DE3201534A1

DE3201534A1 - Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen mit einem magnetgenerator

Info

Publication number: DE3201534A1
Application number: DE3201534A
Authority: DE
Inventors: Jiri 8501 Roßtal Podrapsky
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1983-07-28
Also published as: US4401096A; JPS58124069A; SE8300255D0; SE8300255L

Description

^R· 17580

30.12.1981 Ws/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zündanlagen dieser Art werden vielfach für kleine Brennkraftmaschinen eingesetzt, "bei denen der erforderliche Platz für einen besonderen Zündzeitpunkt-Geber nicht vorhanden ist. Der Magnetgenerator wird aus einem oftmals im Lüfterrad der Brennkraftmaschine eingebetteten Dauermagneten mit zwei Polschuhen gebildet, der mit einem am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigten Zündanker zusammenwirkt. In den meisten Fällen trägt dabei der Eisenkern des Zündankers eine Primär- und Sekundärwicklung, wobei die Sekundärwicklung mit einer Zündkerze und die Primärwicklung mit einem PrimärStromkreis verbunden ist, der einen Zündtransistor enthält und der an eine Steuerschaltung für den Zündtransistor angeschlossen ist.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 26 36 9^5 bekannten Zündanlage wird ein Darlington-Zündtransistor im Primärstromkreis im Zündzeitpunkt durch einen Steuertransistor in den Sperrzustand gesteuert, wobei der Steuertransistor basisseitig mit einem am Primärstromkreis angeschlossenen Schaltungszweig verbunden ist. Der Schaltungszweig enthält eine Z-Diode sowie ein erstes Reihen-RC-Glied zur Bestimmung des Zündzeitpunktes. Zum Widerstand dieses ersten Reihen-RC-Gliedes ist ein weiteres Reihen-RC-G-lied parallel geschaltet, wodurch eine drehzahlabhängige Zündzeitpunkt-Verstellung erzielt wird.

Eine solche Zündanlage hat jedoch den !lachteil, daß sie nicht ausreichend rücklaufsicher arbeitet; was aber aus Sicherheitsgründen oft erwünscht bzw. erforderlich ist. Brennkraftmaschinen, die in einem relativ großen Drehzahlbereich rücklaufsicher sein müssen, werden beispielsweise für den Antrieb von Kettensägen benötigt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Sündanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sie den Anforderungen an die Rücklaufsicherheit solcher Brennkraftmaschinen genügt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die gewünschte Rücklaufsicherheit ohne größeren Aufwand durch eine relativ geringfügige Schaltungsabänderung und Ergänzung gegenüber der bisherigen Ausführung erzielt werden kann.

Durch die in der. Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Merkmals möglich.

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Zeichnung

Ausführungs"beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgender. Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Schaltung der erfindungsgemäßen Zündanlage mit einem Magnetgenerator zur Erzeugung der Zündenergie, Figur 2 den Verlauf des magnetischen Flusses, der Primärspannung und des Primärstromes bei normaler Drehrichtung und Figur 3 den Verlauf dieser Größen bei falscher Drehrichtung der Brennkraftmaschine. Figur h zeigt den am Primärstromkreis angeschlossenen Schaltungszweig der Steuerschaltung in zu Figur 1 abgeänderter Form und Figur 5 zeigt den Schaltungszweig mit einer weiteren Abänderung gegenüber Figur h.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist das Schaltbild einer Zündanlage für eine Einzylinder-Brennkraftmaschine zum Antrieb einer' Kettensäge dargestellt, die Versorgung der Zündanlage erfolgt über einen Magnetzünder 10, dessen Zündanker 11 mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem 12 zusammenwirkt. Das Magnetsystem 12 besteht aus einem Dauermagneten 12a und zwei Polschuhen 12b, die am äußeren Umfang eines ton der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetriebenen Schwung- oder Lüfterrades eingebettet sind. Der Zündanker 11 ist am Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigt und bildet zugleich die Zündspule der Zündanlage, Ein U-förmiger Eisenkern 1U des Zündankers 11 trägt auf seinem vorderen Schenkel 1 ka. eine Primärwicklung 15 und eine Sekundärwicklung 16, Die Sekundärwicklung \& ist über ein Zündkabel 17 mit einer Zündkerze 18 der Brennkraftmaschine verbunden. Die Primärwicklung 15 ist mit den Klemmen A und B_ an ein Zündschaltgerät 19 angeschlossen, welches einen

