drehachse der Rotoreinrich- form eines unterbrecherfreien Magnetzündsystems

tung ausgerichtet ist, wobei sich ein äußerer Abschnitt nach der Erfindung hat sich ergeben, daß ausgehend von

des Kernes der Auslösespule zwischen dieser Auslöse- einer Schwungraddrehzahl von 500 U/min als Nullbe-

spule und den Permanentmagneten befindet, mit dem zug der Winkel, bei dem die Zündung auftrat, um nicht

Magnetzündsystem nach der Erfindung erreicht, aaß die io mehr als 0,5° verzögert ist, wenn die Geschwindigkeit

von deu Permanentmagneten austretenden Magnet- auf 200 U/min verringert war und um nicht mehr als 1,5°

feldlinien durch den äußeren Abschnitt des Kernes verzögert war, bei einer Verringerung auf 100 U/min,

»gebündelt« werden, so daß nur während eines sehr Dieser Winkel änderte sich um nicht mehr als 3° wenn

geringen Drehwinkels des Permanentmagneten die die Geschwindigkeit auf 600 U/min erhöht wurde und

Auslösespule einer Änderung des Magnetfeldes ausge- 15 um nicht mehr als 5° bei einer Erhöhung auf 800 U/min,

setzt wird. Dadurch ist es möglich, Anstiegszeiten für die Das Zündsystem nach der Erfindung weist eine relativ

Auslöseimpuise zu erhalten, die äußerst klein sind, so einfache Konstruktion auf und es kann zumindest mit

daß infolgedessen der Zündzeitpunkt sehr genau den gleichen Kosten hergestellt werden, wie bekannte

festgelegt werden kann. Zündsysteme, denen gegenüber es verbessert ist·

Eine Kombination des aus der GB-PJ 14 42 787 und 20 Die Erfindung wird im folgenden anhand eines der DE-OS 20 27 576 bekannten Standes der Technik Ausführungsbeispiels unter Bezugsnahme auf die würde lediglich dazu führen, die Rotoreinrichtung mit Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
dem kreisbogenförmigen Permanentmagneten gemäß F i g. 1 eine Seitenansicht mit aufgebrochenen Bereider DE-OS 20 27 576 bei dem unterbrecherfreien chen eines Außenbordmotors, der einen Zweizylinder-Magnetzündsystem der GB-PS 1442 787 zu verwenden. 25 motor und ein von einem Wechselstromgenerator Damit ließen sich die Anstiegszeiten bei dem Zündsy- gespeistes Zündsystem mit Kondensatorentladung und stern gemäß der GB-PS 14 42 787 verringern. ohne Unterbrecher nach der Erfindung aufweist,

Bei dem unterbrecherfreien Magnetzündsystem nach F i g. 2 eine Aufsicht im größeren Maßstab, teilweise

der Erfindung wurde jedoch in anderer Weise im Querschnitt und mit weggebrochenen Bereichen des

jf vorgegangen, da die Ausrichtung der Auslösespule zur 30 Wechselstromgenerator gemäß F i g. 1,

Drehachse des Rotors verändert wurde, wodurch sich in Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Wechselstrom-

überraschender Weise eine Verkürzung der Anstiegs- generators längs der Linie 3-3 der F i g. 2,

zeit der Auslöseimpulse ergeben hat. Die erzielten ^Fif·^{4 eine} perspektivische, Sprengdarstellung im

kurzen Anstiegszeiten der Auslöseimpulse lassen sich vergrößerten Maßstab der Auslöseanordnung, die in

durch die vorhergehend erwähnte »Bündelung« der aus 35 den F i g. 2 und 3 gezeigt ist,

dem Permanentmagneten austretenden Magnetfeldli- F i g. 5 ein elektrisches Schaltdiagramm eines Zündsy-

nien erklären. stems nach der Erfindung,

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsge- F i g. 6 und 7 graphische Darstellungen elektrischer

jj genstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des in den Fig. 1 bis 4 gezeigten

Rotoreinrichtung innerhalb der ersten, zylindrischen 40 Wechselstromgenerators, und

Fläche eine konzentrische zweite, zylindrische Fläche F i g. 8 eine graphische Darstellung elektrischer

aufweist, die mit der ersten, zylindrischen Fläche durch Impulsformen, die in dem Zündsystem nach der

S ein Verbindungsteil verbunden ist und an der die Erfindung während des Betriebes auftreten.

! kreisbogenförmigen Einzelmagnete angeordnet sind. F i g. 1 zeigt einen Außenbordmotor 10, welcher mit

Diese Weiterbildung ermöglicht, daß die ersten, 45 einem von einem Wechselstromgenerator gespeisten

ringförmigen Permanentmagnete und die kreisbogen- Zündsystem mit Kondensatorentladung und ohne

förmigen Einzelmagnete an einer gemeinsamen Rotor- Unterbrecher ausgerüstet ist. Der Außenbordmotor 10

einrichtung befestigt werden können, was einen umfaßt einen Verbrennungsmotor 11, der beispielsweise

Zusammenbau des Magnetsystems mit geringem ein Zweitaktbenzinmotor mit zwei Zylindern sein kann,

Zeitaufwand erlaubt, so daß die Herstellungskosten 50 die abwechselnd gezündet werden. Der Motor 11 ist mit

niedriger werden. einem Paar von abwechselnd gezündeten Zündkerzen

Eine andere, vorteilhafte Weiterbildung des Erfin- 5Fl und SP2 ausgerüstet, von denen je eine für je einen

dungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder vorgesehen ist. Ferner umfaßt er eine drehbare

