DE3711300A1 - Zuendanlage fuer eine fremdgezuendete brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für eine fremdge­ zündete Brennkraftmaschine, insbesondere eine Zweitakt- Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einer Vielzahl Anwendungsfälle ist es erwünscht, daß die Drehzahl einer Brennkraftmaschine begrenzt wird, also eine maximale Betriebsdrehzahl nicht überschreiten kann. Bei herkömmlichen Zündanlagen werden hierzu entweder me­ chanisch mittels eines Fliehkraftschalters oder auch elektronisch mittels eines drehzahlabhängigen Schalters bei Erreichen der Begrenzungsdrehzahl entweder die Primär­ spannung der Zündspule abgeschaltet, oder es werden die Zündanlage triggernde Steuerimpulse unterdrückt. Bei her­ kömmlichen Zündanlagen ist der drehzahlabhängige Schalter mit einem Zeitverzögerungsglied versehen, mit dessen Hilfe die Periodendauer der Zündrate gemessen wird. Herkömmliche Drehzahlbegrenzungsschaltungen haben jedoch beträchtliche Hysterese, die die Regelgenauigkeit der Drehzahlbegren­ zungsschaltung erniedrigt. Dies ist insbesondere nachtei­ lig, wenn Brennkraftmaschinen mit minimaler Drehmasse und hohem Leistungsangebot drehzahlbegrenzt werden sollen, wie dies zum Beispiel bei Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Kettensägen, der Fall ist. Bedingt durch extrem kurze Ände­ rungszeiten der Motordrehzahl kommt es bei herkömmlichen Drehzahlbegrenzungsschaltungen zu "unrundem" Lauf der Ma­ schine und "Hackerscheinungen".

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine drehzahlbegrenzende Zündanlage für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine an­ zugeben, die im drehzahlbegrenzenden Betrieb eine harmo­ nische Betriebsweise der Brennkraftmaschine ermöglicht und eine von der Motorbelastung weitgehend unabhängige Dreh­ zahlgenauigkeit zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im Rahmen der Erfindung sind zwei Steuerimpulsgeberschal­ tungen vorgesehen, die abhängig von der Kurbelwellenstel­ lung der Brennkraftmaschine erste bzw. zweite Steuerimpul­ se erzeugen. Die Hochspannungszündanordnung erzeugt die Hochspannungs-Zündimpulse abhängig von den ersten Steuer­ impulsen. Eine Steuerschaltung unterdrückt die Hochspan­ nungs-Zündimpulse, solange sich die ersten und zweiten Steuerimpulse zeitlich jeweils im wesentlichen vollständig überlappen. Unter vollständigem Überlappen soll hier und im folgenden jeweils der Überlappungsgrad der ersten und zweiten Steuerimpulse verstanden werden, bei welchem auf­ grund der Impulsamplitude die gewünschte Steuerfunktion des Steuerimpulses gewährleistet ist. Insbesondere bei Verwendung an Hochspannungs-Kondensatorzündungen läßt sich eine von der Motorbelastung weitgehend unabhängige Drehzahlgenauigkeit bei minimaler Hysterese erreichen.

Die vorstehend erläuterte Zündanlage ist insbesondere für Antriebsmotore von Arbeitsmaschinen, insbesondere Ketten­ sägen, von Vorteil, sie eignet sich aber auch für Brenn­ kraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere von Zweirad­ fahrzeugen, da sie im Drehzahlbegrenzungsbetrieb auftre­ tende Vibrationen herkömmlicher Motore mindert.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird zur Drehzahlbe­ grenzung der Hochspannungs-Zündimpuls unterdrückt. Bei Er­ reichen der Grenzdrehzahl wechseln während des Regelvor­ gangs Zündzyklen mit Zyklen ab, in welchen die Zündung unterbleibt. Bei abgeschalteter Zündung gibt jedoch die Brennkraftmaschine unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Schmierstoffe über den Auspuff ab, was zu einer "Versot­ tung" der Auspuffanlage führen kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft deshalb die Minderung der Schad­ stoffemission der Brennkraftmaschine im Bereich der Grenz­ drehzahl. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerschal­ tung die Erzeugung der Hochspannungs-Zündimpulse, bezo­ gen auf die durch die ersten Steuerimpulsgeberschaltung im Normalbetrieb festgelegten Zeitpunkte, d.h. bezogen auf die von der ersten Steuerimpulsgeberschaltung erfaß­ te Kurbelwellenstellung, zeitlich verzögert, und zwar vorzugsweise abhängig vom Grad der bei Annäherung an die Grenzdrehzahl sich ergebenden teilweisen zeitlichen Über­ lappung der ersten und zweiten Steuerimpulse. Bei Annähe­ rung an die Grenzdrehzahl werden die Hochspannungs-Zünd­ impulse zeitlich verzögert, was einer Spätverstellung des Zündzeitpunkts entspricht und eine Verringerung der Motorleistung bewirkt. Die Leistungsverringerung des Motors mindert dessen Drehzahl, ohne daß Zündaussetzer auftreten. Der Motor läuft auch im Bereich der Grenzdreh­ zahl rund und harmonisch. Die Spätverstellung des Zünd­ zeitpunkts in Richtung auf den oberen Totpunkt des Kol­ bens erhöht die Auslaßtemperatur der Abgase und mindert die Schadstoffemission des Motors. Die erhöhte Tempera­ tur der Abgabe führt in der Auspuffanlage zu einer Nach­ verbrennung von CO-Anteilen der Abgase zu CO₂.

