DE3230233A1

DE3230233A1 - Zuendanlage fuer eine zweitaktmaschine

Info

Publication number: DE3230233A1
Application number: DE19823230233
Authority: DE
Inventors: Norihisa Sakado Saitama Ishii; Nobuo Wako Saitama Miura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1983-03-03
Also published as: DE3230233C2; US4491121A

Description

Zündanlage für eine Zweitaktmaschine essss ssssssssssssss i=sssss sssssssSSSB-

Die Erfindung "betrifft eine Zündanlage für eine Zweitaktmaschine.

Es sind "bereits verschiedene Zündanlagen für eine Zweitaktmaschine vorgeschlagen worden, die den sogenannten Rücklauf der Zweitaktmaschine, d.h. eine Rückdrehung der Kurbelwelle der Maschine ,verhindernkönnen. Eine Zündanlage enthält gewöhnlich einen elektrischen Signalgenerator, der ein elektrisches Signal erzeugt, das jeweils "bei einem ■bestimmten Kurbelwellenwinkel, d.h. an einer Winkelstellung der Kurbelwelle, auftretende Amplitudenänderungen enthält, sowie einen Zündimpulsgenerator, der auf jede Amplitudenänderung des elektrischen Signals ansprechend einen Zündimpuls erzeugt. Es ist allgemein "bekannt, daß der elektrische Signalgenerator einen Wandler enthält, der in der Nähe eines Drehkörpers oder Drehelementes angeordnet ist, das synchron mit der Kurbelwelle drehbar ist. Der Wandler erzeugt das elektrische Signal nach Maßgabe der mechanischen Stellung des Drehkörpers. Da jedoch der Wandler an sich nicht die Richtung der Drehung der Kurbelwelle oder des Drehkörpers unterscheiden kann, sollte der Zündimpulsgenerator so ausgebildet sein, daß er die Erzeugung des Zündimpulses zu dem Zeitpunkt vermeidet·, zu "dem ein Rücklauf der Maschine möglich ist.

Bei einer bekannten Zündanlage ist im elektrischen Generator oder Dynamo als Wandler eine sogenannte Impulsgeberspule enthalten. Die Impulsgeberspule befindet sich in der Nähe des Rotors des elektrischen Generators und spricht auf Änderungen des Magnetfeldes an, das durch die Drehbewegung des Rotors erzeugt Wird, um das elektrische Signal zu erzeugen, das Amplitudenänderungen enthält, die die Änderungen des Magnetfeldes wiedergeben. Das elektrische

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Signal hat somit eine elektrische Phase, die der mechanischen Winkelstellung der Kurbelwelle, d.h. dem Kurbelwellenwinkel, entspricht. Wenn daher der Zündzeitpunkt so gewählt ist, daß er bei einem kleinen Kurbelwellenwinkel liegt, bei dem das elektrische Signal eine kleine Amplitude hat, besteht die Gefahr, daß der Zündimpulsgenerator aufgrund eines äußeren Rauschens fehlerhaft arbeitet. Wenn andererseits der Zündzeitpunkt so gewählt ist, daß er bei einem großen Kurbelwellenwinkel liegt, bei dem das elektrische Signal eine große Amplitude hat, liegt der Zündzeitpunkt bei der Rückdrehung der Kurbelwelle in einem den Rücklauf zulassenden Winkelbereich, in dem die Maschine in die Rückwärtsrichtung laufen kann. Wenn es erwünscht ist, den Rücklauf der Maschine zu vermeiden, muß der Zündimpulsgenerator die Richtung der ' _/ Drehung der Kurbelwelle über einen weiteren Sensor unterscheiden, der die Drehrichtung der Kurbelwelle wahrnimmt, was dazu führt, daß der gesamte Aufbau der Zündanlage groß und kompliziert wird und somit mit hohen Kosten verbunden ist.

Durch die Erfindung soll daher eine Zündanlage geschaffen werden, die den Rücklauf der Maschine vermeidet und einen einfachen Aufbau hat.

Die erfindungsgemäße Zündanlage soll weiterhin wirtschaftlich sein.

