DE3601511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Zünd- und Strom­ versorgungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs (SU-Erfinderschein 8 50 892).

Die Erfindung kann zur Stromversorgung des Zündsystems, zur Gewinnung von elektrischen Signalen die Halb­ leiterschalter in elektronischen Zündsystemen steuern, sowie zur Speisung der Licht- und Schaltgeräte, vorzugs­ weise bei Krafträdern und Mopeds Verwendung finden.

Aus der JP-OS 50-28 605 ist eine Zünd- und Stromversorgungs­ vorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, die als Wechselstromgenerator ausgeführt ist. Ständer-Wicklungen sichern die Ladung eines Speicherkondensators und die Speisung der Lichtsignalgeräte. Ein zusätzliches Eisen­ paket weist eine Steuerwicklung für elektrische Signale auf, die das Schaltelement des Zündsystems steuern. Der Generatorläufer enthält eine zusätzliche Platte mit einem Polschuh zur Erzeugung dieser Signale in der Wicklung.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung ist die komplizierte Konstruktion durch besondere Baugruppen am Ständer und am Läufer.

Aus dem SU-Erfinderschein 8 50 892 ist eine Vorrichtung der angegebenen Gattung bekannt, bei der die Steuersig­ nale für den Öffnungszeitpunkt des Schaltelementes des Zündsystems unmittelbar vom Magnetsystem des Läufers und des Stators des Generators erzeugt werden. Der Ständer weist gleichmäßig in einem der Polteilung gleichen Ab­ stand angeordnete Zähne auf, an denen Wicklungen zum Laden eines Speicherkondensators des Zündsystems, Wick­ lungen zum Speisen der Licht- und Schaltgeräte und zwei in Reihe entgegengeschaltete Formierungswicklungen zum Formen von Signalen des Funkenbildungszeitpunktes des Zündsystems angeordnet sind. Zwei Hauptpolzähne des Ständers sind in Form von je zwei kleinen Zähnen ausge­ führt, wobei an den beiden einem Hauptzahn zugeordneten kleinen Zähnen je eine Wicklung zum Laden des Speicher­ kondensators und eine Wicklung für den Former von Sig­ nalen des Funkenbildungszeitpunktes des Zündsystems an­ geordnet ist. Der Läufer enthält einen Dauermagneten, der in Form einer Ringscheibe ausgeführt ist und zwischen zwei Platten mit schnabelförmigen Vorsprüngen liegt. Die Zahl der Vorsprünge an der einen Platte ist um eins größer als an der anderen Platte, so daß die eine Pol­ platte P/2 Vorsprünge, worin P die Zahl der Zähne ist, und die andere P/2-1 Vorsprünge hat.

Einer der wesentlichsten Nachteile dieser Vorrichtung ist ihre komplizierte Konstruktion und Herstellung, bedingt durch die zwei kleinen Ständerzähne und die Anordnung der Wicklungen an diesen sowie durch die Her­ stellungsgenauigkeit der Läufervorsprünge der asymme­ trischen Zone. Ein weiterer Nachteil besteht in dem relativ kleinen Frequenzbereich der pausenlosen Funken­ bildung des Zündsystems wegen des erheblichen Einflusses des Wicklungsankers, der Ladung des Speicherkondensators, der Entstehung von Spannungspulsationen am Ausgang der Formierungswicklungen, die mit der Amplitude des Signals des Funkenbildungszeitpunktes vergleichbar sind, und deren Filterung durch ein RC-Filter mit einer großen Entladungszeitkonstante. Neben der Filterung der Pulsa­ tionsspannung löscht das RC-Filter einen wesentlichen Teil der Leistung des Zündzeitpunktsignals und vergrößert damit die minimale Funkenbildungsfrequenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Zünd- und Stromversorgungsvorrichtung für Brennkraft­ maschinen zu schaffen, bei der die Leistung des Signals des Funkenbildungszeitpunktes durch Beseitigung des Ein­ flusses des Wicklungsankers und der Spannungspulsationen an den Formierungswicklungen wesentlich erhöht ist.

