DE4014134A1 - Zuendverteiler mit einem magnetischen aufnehmer mit einer feldplatte - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Aufneh­ mer für einen Zündverteiler eines Fahrzeuges, und insbeson­ dere auf einen magnetischen Aufnehmer mit einer Feldplatte (bzw. Magnetoresistor), welcher einen durch die Variation des Widerstandes der Feldplatte verursachten Spannungsimpuls erzeugt. Der magnetische Aufnehmer erfaßt die Positionen von Zähnen eines Läufers, der sich mit der Verteilerwelle dreht, und der synchron die Positionen der Zylinderkolben repräsen­ tiert und einen Spannungsimpuls zum Unterbrechen des Strom­ flusses in der Primärwicklung der Zündspule erzeugt, so daß die Zündkerzen beim richtigen Zeitpunkt gezündet sind.

Herkömmlicherweise sind mechanische Zündsysteme und elektro­ nische Zündsysteme bekannt, die bei Verbrennungsmaschinen den Zündfunken liefern, der die brennbare Luft-Brennstoff- Mischung in der Verbrennungskammer zündet. Diese mechani­ schen bzw. elektronischen Zündsysteme sind mit einem Zünd­ verteiler ausgestattet, der den Primärzündschaltkreis her­ stellt und unterbricht, und den Hochspannungsstrom an die geeignete Zündkerze bei dem richtigen Zeitpunkt verteilt. Gemäß Fig. 1(a), 1(b) weist ein typischer Zündverteiler 10 ein Gehäuse 11 auf, in welchem die Verteilerwelle 12 drehbar gelagert ist. Eine Unterbrechernockenscheibe 30 ist mit der Verteilerwelle 12 verbunden und dreht sich hiermit. Bei der Drehung der Unterbrechernockenscheibe 30 läuft jeder Ver­ teilernocken 31 der Unterbrechernockenscheibe 30 unterhalb des Unterbrecherhebelgummiblockes 40 vorbei, und bewirkt die Trennung des Unterbrechers 20, wie am besten in Fig. 1(a) veranschaulicht ist. Da die Unterbrecherpositionen 20 in Reihe mit der Primärwicklung der Zündspule verbunden sind, fließt Strom durch die Schaltung, wenn die Unterbrecherposi­ tionen 20 geschlossen sind. Wenn die Unterbrecherpositionen 20 offen sind, bricht das Magnetfeld zusammen, und eine Hochspannung wird in der Sekundärwicklung der Zündspule durch die Bewegung des Magnetfeldes über die Spulenwicklun­ gen induziert. Bekanntermaßen ist für jeden Zylinder des Mo­ tors ein einzelner Nocken auf der Unterbrechernockenscheibe vorgesehen. Folglich erzeugt jede Umdrehung der Nocken­ scheibe einen einzelnen Zündfunken für jeden Zylinder des Motors. Nach der Erzeugung des Hochspannungsstoßes in der Zündspule durch Öffnen der Unterbrecherpositionen fließt Strom von der Zündspule an den Mittenanschluß der Verteiler­ kappe. Der Strom springt dann über die winzige Lücke an die Verteilerkappenelektrode, die wiederum über eine Hochspannungswicklung mit der Zündkerze verbunden ist, die durch die Zündreihenfolge des Motors bestimmt ist. Ein der­ artiger Zündverteiler vom Unterbrechertyp weist jedoch den Nachteil auf, daß die Unterbrecher einem Verschleiß durch Abrieb unterliegen. Dadurch sind regelmäßig Erneuerungs- und Einstellarbeiten notwendig, die wiederum zu Ausfallzeiten führen.

