DE3618895A1 - Kombinierte zuend- und stromversorgungseinrichtung fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Anlagen für Transportmittel und betrifft insbesondere eine kombinierte Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren.

Die Erfindung kann vorzugsweise für Zweitaktverbrennungsmotoren mit einem und zwei Zylindern, die auf Krafträdern, Mopeds, Motorgeräten Verwendung finden, verwendet werden.

Bekannt ist ein elektronisches Zündsystem, das eine automatische Änderung des Zündzeitpunktes sichert und einen Geber mit einem am Eisenkörper des Generatorstators befestigten, als Γ-förmigen Magnetstab ausgeführten Ständer enthält. Am Ständer ist die Geberwicklung angeordnet. Zum Shunten der Streuflüsse vom Generatorläufer ist der Geber mit einem zwischen der Generatorwicklung und der Geberwicklung angeordneten und am Eisenkörper des Generatorständers befestigten Eisenkörper versehen. Der Geberläufer besteht aus magnetisch weichen, an den Polschuhen angeordneten Lamellen und dem Generatorläufer. Eine der magnetisch weichen Lamellen ist am Schlitzen ausgeführt, durch welche an der Lamelle des Geberläufers Polzähne gebildet sind. Die Zahl, Form und Anordnung der Polzähne werden ausgehend von dem nötigen Zündzeitpunkt bestimmt (s. z. B. SU-Urheberschein Nr. 5 49 590, Int. Cl. F02P1/00, 1977).

Nachteilig ist bei dieser Einrichtung das Vorhandensein von zusätzlichen Teilen - des zusätzlichen Eisenkörpers am Γ-förmigen Geberstator und der magnetisch weichen Lamellen am Läufer.

Deren Anordnung führt zu einem komplizierten Aufbau und einer Vergrößerung der Abmessungen der gesamten Einrichtung.

Bekannt ist auch eine kombinierte Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren, die einen Halbleiterschalter, eine Steuerschaltung für diesen Schalter und eine elektrische Maschine mit einem Läufer und einem Ständer enthält. Der Läufer hat eine symmetrische und eine asymmetrische Zone der Polanordnung. An den Ständerzähnen ist eine Lade- und eine Steuerwicklung angeordnet, wobei die Steuerwicklung aus einer ersten und einer zweiten Wicklung besteht, die in Reihe und gegeneinander geschaltet sind, während die erste Wicklung an den Eingang der Steuerschaltung angeschlossen ist (s. z. B. BG-Urheberschein Nr. 34 563, Int. Cl. F02P 3/06, 1981).

Bei dieser Einrichtung wird der Zündfunke in den Motorzylinder bei Frühzündwinkeln geliefert, was das Starten des Motors erschwert, besonders bei niedrigen Lufttemperaturen. Darüber hinaus ist eine ungewollte Motorumsteuerung möglich.

Das Arbeiten des Motors im Leerlauf bei Frühzündung führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und einer Senkung der Motorleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren zu schaffen, die es gestattet, die Motoranlaßbedingungen zu verbessern und eine ungewollte Motorumsteuerung wegen Änderung des Zündzeitpunktes der Einrichtung auszuschließen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der kombinierten Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren, die einen Halbleiterschalter, eine Steuerschaltung für diesen und eine elektrische Maschine enthält, die einen Läufer mit einer symmetrischen und einer unsymmetrischen Polzone und einen Ständer, an dessen Zähnen eine Lade- und eine Steuerwicklung, die - in Reihe und entgegen geschaltet - eine erste und eine zweite Wicklung hat, angeordnet sind, gemäß der Erfindung die Steuerwicklung eine dritte Wicklung enthält, die am Ständer derart angeordnet ist, daß die zweite Wicklung zwischen der ersten und der dritten Wicklung angeordnet ist, während die Steuerschaltung einen Spannungsbegrenzer hat, dessen Eingang mit einem Anschlußende der dritten Wicklung verbunden ist, deren anderes Anschlußende mit dem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Wicklung in Verbindung steht und die mit der zweiten Wicklung entgegen geschaltet ist.

Nachstehend soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine kombinierte erfindungsgemäße Einrichtung;

Fig. 2 eine Schaltung der Induktivitätsspulen der Steuerwicklung;

Fig. 3 a, b, c zeitliche Abhängigkeiten der Spannung an der Steuerwicklung;

Fig. 4 a, b, c zeitliche Abhängigkeiten der Anlaß- und der Arbeitsspannung;

Fig. 5 eine zeitliche Abhängigkeit des Zündzeitpunktes von der Läuferdrehzahl der Einrichtung.