Diese Aufgabe wird bei einer kombinierten Zünd- und Strom­ versorgungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, die auf Basis einer elektrischen Maschine ausgeführt ist und einen Ständer mit der Polteilung entsprechend angeordneten Zähnen mit Wicklungen zum Laden eines Speicherkondensators und zum Speisen der Beleuchtungskreise sowie einen Läufer mit einem zwischen zwei Platten mit schnabelförmigen Vorsprüngen angeordneten Magneten enthält, wobei an der einen Platte ein schnabelförmiger Vorsprung unter Bildung einer sich über etwa drei Polteilungen erstreckenden Lücke eingespart ist und wobei an der anderen Platte in diesem Bereich ein verbreiteter schnabelartiger Vorsprung vorgesehen ist, dadurch gelöst, daß an der letzteren Platte im Bereich der Lücke ein einziger schnabelförmiger Vorsprung mit einer Breite von ebenfalls etwa drei Polteilungen vorgesehen sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine kombinierte Zünd- und Stromver­ sorgungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Ausführung der schnabelförmigen Vorsprünge am Läufer;

Fig. 3a bis 3e den zeitlichen Verlauf verschiedener er­ zeugter Spannungen.

Die dargestellte Vorrichtung enthält einen mehrpoligen Ringständer 1 mit an dessen inneren Zähnen 3 angeord­ neten Wicklungen 2 zum Speisen von Licht- und Schalt­ geräten, z.B. eines Fahrzeugs. Eine Wicklung 4 an einem Zahn 3′′′ dient zum Laden eines Speicherkondensators 5 und zwei Formierungswicklungen 6, 7 erzeugen ein elek­ trisches Signal, das einen Halbleiterschalter, z.B. einen Thyristor 8, im elektronischen Zündsystem steuert.

Die Formierungswicklungen 6, 7 sind an zwei benachbarten Zähnen 3′ und 3′′ angeordnet, haben eine gleiche Windungs­ zahl und sind untereinander in Reihe und entgegen ge­ schaltet.

Die Wicklung 4 zum Laden des Speicherkondensators 5 ist an dem Zahn 3′′′ angeordnet und hat eine Windungszahl, die die nötige Spannung am Speicherkondensator gewähr­ leistet. Die Wicklung 4 kann an jedem anderen Zahn 3 des Ständers 1 angeordnet werden.

Der Läufer 9 besteht aus einem ringförmigen Dauermag­ neten 10, der zwischen zwei Platten 11 und 12 mit ver­ schiedener magnetischer Polung angeordnet ist. Die Platte 11 hat eine magnetische Polung S und die Platte 12 eine magnetische Polung N. Die beiden Polplatten 11 und 12 haben eine gleiche Anzahl P/2-1 von schnabel­ förmigen Vorsprüngen 13, wobei P die Zahl der Polzähne 3 des Ständers 1 ist. An der einen Polplatte, z.B. 11, sind alle P/2-1 Vorsprünge mit glei­ chem Profil in einem Abstand von zwei Polteilungen (2τ) ausgeführt. Diese Platte hat eine Nut 14, deren Länge etwa drei Polteilungen beträgt, und an diesem Ab­ schnitt der Platte 11 gibt es keinen Vorsprung.

An der anderen Polplatte 12 sind die P/2-1 Vorsprünge 15 auch voneinander in einem Ab­ stand von zwei Polteilungen angeordnet und in ihrer Konstruktion den Vorsprüngen 13 der Polplatte 11 ähnlich. Die Polplatte 12 weist dabei aber einen Vorsprung 15′ auf, der sich von allen anderen Vorsprüngen 13, 15 der Platten 11 und 12 unterscheidet und dessen Breite der Breite von zwei im Abstand von zwei Polteilungen angeordneten Nachbarvorsprüngen und des Zwischenabstandes entspricht.