Gemäß Fig. 2(a) weist ein typischer elektronischer Zündver­ teiler 1000 eine darin drehbar gelagerte Verteilerwelle 1001 auf. Ein Läufer 2000 mit hierum in gleichmäßigen Abständen angeordneten Zähnen 2001 ist mit der Verteilerwelle 1001 verbunden. Die Positionen der Zähne 2001 des Läufers 2000 stellen synchron die Positionen der Zylinderkolben dar. Ein in dem Zündverteiler 1000 befestigter magnetischer Aufnehmer 5000 weist einen Permanentmagnetstab 4000 und eine um den Permanentmagnetstab 4000 vorgesehene Aufnahmespule 3000 auf. Bei der Drehung des Läufers 2000 passiert jeder Zahn 2001 des Läufers 2000 den Permanentmagnetstab 4000 des magneti­ schen Aufnehmers 5000, wodurch über das Magnetfeld des Per­ manentmagnetstabes 4000 eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird. Dadurch wird ein Spannungsimpuls in dem magnetischen Aufnehmer 5000 jedesmal erzeugt, wenn ein Zahn 2001 des Läufers 2000 am magnetischen Aufnehmer 5000 vorbei­ läuft. Der Spannungsimpuls wird anschließend verstärkt und zum Zünden einer Zündkerze beim richtigen Zeitpunkt aufge­ baut. Der magnetische Aufnehmer 5000 ersetzt die Funktion der Unterbrecherpositionen, und zeigt im Gegensatz zu den Unterbrecherpositionen keine Anzeichen von Verschleiß auf. Dadurch sind regelmäßige Prüfungen des Zündzeitpunktes nicht notwendig. Die Wartung ist reduziert auf die Inspektion der Verdrahtung und das Reinigen und Ersetzen der Zündkerzen. Jedoch wird die induzierte elektromotorische Kraft aufgrund des induzierten Stromflusses in der Aufnahmespule 3000 schwanken, aufgrund der niedrigen Ansprechempfindlichkeit der Aufnahmespule 3000, wenn die Motorgeschwindigkeit von hoch nach niedrig oder umgekehrt variiert wird. Wenn die Mo­ torgeschwindigkeit hoch ist, ist der Wert des Spannungsim­ pulses groß, und wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist, ist der Wert des Spannungsimpulses gering. Damit ist der Ausgangswert des Spannungsimpulses instabil. Desweiteren ist der magnetische Aufnehmer mit dem Permanentmagnetstab 4000 und der Aufnahmespule 3000 voluminös.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, einen Zündverteiler mit einem darin angebrachten magnetischen Auf­ nehmer zur Verfügung zu stellen, der keinen Verschleiß zeigt, und einen stabilen Impuls erzeugt, auch wenn die Mo­ torgeschwindigkeit geändert wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Zündvertei­ ler vorzusehen mit einem magnetischen Aufnehmer, der wesent­ lich kleiner in der Größe ist als die herkömmlichen magneti­ schen Aufnehmer.

Diese Aufgabe wird durch den Zündverteiler gemäß Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist der Zündverteiler eines Fahrzeuges mit einem magnetischen Aufnehmer eine Feldplatte bzw. einen Mag­ netoresistor auf. Die Feldplatte ist elektrisch mit einem Primärzündkreis in der Zündspule verbunden, welche eine Hochspannung erzeugt, wenn der Aufnehmer ein Spannungs­ impulsausgangssignal erzeugt. Die Feldplatte weist eine daran befestigte Permanentmagnetplatte auf, die ein Magnet­ feld vertikal zur Richtung des Stromflusses durch die Feld­ platte liefert. Wenn jeder der Zähne eines Läufers, der mit der in dem Zündverteiler angebrachten Verteilerwelle drehbar ist, an dem magnetischen Aufnehmer vorbeiläuft, um zeitweise das an die Feldplatte angelegte Magnetfeld zu verändern, wird hierdurch der Widerstand der Feldplatte entsprechend variiert, so daß die Feldplatte einen Spannungsimpuls durch den Feldplatteneffekt der Feldplatte erzeugen kann, und öff­ net und schließt den Primärzündkreis zum Zünden der Zündker­ zen. Da der Spannungsimpuls aufgrund der Veränderung des Wi­ derstandes der Feldplatte bewirkt ist, der nicht durch die Variation der Motorgeschwindigkeit beeinflußt ist, ist das Spannungsimpulsausgangssignal stabil. Da die Zähne des Läu­ fers nicht in Kontakt mit dem Aufnehmer gemäß der Erfindung treten, gibt es keinen Verschleiß. Desweiteren kann der mag­ netische Aufnehmer gemäß der Erfindung, der eine Feldplatte aufweist, als eine dünne Platte mit kleinem Volumen herge­ stellt sein, und damit von der Größe im Vergleich zum her­ kömmlichen magnetischen Aufnehmer mit Aufnahmespule und Per­ manentmagnetstab besser abschneidet.