Kern der Auslösespule einen magnetischen Pfad von Kurbelwelle oder Antriebswelle 13, die in den F ί g. 2

den kreisbogenförmigen Einzelmagneten zu dem 55 und 3 gezeigt ist und sich nach oben durch das Oberteil

Verbindungsteil bildet Diese Ausbildung erlaubt eine des ortsfesten Motorblockes 14 erstreckt

einfache Führung des magnetischen Pfades. Ferner umfaßt der Außenbordmotor 10 einen

Eine wiederum andere, vorteilhafte Weiterbildung Wechselstromgenerator 12, derauf dem Motor 11 unter

des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeich- einer mit dem Motorblock 14 verbundenen Abdeckung

net, daß der Kern der Auslösespule geschlossen ist und 60 15 angeordnet ist. Der Wechselstromgenerator 12, der

daß die Breitenabmessung des sich den kreisbogen for- so verbunden ist, daß er von der Kurbelwelle 13 des

migen Einzelmagneten gegenüberliegend, außerhalb Motors 11 angetrieben wird, stellt einen Teil des

der Auslösespule erstreckenden Abschnittes des Kernes Zündsystems dar und wird nachfolgend im einzelnen

kleiner als die Breitenabmessung eines übrigen Ab- beschrieben.

schnittes des Kernes ist. Durch diese Art der 65 Das Zündsystem umfaßt einen Wechselstromgenera-Abmessung wird erzielt, daß eine besonders gute tor 12, eine elektronische Steuerschaltung 16 (vergleiche »Bündelung« der Magnetfeldlinien erreicht wird, so daß F i g. 4), die innerhalb eines an dem Motor 11 befestigten Auslöseimpulse mit steilen Anstiegsflanken erhalten Gehäuses 17 angeordnet ist, einen ebenfalls in dem

" Gehäuse 17 angeordneten einzigen Kondensator C5 und ein Paar Impulstransformatoren oder Zündspulen /Cl und/C2, die über zwei Zündkabel Wi und W2mit den beiden Zündkerzen SPl bzw. SP2 verbunden sind. Die Zündspulen ICi und IC2 sind über elektrische Leiter L1 und L 2, die nicht dargestellt sind, elektrisch mit der elektronischen Steuerschaltung 16 verbunden. Das Zündsystem arbeitet so, daß die Zündkerzen SP1 und SP2 der zwei Zylinder des Motors 11 abwechselnd gezündet werden, wenn der Motor läuft. ι ο

Es wird nun auf die F i g. 2,3 und 5 Bezug genommen. Der Wechselstromgenerator 12 weist allgemein eine Rotoranordnung, eine Statoranordnung und eine Auslöseanordnung auf.

Die Rotoranordnung umfaßt ein Schwungrad 19, welches mittels eines Bolzens 20 und eines Keils 21 an dem Ende der Kurbelwelle 13 zur gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt ist. Das Schwungrad 19 besteht aus magnetisch durchlässigem Stahl, ist allgemein kreisförmig ausgebildet und weist einen inneren Nabenabschnitt 23 auf, welcher über einen flachen Bereich 24 mit einem nach unten weisenden, ringförmigen, äußeren Umfangsbereich 25 verbunden ist. Unterhalb des Bereiches 24 ist zur Aufnahme von Bauteilen eine ringförmige Ausnehmung oder Raum 26 vorgesehen. Die Rotoranordnung weist ferner ein Paar äußere Magnete OM1 und OM 2 auf, die z. B. mit einem Klebemittel an dem Umfangsbereich 25 des Schwungrades 19 innerhalb der Ausnehmung 26 befestigt sind. Ein magnetischer Streifen 30 ist mittels eines abgebogenen Stahlringes 31 an dem Nabenabschnitt 23 befestigt. Das Schwungrad 19 bildet einen Teil des Magnetkreises der Stator- und Auslöseanordnung und stützt und schützt auch gewisse Bauteile des Systems. Ferner werden gewisse Bauteile des Systems durch sie bewegt.

Die Statoranordnung weist ein gebogenes Tragteil 33 auf, welches ortsfest an einem zylindrischen Abschnitt 32 des Motorblocks 14 mit Schrauben 34 befestigt ist und eine Statorspulenanordnung 35 trägt, welche eine Niedergeschwindigkeitsspule LS und eine Hochgeschwindigkeitsspule HS aufweist, die mit Schrauben 39 an dem Tragteil befestigt sind. Das Tragteil 33 ist ferner so ausgebildet daß es eine gegebenenfalls verwendbare Stromversorgungsspulenanordnung 40 abstützt, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, welche einen geschichteten Vielfachpolkern 41 aufweist, der an ihm mit Schrauben 43 befestigt ist und auf dem drei Stromversorgungsspulen 44 angeordnet sind.