Somit hat die Platte 11 P/2-1 Vorsprünge 13 wegen des Fehlens eines Vorsprungs, während die andere Platte 12 ebensoviel Vorsprünge wegen der Vereinigung zweier Nachbarvorsprünge hat.

Der breite Vorsprung 15′ an der Platte 12 und die diesem entsprechende Nut 14 der Polplatte 11 wird also mit einer Breite ausgeführt, die im Bereich von etwa drei Poltei­ lungen liegt.

Die Zündeinrichtung hat eine elektronische Einheit, deren Prinzipschaltung in Fig. 1 dargestellt ist. Sie enthält einen Leistungskreis mit einer Gleichrichter­ diode 16, deren Anode an die Ladewicklung 4 und deren Kathode über den Speicherkondensator 5 an die Primär­ wicklung der Zündspule 17 angeschlossen sind, sowie einen Formierungskreis mit einer Gleichrichterdiode 18, deren Anode an den Ausgang der beiden Formierungswicklungen 6, 7 und deren Kathode über ein in Reihe geschaltetes RC- Filter 19 an die Steuerelektrode des Thyristors 8 ange­ schlossen sind. Das RC-Filter 19 besteht aus einem Kon­ densator 20 und einem Widerstand 21 in Parallelschaltung. Die Anode des Thyristors 8 ist mit dem positiven Anschluß des Speicherkondensators 5 und die Kathode mit einer Leitung 22 verbunden, an die auch alle in der Beschreibung nicht angegebenen Enden der Ladewicklung 4, der Formie­ rungswicklung 6 und der Wicklung der Zündspule 17 ange­ schlossen sind.

Die Vorrichtung funktioniert wie folgt.

Bei Drehung des Läufers 9 wird in den Ständerwicklungen 2 eine Wechselspannung zum Speisen der Lichtsignal- und Schaltgeräte des Fahrzeugs und in der Wicklung 4 eine Wechselspannung zum Laden des Speicherkondensators 5 über die Gleichrichterdiode 16 induziert. In den For­ mierungswicklungen 6 und 7 wird auch eine Wechselspannung U₆ und U₇ induziert, deren Kurven in Fig. 3a und b dar­ gestellt sind. Diese Spannungskurven sind identisch, haben aber entgegengesetzte Polarität wegen der Gegenschaltung der Formierungswicklungen 6 und 7 und deren Versetzung um eine Polteilung. Letzteres ist mit der Planierung der Formierungswicklungen 6 und 7 am Ständer 1 verbunden.

Unter Berücksichtigung der Schaltart der Wicklungen 6 und 7 und deren Anordnung am Ständer 1 ergibt sich am Ausgang der Formierungswicklungen 6 und 7 ein resultie­ rendes Signal U, dessen Kurve in Fig. 3c dargestellt ist.

Die negative Spannungshalbwelle U_Σ₁, die sich durch Addition der Spannungshalbwelle U_6.1 (Kurve U₆) mit der Spannungshalbwelle U₇ und die negative Spannungspulsationen, z. B. U_Σ₂, die sich durch Addition der entsprechenden Spannungshalbwellen U_6.2 und U_7.1; U_6.3 und U_7.2; U_6.4 und U_7.3 ergeben, werden durch die Diode 18 beschnitten.

Die positive Spannungswelle U_Σ₃ wird über die Diode 18 an das RC-Filter 19 (Fig. 3d) angelegt, infolgedessen am Ausgang des RC-Filters 19 oder, was dasselbe ist, an der Steuerelektrode des Thyristors 8 ein elektrisches Signal U (Fig. 3e) erscheint, das den Öffnungszeitpunkt des Thyristors 8 steuert. Bei Einwirkung auf den Steuerübergang des Thyristors 8 öffnet das Signal U seinen Anode- Kathode-Übergang, wodurch dem Speicherkondensator 5 die Möglichkeit gegeben wird, sich auf der Primärwicklung der Zündspule 17 zu entladen.