Desweiteren wird erfindungsgemäß ein Zündverteiler mit einem darin befestigten magnetischen Aufnehmer vorgesehen. Der magnetische Aufnehmer weist zwei Feldplatten auf, die an ei­ ner Permanentmagnetplatte befestigt sind und bei einem vor­ bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Die beiden Feldplatten sind elektrisch in Reihe mit dem Primärzündkreis verbunden, um einen magnetischen Aufnehmer des Differential­ types zu bilden, so daß die Variation des Widerstandes der Feldplatte aufgrund der Temperaturschwankung eliminiert wer­ den kann.

Weitere Einzelheiten und Zweckmäßigkeiten der Erfindung er­ geben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1(a), 1(b) schematische Draufsichten eines Zündvertei­ lers vom Unterbrechertyp;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen elektronischen Zündverteilers;

Fig. 3(a) eine schematische Ansicht eines bevorzugten Aus­ führungsbeispieles eines Verteilers mit einem magnetischen Aufnehmer gemäß der Erfindung;

Fig. 3(b) eine vergrößerte Ansicht eines Zahnes des Läu­ fers, der an dem magnetischen Aufnehmer gemäß Fig. 3(a) entsprechend der Erfindung vorbei­ läuft;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Feldplatte, die stückweise mit Hall-Spannungskurzschlußstreifen versehen ist, mit einem daran angelegten Magnet­ feld und einem darin fließenden Strom entspre­ chend der Erfindung;

Fig. 5(a) eine schematische Ansicht eines weiteren bevor­ zugten Ausführungsbeispieles eines Verteilers mit einem magnetischen Aufnehmer gemäß der Er­ findung;

Fig. 5(b) eine vergrößerte Schemaansicht eines Zahnes des Läufers, der an dem magnetischen Aufnehmer gemäß Fig. 5(a) entsprechend der Erfindung vorbei­ läuft; und

Fig. 6 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der von dem in Fig. 5(a) gezeigten Aufnehmer erzeug­ ten Ausgangsspannung und der Zeit zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3(a), 3(b) ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Zündverteilers 11 für ein Fahrzeug mit einem magnetischen Aufnehmer 100, der darin befestigt ist, gezeigt. Der Zündverteiler 11 weist ein Gehäuse 15 und eine drehbar darin gelagerte Verteilerwelle 12 auf. Ein Läu­ fer 14 ist drehbar mit der Verteilerwelle 12 verbunden. Der Läufer 14 weist eine Vielzahl von Zähnen 13 auf, die um den Läufer in gleichmäßigem Abstand angeordnet sind. Die Posi­ tionen der Zähne 13 des Läufers 14 stellen synchron die Po­ sitionen der Zylinderkolben dar. Der magnetische Aufnehmer 100 weist einen Teil einer Feldplatte 101 und einer an der Feldplatte befestigten Permanentmagnetplatte 102 auf. Der magnetische Aufnehmer 100 ist an der Innenseite des Gehäuses 15 des Zündverteilers 11 befestigt. Die Feldplatte 101 ist elektrisch mit einem Primärzündkreis in der Zündspule (nicht gezeigt) verbunden, die eine Hochspannung erzeugt, wenn der magnetische Aufnehmer 100 ein Spannungsimpulsausgangssignal erzeugt. Die Permanentmagnetplatte 102 liefert ein Mag­ netfeld vertikal zur Richtung des durch die Feldplatte 101 fließenden Stromes. Wenn die Verteilerwelle 12 auf diese Weise gedreht wird und ein Zahn 13 an den magnetischen Auf­ nehmer 100 vorbeiläuft, wird das an der Feldplatte 101 an­ liegende Magnetfeld zeitweise verändert.