Dazu umfaßt die Zündanlage für eine Zweitaktmaschine gemäß der Erfindung einen Drehkörper, der synchron mit der Kurbelwelle der Maschine drehbar ist und einen wahrnehmbaren Teil aufweist, der in Umfangsrichtung am radialen Außenumfang verläuft, einen Detektor, der an einer bestimmten Winkelstellung der Drehachse der Kurbelwelle und in der Nähe des Außenumfangs des drehbaren Körpers angeordnet ,

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ist, um "beide Kanten des wahrnehmbaren Teils zu erfassen und ein elektrisches Signal mit zwei Amplitudenänderungen zu erzeugen, die den "beiden Kanten entsprechen, wobei die "beiden Amplitudenänderungen in ihrer Polarität einander entgegengesetzt sind,und eine den Zündimpuls erzeugende Schaltung, die mit dem Detektor verbunden ist, um auf eine gewählte Polarität der beiden Amplitudenänderungen des elektrischen Signals ansprechend einen Zündimpuls zu erzeugen, wobei die Länge des wahrnehmbaren Teils so gewählt ist, daß der Zündimpuls dann erzeugt wird, wenn der Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle außerhalb des eine Rückdrehung zulassenden Winkelbereiches liegt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher be- , schrieben. Es zeigen

Pig. 1 in einer Schnittansicht einen bekannten Wandler, der in einem elektrischen Generator enthalten ist, der mit der Kurbelwelle einer Zweitaktmaschine drehbar ist,

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die Wellenform des elektrischen Signals, das vom Wandler in Pig. 1 erzeugt wird,gegenüber dem Kurbelwellenwirikel,

Pig. 3 in einer perspektivischen Ansicht eine Wandleranordnung zum Einbau in eine Zündanlage gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Pig. 4- in einem Diagramm die Abmessungsbeziehung zwischen den Bauteilen, die die Wandleranordnung in Pig. 3 bilden,

Pig. 5A und Fig. 5B jeweils in Diagrammen die Wellenformen

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der elektrischen Signale, die von der Wandleranordnung in Fig. 3 "beim normalen Lauf und beim Rücklauf der Maschine erhalten werden,

Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht eine andere Wandleranordnung zur Verwendung bei einem weiteren Ausfühningsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündanlage,

Fig. 7 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der gesamten Zündanlage mit der in Fig. 3 oder 6 dargestellten Wandleranordnung,

Fig. 8 bis Fig. 10 in Diagrammen die Abmessungsbeziehungen zwischen den Bauteilen der in Fig. 3 oder 6 dargestellten Wandleranordnung und

Fig. 11A und Fig. 11B in Diagrammen jeweils die Wellenformen der elektrischen Signale, die von einem Wandler erhalten werden, der eine Abwandlungsform des in Fig. 3 dargestellten Wandlers darstellt, der die elektrischen Signale erzeugt,die in Fig. 5A und 5B dargestellt sind.

In Fig. 1 ist ein bekannter Wandler dargestellt, der' für eine Zündanlage verwandt wird, die eine Impulsgebei'spule 10 enthält , die in der Nähe eines in Form eines Schwungrades ausgebildeten Rotors 12 eines elektrischen Generators G angeordnet ist, der sich mit der nicht dargestellten Kurbelwelle einer Zweitaktmaschine drehen kann. Der Rotor 12 trägt eine Vielzahl von Magneten 14. Zwei

Statorspulen 16, die im Rotor 12 angeordnet sind, erzeugen elektrische Energie entsprechend der Drehbewegung des Rotors 12. Die Impulsgeberspule 10 erzeugt ein elektrisches Signal auf Änderungen eines Magnetfeldes ansprechend, das durch die Rotormagnete 14 so gebildet wird, daß die Spule 10 hindurchgeht. Das von der Impulsgeberspule 10 erzeugte elektrische Signal hat während der normalen Drehrichtung der Kurbelwelle eine Wellenform, wie sie durch eine ausgezogene Linie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei einer Rückdrehung der Kurbelwelle hat das elektrische Signal jedoch eine Wellenform, wie sie in Fig. 2 in einer unterbrochenen Linie dargestellt ist, wobei diese Wellenform in. ihrer Phase zu der Wellenform des elektrischen Signals bei der normalen Drehung der Kurbelwelle umgekehrt ist.

,In Fig. 2 gibt der Winkel Qq einen Kurbelwellenwinkel * , wieder, der dem oberen Totpunkt entspricht, während der Winkel Q^ den Zündzeitpunkt während der normalen Arbeit der Maschine wiedergibt. Bei einer derartigen Anordnung 'hat der Zündzeitpunkt beim Rücklauf der Maschine eine Winkelstellung eg, die von der Winkelstellung Bq um einen Winkel θ von*etwa 100° entfernt und außerhalb des eine Rückdrehung erlaubenden Bereiches liegt. Das elektrische Signal hat jedoch am Zündwinkel Q^ eine kleine Amplitude, wie es in FjLg. 2 dargestellt ist, ßo daß die Gefahr besteht, daß die nicht dargestellte den'Zündimpuls erzeugende Schaltung aiifgrund äußerer Störungen oder eines äußeren Rauschens fehlerhaft arbeitet. Es ist daher wünschenswert den Zündzeitpunkt an einem Kurbelwellenwinkel zu wählen, bei dem das elektrische Signal eine große Amplitude hat, um ein fehlerhaftes Arbeiten aufgrund äußerer Störungen zu vermeiden. Bei einer derartigen Anordnung befindet sich jedoch der Zündzeitpunkt beim Rücklauf der Maschine im den Rücklauf zulassenden Bereich, wie es bereits erwähnt wurde.