Primärstromkreis 20 bildet. Das Zündschaltgerät 19 ist in -vorteilhafter Weise in Hybrid-Schaltung ausgeführt und zusammen mit der Primär- und Sekundärwicklung im Zündanker 11 vergossen. Im Primärstromkreis 20 liegt ein npn-leitender Zündtransistor 21, der als Darlington-Schalttransistor ausgebildet ist. Der Zündtransistor 21 ist emitterseitig mit der Klemme B_- der Primärwicklung verbunden und seine Schaltstrecke ist von einer Diode 22 überbrückt, die für Inversspannung am Zündtransistor 21 in Durchlaßrichtung liegt. Der Kollektoranschluß des Zündtransistors 21 ist über eine Z-Diode 23 mit einer Z-Spannung von 15 V mit der Klemme A der Primärwicklung 15 verbunden. Die Basis des Zündtransistors 21 ist mit dem Emitter eines npn-leitenden Vortransistors 2l· verbunden, dessen Kollektoranschluß über einen fest einstellbaren Widerstand 25 eb.enfalls an Klemme A liegt. Die Basis des Vortransistors 2k ist einerseits über einen Widerstand 26 mit der Klemme A und andererseits mit dem Kollektoranschluß eines npn-leitenden Steuertransistors 27 verbunden, der emitterseitig an Klemme B_ angeschlossen ist. Die Basis des Steuertransistors 27 liegt über einen Widerstand 28 an einem am Primärstromkreis 20 angeschlossenen Schaltungszweig 29.

Der Schaltungszweig 29 enthält ein erstes Reihen-RC-Glied aus dem Widerstand 30 von 130 .Δ. und aus einem Kondensator 31 mit 33nF. Der Kondensator 31 liegt mit einem Anschluß an Klemme B_ und mit dem anderen Anschluß an dem Widerstand 28 in der Basis des Steuertransistors 27 sowie am Ancdenanschluß einer Z-Diode 32, die kathodenseitig mit dem Widerstand 30 verbunden ist. Die Z-Diode 32 hat eine Z-£pannung von 2,6 V. Der Schaltungszweig 29 enthält ferrer ein zweites Reihen-RC-Glied aus einem kondensator 33 und einem Widerstand 3^, wobei einerseits

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der Kondensator 33 iron 68 nF an Klemme A liegt und andererseits -der Widerstand 3*t von 30 kü mit dem Widerstand 30 des ersten RC-G-liedes in Reihe geschaltet ist.

Parallel zum zweiten Reihen-RC-Glied 33, 3¹^ liegt eine Diode 35, die zur Z-Diode 32 entgegengesetzt gepolt ist. Der eine Anschluß des Kondensators 33 des zweiten Reihen RC-Gliedes liegt gemeinsam mit dem Anodenanschluß der Diode 35 sowie mit einem Anschluß der Primärwicklung auf Masse, indem die Klemme A auf Masse gelegt ist.

Die Wirkungsweise dieser Zündanlage soll mit Hilfe der Figuren 2 und 3 näher erläutert werden. Bei normaler Drehrichtung der Brennkraftmaschine in Richtung des Pfeiles am Lüfterrad 13 tritt in der Primärwicklung der in Figur 2 dargestellte Verlauf des magnetischen Flusses tj> auf. Dabei sind die Flußänderungen während des

Zündvorganges nicht berücksichtigt. Aufgrund des Flußverlaufes wird vom Bezugspunkt B_ aus gesehen in der Primärwicklung 15 eine erste negative Spannungshalbwelle up erzeugt, die sowohl über den Schaltungszweig 29 als auch über die zum Zündtransistor 21 parallel geschaltete Diode 22 und die Z-Diode 23 einen kleinen Primärstrom ip treibt. Durch diese Ealbwelle wird sowohl der Kondensator 31 des ersten RC-G-liedes als auch der Kondensator 33 des zweiten RC-Gliedes negativ vorgeladen. Der Steuertransistor 27 ist dadurch'ebenso wie der Vortransistor 2.h und der Zündtransistor 21 gesperrt. Mit Beginn der nachfolgenden positiven Halbwelle der Primärspannung up wird nun der Vortransistor 2\ über den Widerstand 26 in den stromleitenden Zustand gesteuert und auch der Zündtransistor 21 kann dadurch unverzüglich über den Widerstand 25 und die Schaltstrecke des Vortransistors 2k in den leitenden Zustand durchgesteuert werden. Es beginnt nun mit einer entsprechenden Phasenverschiebung der Primärstrom ip über