Die Auslöseanordnung weist ein allgemein nicht leitendes Tragteil 50 aus Kunststoff auf, welches gebogen ist und einen Einstellhebel 51 auf einer Seite und ein eine Spule aufnehmendes Gehäuse 52 auf der anderen Seite hat. Das Tragteil 50 ist bewegbar an dem zylindrischen Abschnitt 32 des Motorblockes 14 befestigt und kann durch den Hebel 51 drehmäßig daran relativ zu der Kurbelwelle 13 zwischen einer Vorzündungs- und einer Nachzündungsstellung bewegt werden. Das Gehäuse 52 des Tragteils 50 trägt eine Auslösespulenanordnung, welche eine eine Spannung erzeugende Auslösespule TCaufweist

Wie im folgenden im einzelnen erläutert wird, bilden die Rotor- und die Statoranordnung einen ersten magnetischen Kreis, welcher Spannungsimpulse zum Aufladen des einzigen Kondensators CS mit konstanter Polarität liefert Die Rotor- und Auslöseanordnungen des Wechselstromgenerators bilden einen zweiten Magnetkreis, welcher synchronisierte, schmale Auslöseimpulse, von denen aufeinanderfolgende eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, erzeugt, um die elektronische Steuerschaltung 16 zu betreiben, um eine zeitlich abgestimmte, abwechselnde Kapazitätsentladung durch das Paar von Zündspulen IC 1 und IC2 für die Zündkerze zu bewirken.

Ein (der äußere) Magnetkreis ist zum Aufladen des Kondensators CS vorgesehen und weist das Paar von äußeren Permanentmagneten OMl, OM2 auf, von denen ein jeder 60° breit ist und die einen Abstand von 180° an der Innenseite des Umfangsbereiches 25 des Schwungrades 19 des Wechselstromgeneratorrotors haben, um die ortsfest angeordnete Ladespulenanordnung 35 mit Energie zu versorgen, die einen Teil der Statoranordnung darstellt. Die Statoranordnung 35 umfaßt eine Niedergeschwindigkeitswicklung LS und eine Hochgeschwindigkeitswicklung HS_t die in Reihe und entgegengesetzt zueinander miteinander verbunden sind und magnetische Kerne oder Pole Pi bzw. P 2 haben, die voneinander um 30° beabstandet sind.

Die Kerne oder Pole Pi und P2 sind durch starr miteinander verbundene, gemeinsame Ankerbleche 38 gebildet, die mittels Nieten 37 fest an dem Statorring 33 befestigt sind. Der äußere Magnetkreis wird auch verwandt, um einen zusätzlichen, elektrischen Strom aufgrund der Zusammenwirkung mit den Stromversorgungsspulen 44 zu liefern, die in F i g. 2 gezeigt sind. Der andere (innere) Magnetkreis ist vorgesehen, um die elektronische Steuerschaltung 16 zu betreiben oder anzusteuern, um den Kondensator CS auszulösen, und umfaßt den Permanentmagnetstreifen 30, der eine Polachse aufweist, längs welcher sein Paar Magnetpole Mi. Si liegt, die an oder nahe der Nabe 23 des Schwungrades 19 des Wechselstromgeneratorrotors um 180' voneinander und von der einstellbaren (Vor-Nachzünclung), besonders ausgebildeten Auslösespulenanordnung beabstandet sind. Wie es in F i g. 5 gezeigt ist, ist jeweils eine Seite der Niedergeschwindigkeitswicklung LS, den Kondensators CS und der Zündspulen IC i und IC2 geerdet.

Die beiden Magnete OMX und OM2 weisen die Forin von zwei 60° gebogenen keramischen Magneten auf, welche z. B. mittels eines Klebstoffes an der Innenfläche des Bereiches 25 des Schwungrades 19 befestigt sind. Der permanente Streifenmagnet 30 ist in der Form eines Kunststoff-Permanentmagnet-Streifens ausgebildet, welcher um die Außenseite der Schwungradnabe 30 gewickelt ist Der Kunststoff-Magnetstreifen JO wird herumgewickelt und in einen abgebogenen Ring 31 aus rostfreiem Stahl gedrückt und diese Anordnung wird dann auf die Schwungradnabe 23 aufgedrückt Durch den sich ergebenden Preßsitz ist kein Kleber erforderlich. Die Stoßstelle 40 des Kunststoffstreifens 30 ist von der Mittellinie CL der zwei keramischen Magnete OMl und OM2 um 90° entfernt Während des Zusammenbaus des Schwungrades 10 werden die keramischen Magnete OMl und OM 2 so magnetisiert, daß jeder Magnet einen Nordpol N und einen Südpol 5 an seiner Seite aufweist wie es in Fig.2 gezeigt ist Der Magnetstreifen 30 wird so magnetisiert, daß die zwei Pole Nl und 51 180° überstreichen. Die neutralen Zonen des Magnetstreifens 30 liegen auf einer direkten Geraden mit den neutralen Zonen der äußeren, keramischen Magnete OMl und OM 2, wie es in F i g. 2 gezeigt ist

Die Statoranordnung, welche das Tragteil 33 umfaßt, ist starr mit dem Oberteil des Blockes 14 des Motors 11 verbunden, so daß sich das Schwungrad 19 um diese mit einem nominalen Luftspalt von 0,89 mm zwischen den

keramischen Magneten OMl, OM2 und den Polen PI, P 2 der Statorladespulenanordnung 35 dreht. Die Statoranordnung weist zwei gegensinnig, in Reihe geschaltete Wicklungen HS und LS auf, welche auf den Polen ρ t und P2 aus Ankerstahlblech angeordnet sind, die voneinander um 30° beabstandet sind.