In einer bevorzugten Variante der Zündanlage wird die Hochspannungs-Zündanordnung abhängig von den Vorderflanken der ersten Steuerimpulse für die Erzeugung der Hochspan­ nungs-Zündimpulse getriggert. Die Steuerschaltung umfaßt hierbei eine von den zweiten Steuerimpulsen gesteuerte Sperrschaltung, die die Triggerung der Hochspannungs- Zündanordnung durch die ersten Steuerimpulse für die Dauer der zeitlichen Überlappung der ersten und zweiten Steuer­ impulse verhindert. Die Dauer der zeitlichen Überlappung nimmt mit wachsender Drehzahl zu, so daß sich die den Hochspannungs-Zündimpuls auslösende Vorderflanke des ver­ bleibenden, nicht überlappenden Rests des ersten Steuer­ impulses mit wachsender Drehzahl in Richtung einer Spät­ zündung verschiebt, bis bei vollständiger Überlappung der Zündimpuls nicht mehr ausgelöst werden kann. Die Erfindung kann an jeder herkömmlichen Zündanlage verwirklicht wer­ den, und zwar sowohl bei Zündanlagen mit externer Be­ triebsspannungsquelle als auch bei Induktionszündanlagen, die ihre Betriebsenergie mittels einer Induktionseinrich­ tung erzeugen. Bevorzugt wird die Erfindung bei Hochspan­ nungs-Kondensatorzündanlagen eingesetzt, deren Kondensator über eine Induktions-Ladeeinrichtung für jeden Zündzyklus geladen wird.

In der letztgenannten Ausgestaltung kann insbesondere vor­ gesehen sein, daß auch die Drehzahlbegrenzungseinrichtungen über die Induktions-Ladeeinrichtung mit Betriebsspannung versorgt werden. Durch einfache Kondensator-Widerstands- Glieder, die über eine Diode an die Ladespule der Induk­ tions-Ladeeinrichtung angeschlossen sind, läßt sich die Rückflanke des Signals der Ladespule so weit abflachen und verlängern, daß die Rückflanke im Drehzahlbegrenzungs­ bereich zur Spätverstellung der Zündung und Drehzahlbe­ grenzung ausgenutzt werden kann. Es läßt sich mit verhält­ nismäßig geringem konstruktiven Aufwand eine hinreichend gute Regelgenauigkeit auch bei Annäherung an die Grenz­ drehzahl erreichen, insbesondere dann, wenn zwei derartige Widerstands-Kondensatornetzwerke hintereinander geschaltet sind. Diese Maßnahme erleichtert das Justieren der Grenz­ drehzahl auf einen gewünschten Drehzahlwert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer drehzahlbegrenzenden Zündanlage für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 2 eine Variante einer drehzahlbegrenzenden Zünd­ anlage für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 3a bis i Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wir­ kungsweise der Zündanlage aus Fig. 2;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Variante der Zündanlage aus Fig. 2;

Fig. 5 ein Blockschaltbild mit Einzelheiten einer Zünd­ anlage gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Variante der Zündanlage gemäß Fig. 5.

Fig. 1 zeigt in Blockschaltbildform eine Zündschaltung 1 inbesondere für eine fremdgezündete Zweitakt-Brennkraftma­ schine, zum Beispiel eines Zweiradfahrzeugs oder einer Kettensäge, die mit ihrem Betriebsspannungsanschluß 3 an eine nicht näher dargestellte Batterie angeschlossen ist. Die Zündschaltung 1 liefert an ihrem Hochspannungsausgang 5 einen Hochspannungszündimpuls, wenn ihr an ihrem Trig­ gereingang 7 ein Triggerimpuls zugeführt wird. Die Zünd­ schaltung 1 ist herkömmlich aufgebaut und umfaßt eine die Zündimpulse transformatorisch übersetzende Zündspule. Ins­ besondere kann es sich bei der Zündschaltung 1 auch um eine Schaltung handeln, die ihre Betriebsenergie über eine Induktionsanordnung erhält, also nicht an eine zu­ sätzliche Batterie oder dergleichen angeschlossen sein muß.