Die kombinierte Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren enthält eine elektrische Maschine, die einen Läufer 1 (Fig. 1) mit einer symmetrischen und asymmetrischen Polzone hat.

Der Vielpolständer 3 enthält Wicklungen 4 zur Speisung der Lichtsignalgeräte und der Schaltapparate des Transportmittels, eine Ladewicklung zum Aufladen eines Speicherkondensators 6 und eine Steuerwicklung 7, die aus drei Wicklungen in Form von Induktionsspulen 8, 9 und 10 an den Nachbarpolzähnen 11, 12, 13 des Ständers 3 bestehen. Von diesen sind zwei Induktionsspulen 8 und 9 in Reihe und gegeneinander geschaltet und zur Erzeugung eines elektrischen Impulses, der einen als Thyristor ausgeführten Halbleiterschalter 14 von der Motoranlaßdrehzahl bis zur stabilen Leerlaufdrehzahl steuert, bestimmt. Die dritte Induktionsspule 10 ist mit einem Ende an den Verbindungspunkt 15 (Fig. 2) der ersten und der zweiten Induktionswicklung 8 bzw. 9 angeschlossen, während ihr zweites Ende über eine Steuerschaltung 16 (Fig. 1) mit dem Halbleiterschalter 14 verbunden ist. Zusammen mit der zweiten Wicklung 9 ist sie zur Sicherung einer automatischen Verstellung des Zündzeitpunktes um einen gewissen Winkel R (in Grad) durch Kommutierung des Halbleiterschalters 14 bei einer etwas höher als die stabile Leerlaufdrehzahl des Motors liegenden Drehzahl bestimmt.

Das Schaltschema der Induktionsspulen 8 bis 10 ist in Fig. 2 gezeigt, wo das Ende der zweiten Induktionsspule 9 an die gemeinsame Masseleitung 17 und die Enden der ersten Indukti und der zusätzlichen Induktionsspule - an den elektronischen Teil der Steuerschaltung 16 (Fig. 1) des Halbleiterschalters 14 angeschlossen sind.

Die Wicklung 5 zum Laden des Kondensators 6 ist mit einem Anschlußende über eine Gleichrichterdiode 18 an den Speicherkondensator 6 und die Zündspule 19 und mit dem anderen Anschlußende an die gemeinsame Masseleitung 17 angeschlossen.

Der elektronische Teil der Einrichtung besteht aus dem Ladekreis, der die oben erwähnte Diode 16, den Speicherkondensator 6 und eine Primärwicklung 20 der Zündspule 19 enthält, aus dem Entladekreis, der den Übergang des Halbleiterschalters 14 und die Primärwicklung 20 der Zündspule 19 enthält, und aus der Steuerschaltung 16 für den Halbleiterschalter 14, die die Gleichrichterdioden 21, 22 enthält, welche mit einem Anschluß jeweils mit den Induktionsspulen 8 und 10 und mit dem anderen Anschluß über ein RC-Filter 23, das einen Widerstand 24 und einen Kondensator 25 enthält, mit der Steuerelektrode des Halbleiterschalters 14 verbunden sind. Zwischen der Diode 22 und dem RC-Filter 23 ist ein Spannungsbegrenzer 26, zum Beispiel in Form einer Zener-Diode 27 und eines Widerstandes 28 angeordnet.

Die Einrichtung funktioniert wie folgt.

Bei Drehung des Generatorläufers 1 wird in der Wicklung 5 eine Wechselspannung induziert, die über die Gleichrichterdiode 18 mit der positiven Halbwelle den Speicherkondensator 6 aufladet. Im weiteren befindet sich der Speicherkondensator im Laufe einer Periode im Wartezustand bis zur Öffnung des Schalters 14. In den Induktionsspulen 8-10 der Steuerwicklung 7 wird auch eine nach Form und Amplitude gleiche Wechselspannung U ₈, U ₉, U ₁₀ induziert, die in Fig. 3 a, b, c dargestellt ist. Die Spannungskurven U ₈, U ₉ und U ₁₀ sind zueinander um einen Polwinkel τ (Fig. 1) verschoben. Da die erste Induktionsspule 8 und die zusätzliche Induktionsspule 10 in Reihe und entgegen mit der zweiten Induktionsspule 9 geschaltet sind, werden deren Spannungen gegenseitig subtrahiert, so daß Σ(U ₈ + U ₉) die Anlaßspannung U (Fig. 4 a) und Σ(U ₉ + U ₁₀) die Arbeitsspannung U ₁ (Fig. 4 b) ist.