Die Unterschiede der Polbereiche, der Spuleninduktanz, des Spulenwiderstandes, der Spulenwicklungen und des Diodenschaltens in dem elektronischen Schaltkreis 16 ergeben eine nahezu konstante Energieerzeugung während des Motorbetriebes von 300 bis 6000 Umdrehungen pro Minute.

Wie es am besten in den F i g. 2,3 und 4 zu sehen ist, ist die Auslöseanordnung auf dem Oberteil des Blockes 14 des Motors 11 befestigt, so daß sie einstellbar um die Schwungrädnabe 23 zwischen der äußersten Nach- und der äußersten Vorzündstellung freigedreht werden kann.

Die Stellung der Auslöseanordnung und deshalb des Zündzeitpunktes wird durch die Stellung des Drosselklappe (nicht gezeigt) des Motors 11 über eine mechanische Verbindung (nicht dargestellt) bestimmt. Die Auslöseanordnung, welche das Tragteil 50, das Gehäuse 52 aus Kunststoff und die Spannungserxeugungs-Auslösespule TC aufweist, enthält ferner eine magnetische Abschirmung 46 und zwei Polschuhe 48 und 49. Der U-förmige Polschuh 48, der ilem Magnetstreifen 30 gegenüberliegt, sammelt den Magnetfluß und führt ihn durch die Spule TC Der L-förmige, obere Polschuh 49 führt den Fluß zu dem Schwungrad 19 zurück. Das Schwungrad 19 vervollständigt dann den Magnetkreis zu der Rückseite des Magnetstreifens 30. Zwischen dem Ring 31 für die Magnete und dem Gehäuse 52 aus Kunststoff besieht ein nominaler Luftspalt von 0,79 mm. Der Luftspalt wirkt stärker auf den oberen Polschuh 49, da er verglichen mit dem unteren Polschuh 48 eine kleinere Fläche aufweist, die zu dem Magneten 30 weist. Die magnetische Abschirmung 46 ist erforderlich, um das starke Magnetfeld von den äußeren keramischen Magneten OMl und OM2 zu dem Schwungrad 19 parallel zu führen bzw. einen Nebenschluß zu bewirken, um eine symmetrische zeitliche Abstimmung zu erhalten.

Die durch die Auslösespulenanordnung erzeugten schmalen Impulse ergeben eine bessere Zeitcharakteristik beim Leerlauf des Motors und die Anstiegszeit (10% bis 90%) der Auslöseimpulse erfolgt innerhalb von 10° der Kurbelwelle. Dies wird dadurch erzielt, daß ein schmaler Polschuh 48 für die Spule TC verwandt wird, um den Magnetflußübergang festzustellen, und ein breiterer Rückführpolschuh 49 für den Magnetfluß verwandt wird, um den Rückfluß zu dem Schwungrad 19 zu vervollständigen. Mit diesem System wurden bei tatsächlich durchgeführten Versuchen Anstiegszeiten von 7 bis 10 Kurbelwellengraden gemessen. Das Auftreten von Untergrund von einem Streufluß des äußeren Magneten in dem Auslöseschaltkreis wird durch die magnetische Abschirmung 46 verhindert, welche die Form eines Gehäuses aus kaltgebogenem, gerolltem Stahlblech aufweist, das die Auslösespule TC an fünf Seiten umgibt Die Polschuhe 48 und 49 werden in die Spulenanordnung 60 gedrückt, auf die die Spule TC gewickelt ist, und die Anordnung 60 wird in die Abschirmung 46 eingesetzt Um zu verhindern, daß der untere Polschuh 48 aus seiner Lage herausfällt und die Abschirmung 46 berührt, was einen Verlust der Abschirmwirkung zur Folge hätte, ist eine Federklammer 61 vorgesehen, um die Polschuhe 48 und 49 fester zu halten. Da der obere Polschuh 49 den Magnetfluß zu dem Schwungrad 19 zurückführt, um den Magnetkreis zu vervollständigen, kann dieser Polschuh die Abschirmung 46 berühren, da die Abschirmung 46 ebenfalls die Funktion hat, den Magnetfluß zu dem Schwungrad 19 zurückzuführen.