Die Triggerimpulse werden von einer Triggerschaltung 9 synchron zur Kolbenbewegung der Brennkraftmaschine erzeugt. Die Triggerschaltung 9 umfaßt im Ausführungs­ beispiel der Fig. 1 ein mit der Kurbelwelle der Brenn­ kraftmaschine rotierendes Polrad 11 sowie einen Magnet­ sensor 13, beispielsweise einen Hallschalter oder eine Induktionsspule, der auf die Vorbeibewegung eines mit dem Polrad 11 umlaufenden Permanentmagnets 15 anspricht und während der Vorbeibewegung einen Triggerimpuls für die Auslösung des Hochspannungs-Zündimpulses der Zündschaltung 1 erzeugt.

Zur Drehzahlbegrenzung der Brennkraftmaschine ist an den Magnetsensor 13 ein Drehzahldetektor 17 angeschlossen, welcher eine Sperrschaltung 19 im Übertragungsweg der Triggerimpulse steuert. Der Drehzahldetektor 17 ist auf die Begrenzerdrehzahl eingestellt und unterdrückt über die Sperrschaltung 19 die Triggerimpulse, wenn die Trig­ gerimpulse entsprechend einer Drehzahl größer als die Begrenzerdrehzahl auftreten. Bei unterdrückten Trigger­ impulsen erzeugt die Zündschaltung 1 keine Zündimpulse, womit die Motordrehzahl nicht über die Begrenzerdrehzahl hinaus anwachsen kann. In Fig. 1 ist die Sperrschaltung 19 als Kurzschlußschalter dargestellt, der den Triggerein­ gang 7 der Zündschaltung 1 kurzschließt.

Die Drehzahlbegrenzung ausschließlich durch Unterbrechung der Zündung oberhalb der Begrenzungsdrehzahl kann zu Schadstoffemission und zu einem unrunden Lauf der Brenn­ kraftmaschine führen. Um diesen Effekt zu vermeiden, ist ein weiterer Drehzahldetektor 21 an den Magnetsensor 13 angeschlossen. Der Drehzahldetektor 21 spricht auf Dreh­ zahlen an, die zwischen der vom Drehzahldetektor 17 erfaß­ ten Begrenzerdrehzahl und einer kleineren Grenzdrehzahl liegen. Der Drehzahldetektor 21 steuert ein Verzögerungs­ glied 23, welches die von dem Magnetsensor 13 gelieferten Triggerimpulse um eine vorbestimmte Zeitspanne Δ T verzö­ gert. Das Verzögerungsglied 23 verstellt den Zündzeit­ punkt bei Annäherung an die Grenzdrehzahl um den Betrag Δ T in Spätzündungsrichtung, d.h. bezogen auf die Kolbenbe­ wegung in Richtung auf den oberen Totpunkt OT (Fig. 1). Durch Späterstellen der Zündung wird die Leistung der Brennkraftmaschine gemindert und dementsprechend die Drehzahl abgesenkt, bevor die vom Drehzahldetektor 17 erfaßte Begrenzerdrehzahl, bei welcher die Zündimpulse un­ terdrückt werden, erreicht wird. Die Späterstellung des Zündzeitpunkts erhöht darüberhinaus die Abgastemperatur, wodurch die Schadstoffemission gemindert wird.

Fig. 2 zeigt eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, die bei An­ näherung an die Begrenzerdrehzahl eine stetige Minderung der Antriebsleistung durch stetiges Späterstellen des Zündzeitpunkts erlaubt. Die Zündanlage umfaßt wiederum eine Zündschaltung 31, deren Betriebsspannungsanschluß 33 an eine nicht näher dargestellte Betriebsspannungsquelle, beispielsweise eine Batterie oder dergleichen, angeschlos­ sen ist und die an ihrem Zündausgang 35 Hochspannungszünd­ impulse liefert, wenn an ihrem Triggereingang 37 ein Trig­ gerimpuls zugeführt wird. Die Zündschaltung 31 ist so auf­ gebaut, daß sie an der Vorderflanke des Triggerimpulses getriggert wird.

Die Triggerimpulse werden von einer Triggerschaltung 39 entsprechend der Kolbenbewegung geliefert. Die Trigger­ schaltung 39 umfaßt ein mit der Kurbelwelle umlaufendes Polrad 41. Ein Magnetsensor 43 spricht auf die Vorbeibe­ wegung eines mit dem Polrad 41 umlaufenden Permanent­ magnets 45 an und liefert die Triggerimpulse über eine Sperrschaltung 47 an den Triggereingang 37 der Zündschal­ tung 31. Die Sperrschaltung 47 wird von einem Monoflop 49 gesteuert, welches seinerseits von einem ebenfalls auf die Vorbeibewegung des Permanentmagnets 45 ansprechenden Magnetsensor 51 getriggert wird. Das Monoflop 49 hat eine vorbestimmte, konstante Kippzeit. Während des Laufs der Kippzeit unterbricht die Sperrschaltung 47, bei welcher es sich um einen steuerbaren Schalter oder dergleichen handeln kann, den Triggerimpuls. Soweit die Kippzeit des Monoflops 49 und der Triggerimpuls nicht überlappen, wird der Zündzeitpunkt der Zündschaltung 31 nicht beeinflußt. Überlappen die Kippzeit und der Triggerimpuls, so wird der Triggerimpuls um die Überlappzeit verkürzt, was einer Späterstellung seiner die Zündschaltung 31 triggernden Vorderflanke entspricht. Wird der Triggerimpuls vollstän­ dig von der Kippzeit überlappt, so wird er vollständig unterdrückt, und die Zündschaltung 31 wird nicht getrig­ gert. Die Kippzeit des Monoflops 49 und die den Trigger­ zeitpunkt des Monoflops 49 festlegende Position des Magnetsensors 51 relativ zum Magnetsensor 43 sind so auf­ einander abgestimmt, daß die Kippzeit bei Erreichen der Begrenzerdrehzahl den Triggerimpuls vollständig überlappt und in einem Annäherungsdrehzahlbereich lediglich einen Vorderbereich des Triggerimpulses überlappt. Falls die Dauer des von dem Magnetsensor 43 erzeugten Triggerimpul­ ses für einen ausreichend großen Drehzahlabregelbereich zu klein ist, kann dem Magnetsensor 43 ebenfalls ein Mono­ flop 53 nachgeschaltet sein, welches durch seine Kippzeit die maximale Dauer des Triggerimpulses festlegt.