In den Figuren 3 und 4 ist eine Wandleranordnung 20 dargestellt, die "bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündanlage verwandt wird. Die Wandleranordnung 20 enthält einen Drehkörper 22, der mit der nicht dargestellten Kurbelwelle einer Zweitaktmaschine verbunden ist, so daß er sich synchron mit der Kurbelwelle dreht. Der Drehkörper 22 trägt am radialen Außenumfang ein induktives Element 24-, das aus einem magnetischen Element besteht und in Umfangsrichtung des Drehkörpers 22 verläuft. Der Drehkörper 22 kann ein solcher Rotor eines elektrischen Generators sein, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Ein magnetischer Sensor 26 ist in der Nähe des Drehkörpers 22 angeordnet und weist einen Magnetpol 26a auf, der bei der Drehung des Drehkörpers 22 wiederholt dem induktiven Element 24- gegenüber zu liegen kommen kann. Der magnetische Sensor 26 enthält weiterhin eine nicht dargestellte Impulsgeberspule, ' die magnetisch mit einem Magneten, der den Magnetpol 26a aufweist, gekoppelt ist und eine Ausgangsklemme 26b aufweist, so daß von der Ausgangsklemme 26b im Gleichlauf mit der Drehung des Drehkörpers 22 ein elektrisches Signal erzeugt wird. Da das magnetische Feld, mit dem die Impulsgeberspule gekoppelt ist, sich an den vor- und nachlaufenden Kantenteilen 14a und 14b des induktiven Le Elementes 24 ändert, hat das von der Ausgangsklemme 26b erzeugt elektrische Signal Amplitudenänderungen, die dann auftreten, wenn die Kantenteile 24a und 24b vor dem Magnetpol 26a des magnetischen Sensors 26 vorbeigehen.

Fig. 5A und Fig. 5B zeigen die Wellenformen des elektrischen · Signals vom magnetischen Sensor 26 bei der normalen Drehrichtung A der Kurbelwelle und bei der Rückdrehrichtung B jeweils. Wie es in Fig. 5A dargestellt ist, entsprechen die Amplitudenänderungen P dem Kanten- oder Endteil 24a und entspricht die Amplitudenünderung Q dem Endteil 24b.

In Fig. 5ΐ> entsprechen die Amplitudenänderungen P¹ und Q¹ jeweils den Endteilen 24-a und 24-b.

In Fig. 6 ist ein weiteres Beispiel einer Wandleranordnung 22' gemäß der Erfindung dargestellt, die denselben Aufbau wie die in den Figuren 3 und 4- dargestellte Anordnung mit der Ausnahme hat, daß ein induktives Element 24·, das etwa halbkreisförmig ist, am Drehkörper 22· angebracht ist, der zusammen mit dem Rotor eines elektrischen Generators drehbar ist, der mit der nichtdargestellten Kurbelwelle verbunden ist.

In Fig. 7 ist ein Zündimpulsgenerator 30 vom sogenannten Lade—Entlade-Zündungstyp dargestellt, der mit einem elektrischen Generator G¹ verbunden ist, der einen ähnlichen Aufbau wie der in Fig. 1 dargestellte elektrische ' Generator G hat. Der Generator G¹ ist jedoch mit einer Wandleranordnung gemäß der Erfindung ausgerüstet, wie sie in Fig. 3 oder 4- dargestellt ist. Der Zündimpulsgenerator 30 enthält eine Diode D^, über die die elektrische Spannung von der Statorspule 16 einem Ladekondensator Cj zugeführt wird. Der Kondensator C^ wird durch einen Strom aufgeladen, der über die Diode D^j, den Kondensator C^ und die Primärwicklung PC eines Transformators T fließt. Das am Ausgang 26b der Wandleranordnung erzeugte elektrische Signal liegt über einen Triggerschaltkreis aus einer Diode D£, Widerständen ILj und R2 ^²¹*¹ einem Kondensator C2 am Steueranschluß eines gesteuerten Gleichrichters TH, beispielsweise eines Thyristors. Der gesteuerte Gleichrichter TH ist mit seiner Anode mit der Anode der Diode D^ verbunden und liegt mit seiner Kathode an Masse. Die Sekundärwicklung SC des Transformators T ist mit einem Zünder 32 verbunden, der im nicht dargestellten Zylinder einer Zweitaktmaschine vorgesehen ist.