Die positiven Spannungspulsationen U_Σ₄ an der Kurve U_Σ (Fig. 3c) werden von dem RC-Filter 19 gelöscht. Für das störungsfreie Arbeiten des Zündsystems liegen die gefährlichsten Spannungspulsationen vor der positiven Spannungshalbwelle U_Σ₃, da sich zu diesem Zeitpunkt der Kondensator 20 des RC-Filters über den Widerstand 21 auf einen Mindestwert (U_{RC min}) entlädt, so daß ein Durchlassen von Spannungsimpulsen (Spannungspulsationen) durch das RC-Filter 19 und ein Entstehen von Funktionsstörungen am Zündsystem nicht ausgeschlossen wird. Zum Schutz des Steuerüberganges des Thyristors 8 vor Spannungspulsationen und zur störungsfreien Funkenbildung sind die Parameter des RC-Filters 19 derart gewählt, daß die minimale Spannung U_RC an diesen (Fig. 3d) im Verlaufe der gesamten Periode und bei allen möglichen Betriebszuständen der Einrichtung in bezug auf Frequenz und Belastung stets höher als die maximale Amplitude der Pulsationsspannung U_Σ₄ (Fig. 3c) ist.

Eine Erhöhung der Pulsationsspannungen U_Σ₄ sowie der minimalen Spannung U_RC am Kondensator C 20 des RC- Filters ist mit einem gewissen Leistungsverlust der Steuersignale und mit einem Anstieg der minimalen Funkenbildungsfrequenz des Zündsystems verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Läufer, dessen Platten 11 und 12 die gleiche Zahl P/2-1 von Vorsprüngen 13 und 15 haben, ermöglicht die Erzeugung einer resultierenden Spannung (Fig. 3c) am Ausgang der Wicklungen 6 und 7 mit einem Verhältnis des Nutzsignals (positive Spannungshalbwelle U₃) zur maximalen Pulsationsspannung U_Σ₄ von der Herstellungsgenauigkeit der Einrichtung, was die Benutzung von RC-Filtern mit einer kleineren Entladezeitkonstante und damit die Vergrößerung der Leistung des Signals U, das den Öffnungszeitpunkt des Thyristors 8 steuert, ermöglicht.

Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in konstruk­ tiver und technologischer Hinsicht einfacher als die bekannte Einrichtung und gestattet es, den Funkenbildungs­ frequenzbereich des Zündsystems - hauptsächlich durch Senkung der minimalen Frequenz - zu erweitern. Die Vor­ richtung kann für spezielle Sportkrafträder, insbesondere für mehrtägige Langstreckenrennen, sowie für Sportkraft­ räder zum Motobolspielen benutzt werden.

Claims (1)

1. Kombinierte Zünd- und Stromversorgungsvorrichtung für Brenn­ kraftmaschinen, die einen Ständer (1) mit in der Polteilung ent­ sprechend angeordneten Zähnen und mit Wicklungen (2, 4) zum Laden eines Speicherkondensators (5) und zum Speisen der Beleuchtungs­ kreise sowie einen Läufer (9) mit einem zwischen zwei Platten (11, 12) mit schnabelförmigen Vorsprüngen (13, 15) angeordneten Magneten (10) enthält, wobei an der einen Platte (11) ein schnabelförmiger Vorsprung unter Bildung einer sich über etwa drei Polteilungen erstreckenden Lücke (14) einge­ spart ist und wobei an der anderen Platte (12) in diesem Bereich ein verbreiterter schnabelartiger Vorsprung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der letzteren Platte (12) im Bereich der Lücke (14) ein einziger schnabelförmiger Vorsprung mit einer Breite von ebenfalls etwa drei Polteilungen vorgesehen ist.