Fig. 3 zeigt Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungs­ weise der Zündanlage nach Fig. 2. Die Fig. 3a bis c zei­ gen die Verhältnisse bei Motordrehzahlen unterhalb einer Grenzdrehzahl, bei welcher die Drehzahlbegrenzung ein­ setzt. Fig. 3a zeigt abhängig von dem Zeitparameter t die vom Magnetsensor 51 erzeugten Startimpulse aufeinanderfol­ gend erzeugten Startimpulse 55. Fig. 3b zeigt die Aus­ gangsimpulse 57 des von den Startimpulsen 55 getriggerten Monoflops 49. Die Ausgangsimpulse 57 haben eine konstan­ te, vorbestimmte Dauer Δ T. Fig. 3c zeigt die von dem Magnetfeldsensor 43 bzw. dem Monoflop 53 gelieferten Triggerimpulse 59. Der Zündzeitpunkt der Zündschaltung 31 ist durch die Vorderflanke der Triggerimpulse 59 bestimmt und durch einen Pfeil 60 bezeichnet. Während der Dauer der Ausgangsimpulse 57 sperrt die Sperrschaltung 47 den Triggereingang 37 für Triggerimpulse. Da die Triggerimpul­ se 59 aufgrund der vergleichsweise niedrigen Motordreh­ zahl jedoch erst nach dem Ende der Ausgangsimpulse 57 auftreten und die Sperrschaltung 47 zu diesem Zeitpunkt die Triggerimpulse 59 wieder durchläßt, können sie unbe­ einflußt die Zündschaltung 31 triggern. Die Fig. 3d bis f zeigen die Verhältnisse bei einer gegenüber die Fig. 3a bis c erhöhten Drehzahl im Drehzahlabregelbereich der Zündanlage. Fig. 3d zeigt wiederum Startimpulse 55′ des Magnetsensors 51 und Fig. 3e Ausgangsimpulse 57′ des Mono­ flops 49. Die Kippzeit Δ T des Monoflops 49 ist drehzahlin­ variant. Aufgrund der erhöhten Drehzahl überlappen die von dem Magnetsensor 43 bzw. dem Monoflop 53 gelieferten Triggerimpulse in einem zeitlichen Teilbereich mit den Ausgangsimpulsen 57′. Der mit 63 bezeichnete, gestrichelt dargestellte Teilbereich wird von der Sperrschaltung 47 unterdrückt, so daß den Triggereingang 37 der Zündschal­ tung 31 lediglich an ihrer Vorderflanke verkürzte Trigger­ impulse 59′ erreichen. Die Verkürzung der Triggerimpulse an der Vorderflanke entspricht einer Späterstellung des durch einen Pfeil 64 bezeichneten Zündzeitpunkts.