Bei dem oben beschreibenen Aufbau liefert der Zündimpulsgenerator 30 wiederholt Zündimpulse dem Zünder 32 auf positive Impulsspitzen vom Ausgang 26b, beispielsweise die Impulse P und Q in Fig. f?A und Fig. 5B ansprechend.

Anhand von lig. 8 wird im folgenden die Abmessungsbeziehung zwischen der Wandleranordnung gemäß der Erfindung tmd der Kurbelwelle dargestellt. In Fig. 8 gibt die Bezugswinkelstellung TOP bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle, d.h. bezüglich des Drehkörpers 22, einen Kurbelwellenwinkel gleich O wieder, an dem sich der Kolben im sogenannten oberen Totpunkt befindet. Es ist bekannt, daß der den sogenannten Rücklauf zulassende Bereich des Zündzeitpunktes durch einen Winkelbereich θ dargestellt werden kann, wenn die Rückdrehung B der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn erfolgt. Der den Rücklauf zulassende Bereich θ wird von einem Bereich vor dem oberen Totpunkt ©f und einem Bereich hinter dem oberen Totpunkt θ gebildet. Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, ist der vor dem oberen Totpunkt liegende Bereich θ~ wesentlich breiter als der hinter dem oberen Totpunkt liegende Bereich θ . Andererseits ist die Länge des induktiven Elementes 24 durch einen Winkel 6-^ angegeben.

Wenn angenommen wird, daß die Längsrichtung des Kurbelarmes in einer Linie mit der radialen Richtung des Drehkörpers 22 liegt, die durch die vordere Kante 24a geht, so befindet sich der magnetische Sensor 26 an der Winkelstellung -Θ. gemessen von der Bezugswinkelstellung TOP bei der normalen Drehrichtung A, so daß ein Zündzeitpunkt -Θ. erhalten wird, da ein positiver Impuls P, wie er in Fig. 5A dargestellt ist, am Ausgang 26b bei jedem Durchgang der Kante 24a vor dem magnetischen Sensor 26 hindurch auftritt.

Wenn "bei der obigen Anordnung die Rückdrehtmg B der Kurbelwelle auftritt, wird ein positiver Impuls Q¹, wie er in Fig. 5B dargestellt ist, vom magnetischen Sensor beim Durchgang der hinteren Kante 24b vor dem magnetischen Sensor 26 hindurch erzeugt, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. In diesem Augenblick hat die Kante 24a, d.h. die Längsrichtung des Kurbelarmes eine Winkelstellung -(O₁ - ©_i), so daß der Zündzeitpunkt für die Rückdrehung durch -(θη - Q^). wiedergegeben ist. Es versteht sich nun, daß der Zündzeitpunkt für die Rückdrehung der Kurbelwelle außerhalb des die Rückdrehung erlaubenden Bereiches liegen muß, um eine Rückdrehung der Kurbelwelle, d.h. den Rücklauf der Maschine zu vermeiden, so daß die Länge des induktiven Elementes 24 so gewählt sein sollte, daß sie eine Beziehung (Q₁ - θ^)> θ_£ erfüllt, wie es eindeutig in Fig. 9 dargestellt ist. Wie es allgemein bekannt ist, ' beträgt der Winkel θ^ gewöhnlich etwa 80° und der Winkel Θ. gewöhnlich etwa 10°, so daß der Winkel Θ·, größer als etwa 90° sein sollte. Das induktive Element 24 sollte daher eine relativ große Länge haben.

Es versteht sich jedoch, daß der magnetische Sensor und der Zündimpulsgenerator 30 so abgewandelt werden können, daß der Zündimpuls immer dann erzeugt wird, wenn die hintere Kante 24b vor dem magnetischen Sensor bei der normalen Drehung A durchgeht. In diesem Fall ist die Längsrichtung des Kurbelarmes in einer Linie zur radialen Richtung auszurichten, die durch die hintere Kante 24b hindurchgeht.