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den ,Zündtransistor 21 zu fließen. Sobald die Primärspannung den Schwellwert der Z-Diode 32 im Schaltungszveig 29 erreicht, können die Kondensatoren 33 und 31 umgeladen werden. Das zweite RC-Glied 33, 3^ wird nun durch die Diode 35 überbrückt und das erste RC-Glied 30, 31 ist so dimensioniert, daß der Kondensator 31 beim Erreichen des maximalen Primärstromes auf einen Wert aufgeladen ist, der über den Widerstand 28 den Steuertransistor 27 in. den stromleitenden Zustand schaltet. Dadurch werden zum Zündzeitpunkt Zzp die Steuerstrecken des Vortransistors 2k und des Zündtransistors 21 vom Steuertransistor 27 überbrückt, die Transistoren werden gesperrt und der Primärstrom ip wird unterbrochen. Durch diese Primärstromunterbrechung wird in der Sekundärwicklung 16 ein Hochspannungsimpuls erzeugt, der über das Zündkabel 17 auf die Zündkerze 18 gelangt und dort einen Zündfunken auslöst. Dabei wird auch in der Primärwicklung 15 während des Zündvorgangs eine Spannungschwingung erzeugt, die anschließend in eine vom Magnetsystem 12 im Zündanker 11 erzeugte negative Spannungshalbwelle ausläuft, die jedoch für die Zündanlage wirkungslos ist. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich mit jeder vollen Umdrehung des Lüfterrades 13, so daß bei normaler Drehrichtung durch den Schaltungszweig 29 im Zündschaltgerät 19 der Zündzeitpunkt vorgegeben ist.

Bei falscher Drehrichtung wird dagegen gemäß Figur 3 der magnetische Fluß φ in der Primärwicklung 15 zunächst eine sehr kleine, vorgelagerte Halbwelle der Primärspannung up erzeugen. Durch die Dimensionierung der beiden RC-Glieder im Schaltungszweig 29 ist nun sichergestellt, daß lurch diese vorgelagerte negative Spannungshalbwelle mit einem Scheitelwert von etwa 1 V der Kondensator 31 des ersten RC-Gliedes nur bis zu einer Spannung von 0,3 V negativ vorgeladen wird. Dadurch ist

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sichergestellt, daß mit Beginn der nachfolgenden positiven Kaltwelle der Primärspannung up dieser Kondensator

31 über die Diode 35, den Widerstand 30 und die Z-Diode

32 so schnell aufgeladen wird, daß der Steuertransistor 27 über den Widerstand 28 bereits in den stromleitenden Zustand durchgesteuert wird, bevor der zur Primärspannung phasenverschobene Primärstrom ip zu fließen beginnt. Der Steuertransistor 27 sperrt nun den Zündtransistor Der Primärstromkreis 20 ist folglich unterbrochen und ein Zündvorgang findet daher nicht statt. Die nachfolgende negative Halbwelle der Primärspannung lädt zwar die Kondensatoren 31 und 33 im Schaltungszweig 29 negativ auf, diese werden jedoch durch die anschließende, positive, kleinere Halbwelle der Primärspannung wieder umgeladen. Die durch diese letzte Halbwelle der Primärspannung getriebene Primärstromhalbwelle fließt über den Zündtransistor 21 und ist für die Zündanlage unwirksam. Außerdem liegt die letzte Primärspannungshalbwelle so spät, daß auch bei höheren Drehzahlen ein hierdurch ausgelöster Zündvorgang nicht mehr ausreicht, um die Brennkraftmaschine in falscher Drehrichtung anlaufen bzw. weiterlaufen zu lassen.