Die Fig. 3g bis i zeigen die Verhältnisse oberhalb der Be­ grenzerdrehzahl, bei welcher Zündimpulse vollständig un­ terdrückt werden. Fig. 3g zeigt Startimpulse 55′′ des Magnetsensors 51. In Fig. 3h sind Ausgangsimpulse 57′′ des Monoflops 49 dargestellt. Die Kippzeit des Monoflops 49 beträgt wiederum Δ T. Wie Fig. 3i zeigt, überlappen die Triggerimpulse 59′′ vollständig mit den Ausgangsimpulsen 57′′ und werden damit von der Sperrschaltung 47 vollstän­ dig unterdrückt. Bei Drehzahlen oberhalb der Begrenzer­ drehzahl wird die Zündschaltung 31 nicht getriggert.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten einer nach dem Prinzip der Fig. 2 arbeitenden, drehzahlbegrenzten Hochspannungs-Kondensa­ tor-Zündanlage. Die Zündanlage umfaßt eine Zündspule 61 mit einer einseitig an Masse angeschlossenen Primärwick­ lung 63 und einer Sekundärwicklung 65, die einerseits mit dem massefernen Anschluß 67 der Primärwicklung und ande­ rerseits mit einer Zündkerze 69 verbunden ist. An den massefernen Anschluß 67 der Primärwicklung 63 ist ein Ladekondensator 71 angeschlossen, der über eine Entkoppe­ lungsdiode 73 mit einer Induktions-Ladeeinrichtung abhän­ gig von der Kurbelwellendrehung und damit der Kolbenstel­ lung der Brennkraftmaschine periodisch geladen werden kann. Die Induktions-Ladeeinrichtung 75 umfaßt ein mit der Kurbelwelle umlaufendes Polrad 77 mit einem Permanent­ magnet 79, der in einer Ladespule 81 beim Vorbeibewegen einen Induktionsstromimpuls induziert. Die Ladespule 81 ist über die Diode 73 an den von der Primärwicklung 63 abgewandten Anschluß 83 des Ladekondensators 71 ange­ schlossen, wobei sich der Ladestromkreis über die Primär­ wicklung 63 schließt. Zwischen dem Anschluß 83 des Lade­ kondensators 71 und Masse ist ferner ein Thyristor 85 an­ geschlossen, der im gezündeten Zustand den Anschluß 83 auf Massepotential legt, womit sich der Ladekondensator 71 über die Primärwicklung 63 entladen kann und in der Sekundärwicklung 65 ein Zündimpuls induziert wird. Der Thyristor 85 wird von Trigger-Stromimpulsen gezündet, die der Steuerelektrode des Thyristors 85 aus einer Trigger­ spule 87 zugeführt werden. Die Triggerspule 87 ist gegen die Ladespule 81 winkelversetzt und spricht auf die Vor­ beibewegung des Permanentmagnets 79 an.

Für die Drehzahlbegrenzung ist ein Monoflop 89 vorgese­ hen, welches eine Sperrschaltung 91 steuert. Das Monoflop 89 und die Sperrschaltung 91 entsprechen in ihrer Funk­ tionsweise dem Monoflop 49 und der Sperrschaltung 47 der Zündanlage aus Fig. 2, so daß zur weiteren Erläuterung dieser Komponenten auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen wird. Das Monoflop 89 wird jedoch nicht von Startsignalen eines gesonderten Sensors getriggert, sondern es werden zur Triggerung die in der Ladespule 81 induzierten Lade­ stromimpulse ausgenutzt. Die Betriebsspannungsversorgung des Monoflops 89 erfolgt ebenfalls über die in der Lade­ spule 81 induzierten Ladestromimpulse. Der Betriebsspan­ nungsanschluß 93 des Monoflops 89 ist hierzu an eine Lade­ schaltung bestehend aus einem Ladekondensator 95 und einer den Ladekondensator 95 mit der Ladespule 81 verbin­ denden Diode 97 angeschlossen. Der Triggereingang des Monoflops 89 ist mit 99 bezeichnet. Die Sperrschaltung 91 ist als elektronischer Kurzschlußschalter ausgebildet, der der Steuerstrecke des Thyristors 85 parallel geschal­ tet ist und die Steuerstrecke des Thyristors 85 für die Dauer der Kippzeit des Monoflops 89 kurzschließt. Während der Dauer der Kippzeit des Monoflops 89 kann damit der Thyristor 85 nicht gezündet und damit der Zündimpuls der Zündspule 61 nicht induziert werden. Durch teilweises Überlappen der Kippzeit des Monoflops 89 und des Trigger­ impulses kann der Zündzeitpunkt später gestellt werden, was die Motorleistung und damit die Drehzahl mindert. Bei vollständig mit der Kippzeit überlappendem Triggerimpuls wird die Zündung unterbrochen.

Fig. 5 zeigt eine Zündanlage ähnlich der Zündanlage aus Fig. 4, die sich von der Zündanlage der Fig. 4 in erster Linie durch die besonders einfache Ausführung ihrer dreh­ zahlbegrenzenden Einrichtungen unterscheidet. Gleichwir­ kende Teile sind mit den Bezugszahlen aus Fig. 4 und zur Unterscheidung mit dem Buchstaben a versehen. Zur näheren Erläuterung wird auf die Beschreibung der Fig. 4 Bezug genommen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird auf die Beschreibung der Fig. 2 und 3 verwiesen. Im einzelnen entsprechen die Teile 61 a bis 87 a den Komponenten 61 bis 87 aus Fig. 4.

Für die Drehzahlbegrenzung der ebenfalls als Hochspan­ nungs-Kondensatorzündanlage ausgebildeten Zündanlage ist an die Ladespule 81 a über einen Vorwiderstand 101 eine Diode 105 angeschlossen, die einen Kondensator 107 lädt. Dem Kondensator 107 ist eine die Kondensatorspannung be­ grenzende Zener-Diode 109 sowie ein Entladewiderstand 111 parallel geschaltet. Der Kondensator 107 ist über einen Serienwiderstand 113 an die Basis eines Transistors 115, insbesondere die Gate-Elektrode eines P-MOSFET angeschlos­ sen. Der Transistor 115 arbeitet im Schalterbetrieb und ist mit seiner Drain-Source-Strecke der Steuerstrecke des Thyristors 85 a parallel geschaltet. Er entspricht inso­ weit dem Schalter 91 aus Fig. 4.