Wenn bei einer derartigen Anordung sich die Kurbelwelle in die Rückwärtsrichtung B dreht, wird der Zündimpuls beim Durchgang der vorderen Flanke 24 vor dem magnetischen Sensor 26 hindurch erzeugt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Der Zündzeitpunkt für die Rückdrehung ist

daher (θ. + O₁), wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Bei dieser speziellen Anordnung muß die Beziehung θ^ + θ^> θ_χ erfüllt sein, um eine Kückdrehung der Kurbelwelle zu verhinern. Es ist bekannt, daß der Winkel θ gewöhnlich etwa 20° beträgt, so daß der Winkel G₁ größer als nur etwa 10° sein sollte.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Länge des induktiven Elements 24 durch eine derartige Anordnung verringert werden kann, bei der der Zündimpuls bei der normalen Drehung der Kurbelwelle beim Durchgang der hinteren Kante 24b des induktiven Elementes während des normalen Betriebes erzeugt wird. Der Grund dafür besteht darin, daß der Zündzeitpunkt bei der Eückdrehung bei dieser Anordnung um den Winkel Θ-, vom Zündzeitpunkt der der Winkelstellung θ ^ entspricht, vorgestellt ist und · daß der Bereich hinter dem oberen Totpunkt θ größer als der Bereich vor dem oberen Totpunkt 0_f ist.

Wenn der magnetische Sensor 26 so ausgebildet und angeordnet ist, daß er ein elektrisches Signal erzeugt, das die in J¹Ig. 11A dargestellte Wellenform hat und aufeinanderfolgende negative und positive Spitzen Pa und Pb jeweils enthält, die der vorderen und der hinteren Kante 24a und 24b des induktiven Elementes 24 entsprechen, wird keine Änderung am Zündimpulsgenerator 30 in I¹Xg. 7 notwendig sein, van die oben anhand von Fig. 10 dargestellte Zündanlage zu erhalten, bei der der Zündimpuls beim Durchgang der hinteren Kante 24b des induktiven Elementes 24 vor dem magnetischen Sensor 26 hindurch beim normalen Betrieb der Maschine erzeugt wird. In diesem Fall hat das elektrische Signal vom magnetischen Sensor 26 beim Rücklauf der Maschine eine Wellenform, wie sie in Fig.11b dargestellt ist.

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Obwohl ein magnetischer Sensor 26 zum Wahrnehmen der Winkelstellung der Kurbelwelle bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen diente, kann auch ein Detektor anderer Art, bexspxelswexse ein Fotodetektor, ein mechanischer Schalter, usw.,statt des magnetischen Sensors 26 verwandt werden, falls das bevorzugt sein sollte. In diesem Fall muß das induktive Element 24- nicht magnetisch sein·

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Claims

Dr. F. Zumstein sen"*- Dr. E/Asstnarin -'Ot. R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

PPG3O-82O1 13.8.1982

HONDA GIKEN KOGYO KABTJSHIKI KAISHA, Japan

Zündanlage für eine Zweitaktmaschine

PATENTANSPRÜCHE

1.)Zündanlage für eine Zweitaktmaschine, gekennzeichnet durch,

einen Drehkörper, der synchron mit der Kurbelwelle der Maschine drehbar ist und einen wahrnehmbaren Teil aufweist, der in Umfangsrichtung an der radial außen liegenden Umfangsflache verläuft, einen Detektor, der in einer bestimmten Winkellage der Drehachse der Kurbelwelle und .in der Nähe der äußeren Umfangsfläche des Drehkörpers angeordnet ist, um beide Kanten des wahrnehmbaren Teils zu erfassen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das zwei Amplitudenänderungen aufweist, die den beiden Kanten entsprechen, wobei die beiden Amplitudcnünderungen in ihrer Polarität einander entgegengesetzt sind, und eine den Zündimpuls erzeugende Schaltung, die mit dem Detektor verbunden ist, und einen Zündimpuls auf eine gewählte Polarität der beiden Amplitudenänderungen des elektrischen Signals ansprechend erzeugt, wobei die Umfangslänge des wahrnehmbaren Teils so gewählt ist, daß der Zündimpuls dann erzeugt wird, wenn der Kurbelwellenwinkel der Kurbel-

welle außerhalb des eine Rückdrehung zulassenden Winkerbereiches liegt.

2. Zündanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der wahrnehmbare Teil aus einem magnetischen ■ Element besteht und daß der Detektor ein magnetischer Sensor ist, der auf Änderungen im hindurchgehenden Magnetfeld ansprechend ein elektrisches Signal erzeugt.

5. Zündanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Drehkörper aus einem magnetischen Element besteht und daß der wahrnehmbare Teil ein Vorsprung ist, der am Außenumfang des Drehkörpers angebracht ist. .

4. Zündanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Detektor ein elektrisches Signal mit der Amplitudenänderung der gewählten einen Polarität dann erzeugt, wenn er die nachlaufende Kante des Vahrnehmbaren Teils bei der normalen Drehung der Kurbelwelle erfaßt.