In Figur k ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Schaltungszweig 29 im Zündschaltgerät 19 aus Figur 1 leicht abgeändert. Hier enthält der Schaltungszweig 29a zwar die gleichen Schaltelemente 30 bis 35, jedoch überbrückt nun die Diode 35 gemeinsam mit dem zu ihr in Reihe liegenden Widerstand 30 des ersten Reihen-RC-Gliedes 30, 31 das zweite Reihen-RC-Glied 33, 3¹». In Figur h ist als weitere Alternative ein Schaltungszweig 29b dargestellt, bei dem die Diode 35 gemeinsam mit der Z-Diode 32 und dem Widerstand 30 des ersten Reihen-RC-Gliedes 30, 31 das zweite Reihen-RC-Glied 33, 3U überbrückt .

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Auch bei diesen Schaltungsausführungen ist wesentlich, daß durch eine richtige Dimensionierung der beiden RC-Glieder im Schaltungszweig 29₃ 29a oder 29b sichergestellt ist, daß bei falscher Drehrichtung der Kondensator 31 durch die vorgelagerte negative Primärspannungshalbwelle möglichst schwach negativ vorgeladen wird, damit der Steuertransistor 29 von der nachfolgenden positiven Primärspannungshalbwelle bereits vor oder mit Beginn der phasenverschobenen Primärstromhalbwelle angesteuert wird. Außerdem muß das zweite Reihen-RC-Glied 33, 3^ so dimensioniert sein, daß bei normaler Drehrichtung keine unerwünschte Verstellung des Zündzeitpunktes erfolgt. Beide Bedingungen lassen sich realisieren, wenn die Zeitkonstante des zweiten Reihen-RC-Gliedes 33, 3^ mindestens den 10-fachen Wert der Zeitkonstante des ersten Reihen-RC-Gliedes 30, 31 hat. Außerdem ist die Kapazität des ersten Reihen-RC-Gliedes 30, 31 etwa halb so groß und der Widerstand etwa 230 mal so groß wie der des zweiten Reihen-RC-Gliedes 30, 3^ zu wählen.

Claims

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30.12.1981 Ws/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART

Ansprüche

I1.yZündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Magnetgenerator, dessen Zündanker mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, umlaufenden Magnetsystem zusammenwirkt und an einem Primärstromkreis angeschlossen ist, wobei der Primärstromkreis ein elektronisches Schaltelement enthält, das durch eine Steuerschaltung zum Zündzeitpunkt vom leitenden in den sperrenden Zustand gelangt, indem die Primärspannung über einen zur Wicklung des Zündankers parallel liegenden Schaltungszweig mit zwei Reihen-RC-Gliedern und einer dazu in Reihe liegenden Z-Diode einen das Schaltelement umschaltenden Steuerschalter ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß zum zweiten Reihen-RC-Glied (33, 3¹O, dessen einer Anschluß ^N mit dem zum Zündzeitpunkt das höhere Potential aufweisenden Ende der Zündankerwicklung (15) verbunden ist, eine Diodenstrecke (35) parallel liegt, welche zur Z-Diode (32) des Schaltungszweiges (29, 29a, 29b) entgegengesetzt gepolt ist.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (33) des zweiten Reihen-RC-Gliedes (33, 3¹O gemeinsam mit den Anodenanschluß der Diode (35) und einem Anschluß (A) der Zündankerwicklung (15) auf Masse liegt.

— Ρ —* *
3. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (35) gemeinsam mit dem zu ihr in Reihe liegenden Widerstand (30) des ersten Reihen-RC-Gliedes (30, 31) von dem zweiten Reihen-RC-Glied (33, 3*0 überbrückt ist.
h. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (35) gemeinsam mit der zu ihr in Reihe liegenden Z-Diode (32) von dem zweiten Reihen-RC-Glied (33, 3¹O überbrückt ist.
5. Zündanlage nach Anspruch 3 oder U, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (35) gemeinsam mit der Z-Diode (32) und dem Widerstand (30) des ersten Reihen-RC-Gliedes (30, 31) von dem zweiten Reihen-RC-Glied (33, 3¹O überbrückt ist.
6. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des zweiten Reihen-RC-Gliedes ■ (33, 3*0 mindestens den 10-fachen Wert der Zeitkonstante des ersten Reihen-RC-Gliedes (30, 31) hat.

T. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des ersten Reihen-RC-Gliedes (30, 31) etwa halb so groß wie die des zweiten Reihen-RC-Gliedes (33, 3*0 und der Widerstand (30) etwa 230 mal so groß wie der Widerstand (3¹O des zweiten Reihen-RC-Gliedes ist. .s/