Der Kondensator 107, die Zener-Diode 109 und der Wider­ stand 111 bilden ein R-C-Zeitglied, welches hinsichtlich seiner Funktion dem Monoflop 89 aus Fig. 4 entspricht. Der in der Ladespule 81 a von dem Magnet 79 A des Polrads 77 a der Induktionseinrichtung 75 a induzierte Stromimpuls lädt über den Widerstand 101 und die Diode 105 den Konden­ sator 107 auf eine Spannung auf, die größer ist als die zum Durchschalten des Transistors 115 erforderliche Steu­ erspannung. Die Zener-Diode 109 ist in Sperrichtung ge­ polt und begrenzt die an dem Kondensator 107 anliegende Spannung auf einen Wert größer als diese Durchschalt­ spannung. Der Kondensator 107 entlädt sich über den Ent­ ladewiderstand 111, wobei der Transistor 115 in seinen Sperrzustand geschaltet wird und den Thyristor 85 zur Triggerung über die Triggerspule 87 a freigibt, wenn die Spannung an dem Kondensator 107 unter die Schaltspannung der Gate-Elektrode des Transistors 115 sinkt. Die Ent­ ladezeitkonstante des Zeitglieds legt analog zur Kippzeit des Monoflops 89 in Fig. 4 den Abregelbereich und die Grenzdrehzahl der Zündanlage fest. Die Triggerspule 87 a ist hierbei über einen Vorwiderstand 117 an die Steuer­ elektrode des Thyristors 85 a angeschlossen.

Die Ladespule 81 a und die Triggerspule 87 a umschließen in Drehrichtung des Polrads 77 a aufeinanderfolgende Schenkel eines gemeinsamen Weicheisenjochs 119. Die Kondensatoren 107 und 71 a speichern damit die Ladung des Ladeimpulses über einen Teil der Kurbelwellenumdrehung hinweg.

Fig. 6 zeigt eine Variante der Zündanlage aus Fig. 4, bei welcher die Motordrehzahl mit besonders geringer Hysterese um den Drehzahlgrenzwert pendelt, also eine sehr genaue Regelung erreicht wird. Ein weiterer Vorteil dieser Schal­ tung ist, daß sich der Drehzahlgrenzwert einfach ändern läßt. Gleichwirkende Teile sind mit den Bezugszahlen der Fig. 5 und zur Unterscheidung mit dem Buchstaben b verse­ hen. Zur näheren Erläuterung wird auf die Beschreibung der Fig. 5 und weiter auf die Beschreibung der Fig. 2 bis 4 Bezug genommen. Im einzelnen entsprechen die Teile 61 b bis 87 b und 101 b bis 111 b den mit gleicher Bezugszahl bezeich­ neten Komponenten aus Fig. 5.

Die Zündanlage ist wiederum als Hochspannungs-Kondensator- Zündanlage ausgebildet, wobei sich die Schaltung der Zünd­ spule 61 b im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß die Primärwicklung 63 b und die Sekundärwicklung 65 b an einem masseseitigen Verbindungspunkt 67 b miteinander ver­ bunden sind. Diese Art der Schaltung ist auch bei sämt­ lichen vorstehend erläuterten Zündanlagen einsetzbar, ebenso wie die Schaltung der Zündspule 61 a aus Fig. 5 bei der Anlage nach Fig. 6 verwendbar ist.

Für die Drehzahlbegrenzung ist der Triggerspule 67 b die Schaltstrecke eines Thyristors 121 parallel geschaltet, dessen Funktion dem Schalter 91 in Fig. 4 entspricht. Die über einen Vorwiderstand 123 an das Gate des Thyristors 85 b angeschlossene Triggerspule 87 b kann den Thyristor 85 b für die Auslösung des Hochspannungs-Zündfunkens nur zün­ den, wenn der Thyristor 121 zu dem durch das Polrad 77 b festgelegten Zündzeitpunkt, bei welchem der Magnet 79 b in der Triggerspule 87 b einen Triggerimpuls induziert, ge­ sperrt ist. Ist der Thyristor 121 in der Zündstellung des Polrads 77 b gezündet, so schließt er die Triggerspule 87 b kurz, womit der Thyristor 85 b gesperrt bleibt und kein Hochspannungs-Zündfunke erzeugt wird.