Der Wechselstromgenerator 12 arbeitet wie folgt. Wie bereits erläutert, umfaßt die Rotoranordnung das Schwungrad 19, welches starr an dem oberen Ende der Kurbelwelle 13 des Motors befestigt ist. Während der Drehung treten bei der Bewegung der keramischen Magnete OMl, OM2 an den Statorsuplen WS und LS vorbei vier Magnetflußübergänge auf. Deshalb erzeugt jede der Statorspulen HS und LS vier Spannungsimpulse. Die negativen Impulse laden den Energiespeicherkondensator C5 über die Ladedioden D 5 und D 6 des Schaltkreises 16 auf. Bei niederer Umdrehungszahl übernimmt die Niedergeschwindigkeitsspule LS den größten Aufladungsanteil. Bei großer Umdrehungszahl hat die Niedergeschwindigkeitsspule LS eine zu große Impedanz, um den Kondensator C5 voll aufzuladen. Deshalb erfolgt bei hoher Umdrehungszahl der größte Teil der Aufladung durch die Hochgeschwindigkeitsspule HS. Bei richtiger Spulenkombination wird eine nahezu konstante Energieversorgung für jede Zündspule ICi, IC2 innerhalb eines Drehzahlbereiches des Motors von 300 bis 6000 Umdrehungen pro Minute zur Verfügung gestellt Einige Zeit nachdem der Energiespeicherkondensator C5 aufgeladen worden ist, wirkt auf die Auslösespule TC ein Magnetflußübergang und erzeugt einen Spannungsimpuls. Wie die graphischen Darstellungen in den F i g. 5,6 und 7 zeigen, bewirkt ein positiver Impuls einen Zündfunken an der Zündkerze für einen Zylinder, und anschließend bewirkt ein negativer Impuls einen Zündfunken an der anderen Zündkerze für den anderen Zylinder. Wenn das Schwungrad 19 rückwärts gedreht wird, ändern die Auslöseimpulse von der Spule TC ihre Polarität. Dies ändert die Motorzündzeit um 180° und der Motor 11 läuft nicht Die Stellung der Auslösespule und damit die zeitliche Einstellung der Vor-Nachzündung des Motors wird durch die Stellung der nicht dargestellten Motordrossel bestimmt. Die Auslöseimpulse von der Spule TC können wegen der offenbarten mechanischen Anordnung niemals auftreten, während die Statorwicklungen HSund LSden Energiespeicherkondensator C5 aufladen. Die idealisierten Impulsformen in F i g. 7 zeigen den vorhergehend beschriebenen Betrieb des Wechselstromgenerators 12.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 5,6,7 und 8 erläutert die folgende Beschreibung die Ausbildung der Schaltungsanordnung 16 und erklärt ihre Arbeitsweise, wenn sich das Schwungrad 19 um eine ganze Drehung dreht

Wie es in F i g. 5 dargestellt ist, sind die Bauteile der elektronischen Schaltungsanordnung 16 vorzugsweise auf einer gedruckten Leiterplatte 16Λ mit Ausnahme des Kondensators CS angeordnet Es wird darauf hingewiesen, daß die gedruckte Schaltung so ausgebildet ist, daß die meisten Bauteile automatisch eingesetzt, wellengelötet, getestet und fehlerfrei gemacht werden können, bevor der Gesamtzusammenbau erfolgt Daraufhin wird die Schaltkreisplatte in eine Kunststoffumhüllung gedrückt und unter Verwendung eines Polyurethanmaterials eingekapselt.

Wie es in F i g. 5 dargestellt ist ist eine Seite der Spule HS auf Masse gelegt und die andere Seite ist an einem Verbindungspunkt 65 mit einer Seite der Spule LS

verbunden. Die andere Seite der Spule LS ist über einen schicht des gesteuerten Gleichrichters SCR 4 und die

Leiter 66 und eine Diode D 6 mit einem Anschluß des Primärwicklung der Zündspule /Cl. Diese Entladung ist

Kondensators C5 verbunden. Der andere Anschluß des ein Stromimpuls mit großer Amplitude und kurzer

Kondensators C5 liegt auf Masse. Der Verbindungs- Dauer. Dies bewirkt, daß die an der Sekundärwicklung

punkt 65 ist über einen Leiter 67 und eine Diode D 5 mit 5 der Zündspule /Cl auftretende Spannung schnell

der Diode D 6 verbunden. ansteigt. Dieser Impuls weist eine ausreichende

Eine Seite der Spule TC ist über einen Leiter 68 mit Amplitude auf, um die Funkenstrecke zu ionisieren und

einem Abschnitt des Schaltkreises 16 verbunden, einen Zündfunken für den Zylinder 1 des Motors 11 zu

welcher eine Entladung des Kondensators C5 zu der schaffen. Bei ganz entladenen Kondensatoren C3 und

Primärwindung der Zündspule /Cl bewirkt. Die andere io C5 geht der Strom durch die gesteuerten Gleichrichter

Seite der Spule TC ist über einen Leiter 69 mit dem SCR 3 und SCR 4 gegen Null und die gesteuerten

anderen Abschnitt des Schaltkreises 16 verbunden, Gleichrichter kehren in ihren nicht leitenden Zustand

welcher eine Entladung des Kondensators C5 durch die zurück.

Primärwindung der Zündspule /C2 bewirkt. Wenn sich das Schwungrad 19 weiterdreht, stellt die

Die Arbeitsweise des Schaltkreises wird im folgenden 15 Statorspulenanordnung 35 und die Spule TC den

unter Bezugnahme auf die in der Fig.5 gezeigten Magnetflußübergang von dem anderen keramischen

Bauteile beschrieben, und die besondere Arbeitsweise Magnet fest. Dadurch werden die Kondensatoren C5

dieser Bauteile wird anschließend erläutert. und C3 in gleicher Weise wie vorhergehend aufgeladen.