Die Herstellung der Feldplatte bzw. des Magnetoresistors 101 gemäß der Erfindung, die bevorzugt stückweise mit Hall-Span­ nungskurzschlußstreifen vorgesehen ist, um die in der Feld­ platte 101 erzeugte Hall-Spannung kurzzuschließen, kann am besten unter Bezugnahme eines Aufsatzes mit dem Titel "FA- BRICATION OF HIGH SENSITIVITY THIN-FILM INDIUM ANTIMONIDE MAGNETORESISTORS", veröffentlicht in Solid-State Electro­ nics, 1975, Vol. 18, S. 393-397; und einem Aufsatz mit dem Titel "A TECHNIQUE TO IMPROVE THE SENSITIVITY OF THIN FILM InSb MAGNETORESISTORS", veröffentlicht in Thin Solid Film, Vol. 87, 1982, S. 17-21, verstanden werden. Es ist bekannt, daß bei einer Erhöhung des Magnetfeldes (B) und Anlegen an die Feldplatte (101) in einer Richtung senkrecht zur Rich­ tung des durch die Feldplatte 101 fließenden Stromes (I) der Pfad, entlang dem sich der Stromträger (C) in der Feldplatte 101 bewegt, vergrößert wird; und wenn das Magnetfeld (B) verringert wird, wird der Pfad verringert, wie in Fig. 4 gezeigt. Das heißt, wenn das an die Feldplatte 101 angelegte Magnetfeld vergrößert wird, wird der Widerstand der Feld­ platte 101 vergrößert; und wenn das Magnetfeld verringert wird, wird der Widerstand der Feldplatte 101 verringert.

Wenn sich jede von den Zähnen 13 des Läufers 14 dem magneti­ schen Aufnehmer 100 nähert, wird das an der Feldplatte 101 angelegte Magnetfeld vergrößert, und wenn sich jede von den Zähnen 13 von dem magnetischen Aufnehmer wegbewegt, wird das an die Feldplatte 101 angelegte Magnetfeld verringert. Das bedeutet, daß jedesmal, wenn ein Zahn 13 des Läufers 14 an dem magnetischen Aufnehmer 100 vorbeiläuft, der Widerstand der Feldplatte 101 vergrößert und anschließend verringert wird, womit ein Spannungsimpuls zum Öffnen und Schließen des Primärzündkreises in der Zündspule zum Zünden der Zündkerzen erzeugt wird. Damit können die Zündkerzen beim korrekten Zeitpunkt gezündet werden entsprechend der Positionen der Zähne 13 des Läufers 14 in dem Verteiler 11, welche synchron die Positionen der Zylinderkolben repräsentieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5(a), 5(b) wird ein weiteres be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel eines Zündverteilers mit einem magnetischen Aufnehmer 60, der darin befestigt ist, entspre­ chend dieser Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel ist der magnetische Aufnehmer 60 in dem Zündverteiler auf ähnliche Weise wie bei dem oben erwähnten Ausführungs­ beispiel befestigt. Der magnetische Aufnehmer 60 weist eine erste und eine zweite Feldplatte 61, 62 auf, die an einer Permanentmagnetplatte 63 befestigt sind und mit einem Ab­ stand voneinander von etwa 0,1 bis 5 mm angeordnet sind. Die Feldplatten 61, 62 sind aus demselben Halbleitermaterial hergestellt. Die beiden Feldplatten 61, 62 sind in Reihe mit dem Primärzündkreis der Zündspule elektrisch verbunden, um einen magnetischen Aufnehmer vom Differentialtyp zu bilden, so daß die Variation des Widerstandes der Feldplatten auf­ grund der Temperaturvariation eliminiert werden kann. Da die erste und zweite Feldplatte 61, 62 in Reihe verbunden sind, weist die Eingangsspannung Vi und die Ausgangsspannung Vo des magnetischen Aufnehmers 60 die folgende Beziehung auf:

Hierbei bezeichnen R1, R2 jeweils den Widerstand der ersten und der zweiten Feldplatte. Wenn ein Zahn 13 nahe an die Feldplatte 61 bewegt wird, wird R1 vergrößert und damit die Ausgangsspannung Vo verringert. Wenn als nächstes ein Zahn 13 sich von der Feldplatte 61 wegbewegt und nahe an die Feldplatte 62 bewegt wird, wird R1 verringert und der Wider­ stand R2 der Feldplatte 62 vergrößert, und damit wird Vo vergrößert. Wenn derselbe Zahn 13 von der Feldplatte 62 wegbewegt wird, wird R2 verringert und damit wird Vo verrin­ gert, wie am besten in Fig. 6 veranschaulicht. Auf diese Weise wird ein Spannungsimpuls von dem magnetischen Aufneh­ mer 60 erzeugt, zum Schließen und Öffnen des Primärzündkrei­ ses der Zündspule zum Zünden der Zündkerzen.

Da der von dem magnetischen Aufnehmer der Erfindung erzeugte Spannungsimpuls aufgrund der Änderung des Widerstandes der Feldplatte bewirkt ist, welcher nicht durch die Variation der Motorgeschwindigkeit beeinflußt ist, ist das Spannungs­ impulsausgangssignal stabil. Da die Zähne 13 des Läufers 14 in dem Verteiler den Aufnehmer gemäß der Erfindung nicht be­ rühren, gibt es keinen Verschleiß. Desweiteren ist die Feld­ platte als ein Dünnfilm hergestellt und an der Permanentmag­ netplatte entsprechend dieser Erfindung befestigt, so daß die Größe des magnetischen Aufnehmers vorteilhaft verringert werden kann, und kleiner ist als ein herkömmlicher magneti­ scher Aufnehmer mit Aufnahmespule und Permanentmagnetstab.

Claims (4)

1. Zündverteiler mit einem Gehäuse, einer darin drehbar ge­ lagerten Verteilerwelle, einem mit der Verteilerwelle verbundenen Läufer, der eine vorbestimmte Anzahl von Zähnen aufweist, die hierum mit gleichem Abstand ange­ ordnet sind, und einem magnetischen Aufnehmer, der an einer Innenseite des Gehäuses gegenüber den Zähnen des Läufers befestigt ist, wobei der magnetische Aufnehmer einen Spannungsimpuls erzeugt, wenn sich die Verteiler­ welle dreht, und jede von den Zähnen des Läufers an dem magnetischen Aufnehmer vorbeiläuft zum Schließen und Öffnen eines Primärzündkreises einer Zündspule, welche elektrisch mit dem magnetischen Aufnehmer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Aufnehmer eine Feldplatte und eine an der Feldplatte befestigte Permanentmagnetplatte aufweist, wobei die Feldplatte in Serie mit dem Primärzündkreis der Zündspule elektrisch verbunden ist, und einen Strom aufweist, der hierdurch in einer ersten Richtung fließt, wobei die Permanentmag­ netplatte ein Magnetfeld in einer zweiten Richtung senk­ recht zur ersten Richtung an die Feldplatte anlegt.

2. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatte stückweise mit Hall-Spannungskurz­ schlußstreifen vorgesehen ist.

3. Zündverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatte eine erste und eine zweite Feldplatte aufweist, die in Reihe mit dem Primärzündkreis verbunden sind und voneinander mit einem vorbestimmten Abstand an­ geordnet sind.

4. Zündverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Feldplatte aus demselben Halbleitermaterial hergestellt sind.