Der Schaltzustand des Thyristors 121 wird durch ein R-C- Netzwerk bestimmt, welches über die Serienschaltung des Vorschaltwiderstands 101 b und der Diode 105 b an die Ladespule 81 b angeschlossen ist und an der Steuerstrecke des Thyristors 121 ein aus dem Ladestromimpuls der Lade­ spule 81 b abgeleitetes Steuersignal erzeugt, dessen Rück­ flanke einen zeitlich exponentiell abnehmenden Verlauf hat. Das R-C-Netzwerk umfaßt ein erstes R-C-Glied 125, welches einen Querzweig des Netzwerks bildet, sowie ein zweites R-C-Zeitglied 127, an das die Steuerstrecke des Thyristors 121 angeschlossen ist und welches über einen Widerstand 129 in Serie zu einem Potentiometer 131 an den Widerstand 101 b angeschlossen ist. Das R-C-Zeitglied 125 umfaßt einen dem Kondensator 107 a aus Fig. 5 entsprechen­ den Kondensator 107 b, der an den Abgriff 133 des Potentio­ meters 131 angeschlossen ist, so daß die Größe der über den Widerstand 129 an dem zweiten R-C-Zeitglied 127 an­ liegenden Spannung veränderbar ist. Der Kondensator 107 b und der Entladewiderstand 111 b bestimmen die Zeitkonstante des Zeitglieds 125. Die Zener-Diode 109 b begrenzt die Spannung an dem Kondensator 107 b. Das Zeitglied 127 umfaßt einen der Steuerstrecke des Thyristors 121 direkt parallel geschalteten Kondensator 135, dem wiederum ein Entladewi­ derstand 137 und eine, bezogen auf die Durchlaßrichtung des Thyristors 121 in Sperrichtung gepolte, die Kondensa­ torspannung begrenzende Zener-Diode 139 parallel geschal­ tet sind. Die Durchbruchspannungen der Zener-Dioden 109 b und 139 liegen über der Zündspannung des Thyristors 121 und begrenzen die maximal am Gate des Thyristors 121 auf­ tretende Spannung. Da beim Vorbeibewegen des Magnets 79 b an der Triggerspule 87 b sowohl positive als auch negative Impulse induziert werden, ist dem Thyristor 121 eine zum Thyristor 121 gegensinnig gepolte Kurzschlußdiode 141 parallel geschaltet. In entsprechender Weise ist der Lade­ spule 81 b eine Zener-Diode 143 parallel geschaltet, die die Ausgangsspannung der Ladespule 81 b begrenzt.

Die Schaltung der Fig. 6 arbeitet ähnlich der Schaltung in Fig. 5. Der Ladestromimpuls der Ladespule 81 b lädt über die Diode 105 b die Kondensatoren 107 b und 135 der Zeit­ glieder 125, 127 auf die durch die Zener-Dioden 109 b, 139 begrenzten Spannungswerte. Bei Beendigung des Ladestrom­ impulses beginnt die Spannung am Kondensator 135 und damit die Spannung am Gate des Thyristors 121 exponentiell abzu­ nehmen. Sinkt die Gate-Spannung auf einen Wert unterhalb der Zündspannung des Thyristors 121 ab, bevor der Magnet 79 b einen Triggerimpuls in der Triggerspule 87 b induziert, so bleibt der Thyristor 121 gesperrt, und der Trigger­ impuls zündet den Thyristor 85 b mit der Folge, daß ein Hochspannungs-Zündimpuls erzeugt wird. Erreicht mit wach­ sender Drehzahl des Polrads 77 b der Magnet 79 b die Trig­ gerspule 87 b, bevor die Spannung am Kondensator 135 unter die Zündspannung des Thyristors 121 abgenommen hat, so zündet der Thyristor 121 bei anliegendem Triggerimpuls und schließt die Triggerspule 87 b kurz. Dementsprechend bleibt der Thyristor 85 b gesperrt, und es wird kein Hochspan­ nungs-Zündimpuls erzeugt. Das Zeitintervall, in welchem die Gate-Spannung des Thyristors 121 bis auf dessen Zünd­ spannung abnimmt, kann mittels des Potentiometers 131 variiert werden.

Claims (13)

1. Zündanlage für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, insbesondere eine Zweitakt-Brennkraftmaschine, mit einer abhängig von der Kurbelwellenstellung (erste) Steuerimpulse erzeugenden (ersten) Steuerimpulsgeber­ schaltung (13; 43; 87) und mit einer abhängig von den ersten Steuerimpulsen Hochspannungs-Zündimpulse erzeu­ genden Hochspannungszündanordnung (1; 31; 61, 71, 85), dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Steuerimpulsgeberschaltung (21, 23; 49, 51; 81, 89; 81 a, 107; 81 b, 125, 127) abhängig von der Kur­ belwellenstellung zweite Steuerimpulse erzeugt, die gegen die ersten Steuerimpulse zeitlich versetzt sind, und daß eine die Hochspannungs-Zündanordnung steuernde Steuerschaltung (19; 47; 91; 115; 121) abhängig von den ersten und den zweiten Steuerimpulsen die Erzeugung der Hochspannungs-Zündimpulse blockiert, solange die ersten und zweiten Steuerimpulse im wesentlichen vollständig zeitlich überlappen.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (19; 47; 91; 115; 121) die Erzeu­ gung der Hochspannungs-Zündimpulse bei einer teilweisen zeitlichen Überlappung der ersten und zweiten Steuer­ impulse, bezogen auf eine vorgegebene, durch die erste Steuerimpulsgeberschaltung (13; 43; 87) erfaßte Kurbel­ wellenstellung zeitlich verzögert.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hochspannungs-Zündanordnung (31; 61, 71; 85) durch Vorderflanken der ersten Steuerimpulse für die Erzeugung der Hochspannungs-Zündimpulse triggerbar ist und daß die Steuerschaltung eine Sperrschaltung (19; 47; 91; 115; 121) aufweist, die das Triggern der Hochspannungs-Zündanordnung (1; 31; 61, 85) durch erste Steuerimpulse für die Dauer der zweiten Steuerimpulse verhindert.

4. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Impulsgeberschaltung ein den zweiten Steuer­ impuls erzeugendes Zeitglied (49; 89; 107, 111; 125, 127) und einen Geber (51; 81) aufweist, der abhängig von der Kurbelwellenstellung für jeden von der ersten Steuerimpulsgeberschaltung (43; 87) erzeugten ersten Steuerimpuls einen zeitlich vor dem ersten Steuerim­ puls beginnenden Impuls erzeugt, welche das Zeitglied auslöst.

5. Zündanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied als Monoflop (49; 89) ausgebildet ist und der Geber als Magnetfeldsensor (51; 81), insbesondere Hallschalter, ausgebildet ist, der auf einen mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotierenden Perma­ nentmagnet (45; 79) anspricht.

6. Zündanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Zündanordnung als Hochspannungs- Kondensatorzündanordnung ausgebildet ist, deren Lade­ kondensator (71; 71 a; 71 b) über eine Induktionsladeein­ richtung (75; 75 a; 75 b) während jeder Kurbelwellenum­ drehung aufladbar und abhängig von einem elektroni­ schen, von dem ersten Steuerimpuls durchschaltbaren Schalter, insbesondere einen Thyristor (85; 85 a; 85 b) mit einer den Hochspannungs-Zündimpuls erzeugenden Hochspannungs-Zündspule (61; 61 a; 61 b) verbindbar ist, wobei die Induktions-Ladeeinrichtung (75; 75 a; 75 b) ein mit der Kurbelwelle rotierendes Permanentmagnet-Polrad (77; 77 a; 77 b) sowie eine den Kondensator (71; 71 a; 71 b) über eine Diode (73; 73 a; 73 b) ladende Ladespule (81; 81 a; 81 b) und eine gegen die Ladespule (81; 81 a; 81 b) in Umfangsrichtung des Polrads (77; 77 a; 77 b) versetzte Triggerspule (87; 87 a; 87 b) aufweist.

7. Zündanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschaltung einen der Triggerspule (87; 87 a; 87 b) parallel geschalteten, elektronischen Kurzschluß­ schalter (91; 115; 121) aufweist, der die Triggerspule (87; 87 a; 87 b) für zumindest die Dauer der zeitlichen Überlappung des ersten und des zweiten Steuerimpulses kurzschließt.

8. Zündanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an die Ladespule (81) ein den zweiten Steuerimpuls lieferndes Zeitglied (107, 111; 125, 127) angeschlossen ist.

9. Zündanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied einen über eine Diode (105; 105 b) an die Ladespule (81 a; 81 b) angeschlossenen Kondensator (107; 107 b) und einen an den Kondensator (107; 107 b) ange­ schlossenen Entladewiderstand (111; 111 b) aufweist und daß die Sperrschaltung (115; 121) auf die Spannung an dem Kondensator (107; 107 b) anspricht.

10. Zündanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang der Sperrschaltung (121) über die Diode (105 b) und ein in Serie zwischen den Steuerein­ gang und die Diode (105 b) geschaltetes Potentiometer (131) an die Ladespule (81 b) angeschlossen ist und daß der Kondensator (107 b) und der Entladewiderstand (111 b) in einem Parallelzweig zum Steuereingang an den Abgriff (133) des Potentiometers (131) angeschlossen ist.

11. Zündanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Steuereingang der Sperrschaltung (121) zwei aus je einem Kondensator (107 b, 135) und einem dem Kondensator (107 b, 135) parallel geschal­ teten Entladewiderstand (111 b, 137) gebildete Wider­ stands-Kondensator-Netzwerke (125, 127) parallel geschaltet sind, die durch einen Serienwiderstand (129) miteinander verbunden sind.

12. Zündanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (107 b; 135) eine die Kondensatorspannung begrenzende Zener-Diode (109 b, 139) parallel geschaltet ist.

13. Zündanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerimpulsgeber (21, 23) auf erste Steuerimpulse anspricht und zur Erzeugung zweiter Steuerimpulse eine Verzögerungsschaltung (23) aufweist.