Wegen der mechanischen Anordnung stellt die Einige Zeit später stellt die Auslösespule TC den Statorspulenanordnung 35 den Magnetflußübergang 20 Magnetflußübergang fest und erzeugt einen Ausgangsfest, bevor die Auslösespule TC den Magnetflußüber- impuls. Dieser Impuls weist eine entgegengesetzte gang feststellt. Wenn der Ausgang der Niedergeschwin- Polarität auf und ein Strom fließt in den Leiter 69. Der digkeitsspule LS in bezug auf Masse (siehe F i g. 6 und 7) Strom fließt durch die Diode D 2, den Widerstand R 3, negativ wird, fließt ein Strom durch die Diode D6, die die Parallel-Reihen-Kombination des Kondensators Spule LS, die Spule //Sund Masse um den Kondensator 25 C7, der Tor-Kathode-Sperrschicht des gesteuerten C5 aufzuladen. Wenn der Ausgang der Spule HS Gleichrichters SCR 1, des Kondensators CB und der negativ wird, fließt ein Strom durch die Dioden D6, D 5, Tor-Kathode-Sperrschicht des gesteuerten Gleichrichdie Spule HS und Masse, um den Kondensator C5 tes SCR 2, sowie die parallele Schaltung aus den aufzuladen. Die Diode D 5 wird verwandt, um die Spule Widerständen Λ1 und Λ 2, den Widerständen R 7 und LS während der Kondensatoraufladung zu umgehen, da 30 R 8 und des Kondensators C3, sowie ferner die Diode die Spule eine zu große Impedanz aufweist, um den D 7 und den Leiter 68. Dadurch wird der gesteuerte Kondensator C5 bei großen Umdrehungszahlen ausrei- Gleichrichter SCR 1 durchgeschaltet und der Kondenchend aufzuladen. Bei niederen Umdrehungszahlen sator C3 entlädt sich über den Widerstand RB, die übernimmt die Spule LS, mit ihrer größeren, zur Anode-Kathode-Sperrschicht des gesteuerten Gleich-Verfügung stehenden Spannung den größten Teil bei 35 richters SCR i, und die Parallelschaltung des Kondensader Aufladung. Während der Aufladung des Kondensa- tors C8 und der Tor-Kathode-Sperrschicht des tors C5 sind alle vier, gesteuerten Gleichrichter SCR 1, gesteuerten Gleichrichters SCR 2. Dies bewirkt, daß der 2,3,4 ausgeschaltet. Dies ermöglicht, den Kondensator gesteuerte Gleichrichter SCR 2 durchgeschaltet wird C3 mit einer Geschwindigkeit und auf eine Spannung und sich der Kondensator C5 über die Zündspule /C2 aufzuladen, weiche durch die Kombination der Wider- 40 entlädt. Dies hat einen Zündfunken in dem Zylinder 2 stände R 4 und R 5 bestimmt ist. des Motors 11 zur Folge. Bei entladenen Kondensatoren

Wenn sich das Schwungrad 19 weiterdreht, nimmt die C5 und C3 kehren die gesteuerten Gleichrichter SCR 1 Auslösespule TC den Magnetflußübergang wahr. Wenn und SCR 2 in ihren nicht leitenden Zustand zurück,
der Leiter 68 in bezug auf den Leiter 69 positiv ist, fließt Dies vervollständigt eine Umdrehung des Schwungein Strom in den Leiter 68. 45 rades und die vorhergehend beschriebene Reihenfolge

Strom fließt durch die Diode D 8, den Widerstand R 9, wird wiederholt.

die Parallel-Reihen-Kombination des Kondensators Es wird nun auf die besondere Funktion bzw. C 2, der Tor-Kathode-Sperrschicht des gesteuerten Arbeitsweise der in F i g. 5 gezeigten Bauteile hingewie-Gleichrichters SCR 3, des Kondensators C4 und der sen. Die Parallelschaltung der Widerstände R 1 und R 2, Tor-Kathode-Sperrschicht des SCR 4, ferner durch die 50 der Widerstände R 7 und R 8 und des Kondensators C1 parallele Schaltung der Widerstände R 7 und R 8, der bilden eine automatische Vorspannungsschaltung für Widerstände Ri und R 2 und des Kondensators Cl, das Auslösen. Da der Kondensator Cl jedesmal beim sowie durch die Diode D1 und zurück zur Auslösespule Erzeugen eines Ausiöseimpuises durch die Spule TC TC. Der Strom schaltet den gesteuerten Gleichrichter aufgeladen und mit einer konstanten Geschwindigkeit SCR 3 an, wobei jedoch der Strompegel zu klein ist, um 55 entladen wird, die durch die Widerstände R1 und R 2 in den gesteuerten Gleichrichter SCR 4 einzuschalten. Der Parallelschaltung zu den Widerständen R 7 und R 8 gesteuerte Gleichrichter SCR 3 ist durch den Konden- bestimmt wird, tritt eine Gleichspannung an dem sator C3 vorgespannt und der Kondensator C3 entlädt Kondensator Cl auf, die der Motordrehzahl proportiosich über den Widerstand R 10, den gesteuerten nal ist. Die Spannung an dem Kondensator Cl ist zu Gleichrichter SCÄ3 und die parallele Schaltung des 60 dem Auslösespannungsimpuls entgegengesetzt. DesKondensators C4 und der Tor-Kathode-Sperrschicht halb sind höhere Auslösespannungsimpulse erforderlich, des gesteuerten Gleichrichters SCR 4. Der Kondensator wenn die Drehzahl des Motors 11 zunimmt, da der C3 und der Widerstand Λ 10 sind so ausgewählt, daß Ausgang der Auslösespule TCebenfalls der Motordrehder Stromentladeimpuls genau richtig ist, um bei einem zahl proportional ist, so daß sich diese Wirkungen großen Wert von d/7df den gesteuerten Gleichrichter 65 aufheben. Der in dem Auslöseausgangssignal erzeugte SCR 4 durchzuschalten. Der gesteuerte Gleichrichter Untergrund ist ebenfalls der Motordrehzahl proportio- SCR 4 wird schnell durchgeschaltet und der Kondensa- nal. Wenn der Auslösungsspannungspegel festgehalten tor C5 entlädt sich über die Anode-Kathode-Sperr- würde bzw. festgelegt wäre, würden falsche Zündungen

im Motor 11 auftreten, wenn der Untergrundpegel die Auslösungsschwelle erreicht. Als Ergebnis erhält man eine zeitliche Motoreinstellung, welche um ungefähr 4° verzögert ist, wenn sich das Schwungrad von 100 bis 6000 Umdrehungen pro Minute dreht