Der positive Spannungsimpuls U ₁ wird nach Passieren der Gleichrichterdiode 21 und des RC-Filters 23 in einen Spannungsimpuls 29 (Fig. 4 c) umgewandelt, der zum Schalten des Halbleiterschalters 14 im Drehzahlbereich von n ₁ bis n ₂ (Fig. 5), d. h. im Anlaß- und im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors bestimmt ist. Der Spannungsimpuls 29 (Fig. 4) wirkt auf die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 14 (Fig. 1) ein und öffnet diesen. Der Speicherkondensator 6 entladet sich über die Primärwicklung 20 der Zündspule 19 und induziert in der Sekundärwicklung 30 einen Hochspannungsimpuls. Durch diesen Impuls wird, indem er zwischen den Elektroden der Zündkerze in Form einer Funkenentladung überspringt, das Arbeitsgemisch in dem Verbrennungsraum des Motors (nicht mitgezeichnet) gezündet. Hierbei zeigt sich der Zündzeitpunkt entsprechend Fig. 5 und liegt im Bereich der Spätzündwinkel, was am besten einem Verbrennungsmotor im Anlaßbetrieb entspricht.

Der positive Spannungsimpuls U ₁ passiert die Diode 22, den Begrenzer 26, das RC-Filter 23 und wird in einen Spannungsimpuls 32 (Fig. 4 c) umgewandelt, der zum Schalten des Halbleiterschalters 14 im Drehzahlbereich von n ₂ bis n ₃, d. h. im Arbeitsbetrieb bestimmt ist.

Im Drehzahlbereich von n ₁ bis n ₂ liegt die Spannungsamplitude des Impulses 32 unter dem Ansprechspannungsniveau 33 des Schalters 14 dank der Einwirkung des Begrenzers 26 (Fig. 1) auf diesen.

Nimmt die Drehzahl vom Wert n ₁ an bis zum Wert n ₂ zu, so steigt die Amplitude des Impulses 32 an und erreicht bei der Drehzahl n ₂ das Niveau 33, was zum Öffnen des Schalters 14 und zur Änderung des Zündzeitpunktes um den Betrag R ₀ bis zum Wert R ₂ führt.

Im Drehzahlbereich von n ₂ bis n ₃ wird eine Ansteuerung des Schalters 14 nur durch den Impuls 32 gesichert.

Der Zündzeitpunkt wird in Abhängigkeit von der Zahl der Polzähne des Ständers 3 im Bereich von 15 bis 35° verstellt.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Anlassbedingungen durch Verbesserung der Zündzeitpunktcharakteristik zu verbessern, da der Zündfunken in die Motorzylinder bei späteren Zündwinkeln eingegeben wird. Hierbei wird eine ungewollte Umsteuerung des Motors durch Arbeiten des Motors mit Spätzündung bei geringen Drehzahlen verhindert.

Darüber hinaus wird das Arbeiten des Motors bei minimalen Drehzahlen verbessert, infolgedessen die bei Verbrennung des Kraftstoffgemisches freiwerdende Energie voller ausgenutzt wird.

Claims (1)

1. Kombinierte Zünd- und Stromversorgungseinrichtung für Verbrennungsmotoren, die einen Halbleiterschalter (14), eine Schaltung (16) zur Steuerung desselben und eine elektrische Maschine enthält, wobei die elektrische Maschine einen Läufer (1) mit einer symmetrischen und einer asymmetrischen Polzone (2) und einen Ständer (3) hat, an dessen Zähnen (11-13) eine Ladewicklung (5) und eine Steuerwicklung (7), bestehend aus einer ersten Wicklung (8) und einer zweiten Wicklung (9), die in Reihe und entgegen geschaltet sind und von denen die erste (8) an den Eingang der Steuerschaltung (16) angeschlossen ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung eine dritte Wicklung (10) enthält, die am Ständer (3) derart angeordnet ist, daß die zweite Wicklung (9) zwischen der ersten Wicklung (8) und der dritten Wicklung (10) untergebracht ist, während die Steuerschaltung (16) einen Spannungsbegrenzer (26) hat, dessen Eingang mit einem Anschlußende der dritten Wicklung (10) verbunden ist, deren zweites Anschlußende mit dem Verbindungspunkt (15) der ersten (8) und der zweiten (9) Wicklung in Verbindung steht und die mit der zweiten Wicklung (9) entgegen geschaltet ist.