Die Widerstände Ri, R2 und die Widerstände R7, RS bilden zwei Spannungsteiler, die einen Teil der Auslösespulenvorspannung und der Sperr-Vorspannung der Tore der gesteuerten Gleichrichter aufnehmen. Dies geschieht, um die Anfälligkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen zu verringern. Lediglich ein Teil der Auslösevorspannung kann verwendet werden, da der Sperrleckstrom schnell zunimmt, wenn die Torsperrschicht der gesteuerten Gleichrichter SCR in den Durchbruch gesteuert wird. Die Kondensatoren C2, C 4, C6, CT, CS und C9 sind Überbrückungskondensatoren, die verwandt werden, um irgendweiche Hochfrequenzstörungen zu unterdrücken, die in den Schaltkreis 35 gelangen und Fehlzündungen hervorrufen können.

Die Widerstände R 4 und R 5 und der Kondensator C3 bilden eine Stromquelle zum Auslösen der gesteuerten Gleichrichter SCR2 und SCR4. Die Widerstände R 4 und R 5 müssen hohe Werte haben, um ein übermäßiges Entladen des Hauptenergiekondensators C5 zu vermeiden, sie müssen jedoch ausreichend klein sein, um einen ausreichenden Spannungsaufbau an dem Kondensator C3 bei hohen Motordrehzahlen zu erlauben. Die Widerstände R6 und R10 werden verwandt, um den Spitzenentladungsstrom an den Toren der gesteuerten Gleichrichter SCR 2 und SCR 4 zu begrenzen. Dieser Schaltkreis liefert einen kurzen kräftigen Stromimpuls für den richtigen gesteuerten Gleichrichter. Diese Art Auslöseimpuls ist erforderlich um d//df-FehIer der gesteuerten Gleichrichter SCR für den Hauptstrom zu verhindern.

Die Dioden D 4 und D 9 dienen als Schutzdiode für die gesteuerten Gleichrichter SCR 2 bzw. SCR 4. Es hat sich herausgestellt, daß bei gewissen Ausbildungen der Zündspulen hohe Stoßspannungen an diesen gesteuerten Gleichrichtern auftreten. Die Dioden D 4 und D 9 überbrücken diese Stoßspannungen, um Fehler bei den gesteuerten Gleichrichtern zu verhindern.

Die Dioden D3 und DA werden allgemein als »Freilauf«- bzw. »Leerlauf«-Ausgangsdioden bezeichnet und verhindern das Schwingen des primären Schaltkreises der Zündspulen /Cl und IC2 und unterstützen somit den Stromiiuß in einer Richtung in der Primärwicklung während eines längeren Zeitintervalls. Als Ergebnis hiervon erhält man eine längere Sekundärfunkendauer verglichen mit dem Fall, in dem keine Dioden in dem Schaltkreis vorgesehen sind.

In Hinblick auf den Auslöseschaltkreis selbst können einige der im Handel erhältlichen pilotgesteuerten Gleichrichter SCR nicht innerhalb der Abfalizeitbedingung liegen und es kann das Auslösen unterhalb von 150 Umdrehungen pro Minute nicht mehr erfolgen. Wenn man den Wert des Kondensators Ci von 0,0047 μ{ auf 0,01 μί erhöht und den Widerstand R 4 von 33 ΜΩ auf 2,0 ΜΩ verringert kann mit die Bedingungen nicht erfüllenden Gleichrichtern eine zufriedenstellende Arbeitsweise erhalten werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Unterbrecherfreies Magnetzündsystem für Verbrennungsmotoren, mit einem Stator, an dem eine Ladespuleneinrichtung und eine einen Kern aufweisende Auslösespule angeordnet sind, mit einer Rotoreinrichtung, die einen ersten, ringförmigen Permanentmagneten und zweite, radial von diesem beabstandete, an einer ersten, zylindrischen Fläche der Rotoreinrichtung befestigte Permanentmagnete umfaßt, wobei bei umlaufender Rotoreinrichtung an der Auslösespule durch den ersten Permanentmagneten Auslöseimpulse und an der Ladespuleneinrichtung durch die zweiten Permanentmagnete Ladespannungsimpulse zum Aufladen eines Zündkondensators erzeugbar sind, und mit einer mit dem Zündkondensator und einer Zündspuleneinrichtung verbundenen Schaltungsanordnung, die zur Entladung des Zündkondensators über die Zündspuleneinrichtung mit den Auslöseimpulsen ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Permanentmagnet aus zwei kreisbogenförmigen Einzelmagneten (30) mit zueinander entgegengesetzter, radialer Magnetisierungsrichtung besteht, zwischen deren einander gegenüberliegenden Enden ein neutraler Bereich vorliegt, und daß die Auslösespule (TC) mit im wesentlichen parallel zur Drehachse der Rotoreinrichtung (19) verlaufender Spulenachse angeordnet ist, wobei sich den kreisbogenförmigen Einzelmagneten (30) gegenüberliegend ein sich außerhalb der Auslösespule (TC) befindender und parallel zur Spulenachse verlaufender Abschnitt ihres Kernes (48,49) erstreckt.

2. Magnetzündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoreinrichtung (19) innerhalb der ersten, zylindrischen Fläche eine konzentrische, zweite, zylindrische aufweist, die mit der ersten, zylindrischen Fläche durch ein Verbindungsteil (24) verbunden bt und an der die kreisbogenförmigen Einzeimagnete (30) angeordnet sind.

3. Magnetzündsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (48, 49) der Auslösespule (TC) einen magnetischen Pfad von den kreisbogenförmigen Einzelmagneten (30) zu dem Verbindungsteil (24) bildet.

4. Magnetzündsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kreisbogenförmige Einzelmagnete (30) vorgesehen sind, die sich jeweils über einen Winkel von nahezu 180° erstrecken.

5. Magnetzündsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Permanentmagnete ein Paar von umfangsmäßig beabstandeten Permanentmagneten (OMi, OM 2) umfaßt, deren neutraler Bereich radial zu dem neutralen Bereich zwischen den kreisbogenförmigen Einzelmagneten (30) ausgerichtet ist.

6. Magnetzündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (48, 49) der Auslösespule (TC) geschlossen ist und daß die Breitenabmessung des sich den kreisbogenförmigen Einzelmagneten (30) gegenüberliegend, außerhalb der Auslösespule (TC) erstreckenden Abschnittes des Kernes (48, 49) kleiner als die Breitenabmessung eines übrigen Abschnittes des Kernes ist.

Die Erfindung betrifft ein unterbrecherfreies Magnetzündsystem für Verbrennungsmotoren, mit einem Stator, an dem eine Ladespuleneinrichtung und eine einen Kern aufweisende Auslösespule angeordnet sind, mit einer Rotoreinrichtung, die einen ersten, ringförmigen Permanentmagneten und zweite, radial von diesem beabstandete, an einer ersten, zylindrischen Fläche der Rotoreinrichtung befestigte Permanentmagnete umfaßt, wobei bei umlaufender Rotoreinrichtung an der

ίο Auslöi,espule durch den ersten Permanentmagneten Auslöseimpulse und an der Ladespuleneinrichtung durch die zweiten Permanentmagnete Ladespannungsimpulse zum Aufladen eines Zündkondensators erzeugbar sind, mit einer mit dem Zündkondensator und einer Zündspuleneinrichtung verbundenen Schaltungsanordnung, die zur Entladung des Zündkondensators über die Zündspuleneinrichtung mit den Auslöseimpulsen ansteuerbar ist
Ein solches Magnetzündsystem ist aus der GB-PS 1442 787 bekannt Die Anstiegsflanke der mit diesem bekannten System erzeugten Auslöseimpulse ist ziemlich flach. Langsame Anstiegszeiten des Auslöseimpulses ermöglichen keine gute zeitliche Steuerung des Zündzeitfyunktes, insbesondere bei relativ geringen Motordrehzahlen.

Auch bei den aus den DE-OS 27 44 073 und 22 57 489 bekannten Magnetzündsystemen werden Auslöseimpulse erzeugt die eine geringe Anstiegszeit aufweisen.
Bei «iinem aus der DE-OS 20 27 576 bekannten, unterbrecherfreien Magnetzündsystem ist eine besondere Anordnung der Permanentmagnete, die mit der Auslösespule zusammenwirken, angegeben. Diese weisen die Form kreisbogenförmiger Ringsektoren auf und sind an ihren Enden voneinander beabstandet. An den äußeren Umfangen der Permanentmagnete sind Polstücke angeordnet welche sich über einen größeren Kreisbogen als die Permanentmagnete erstrecken, so daß der Abstand zwischen den Enden zweier unterschiedlicher Polstücke kleiner als der zwischen den Permanentmagneten ist. Dadurch ergeben sich relativ schmale Luftspalte, was zur Folge hat, daß die zugeordnete Auslösespule lediglich eine Poländerung, jedoch nicht eine Annäherung oder Entfernung der Pole mit der Drehung der Permanentmagnete wahrnimmt.

Dies führt zur Erzeugung von zwei scharfen Auslöseimpulsen entgegengesetzter Polarität. Die Achse der Auslösespule ist radial zur Drehachse des Rotors ausgerichtet. Auch wenn der Abstand zwischen den Magnetjochen relativ klein gemacht wird, so erhält man

mit dieser Anordnung der Auslösespule keine schmalen Auslöseimpulse, da die Querschnittsfläche der Spule, welche von den umlaufenden Magnetlinien geschnitten wird, relativ groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unterbrecherfreies Magnetzündsystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine möglichst kurze Anstiegszeit für die Auslöseimpulse erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Permanentmagnet aus zwei kreisbogenförmigen Einzelmagneten mit zueinander entgegengesetzter, radialer Magnetisierungsrichtung besteht, zwischen deren einander gegenüberliegenden Enden ein neutraler Bereich vorliegt, und daß die Auslösespule mit im wesentlichen parallel zur Drehachse der Rotoreinrichtung verlaufender Spulenachse angeordnet ist, wobei sich den kreisbogenförmigen Einzelmagneten gegenüberliegend ein sich außerhalb der Auslösespule