EP2602477B1 - Zündschaltung - Google Patents

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EP2602477B1
EP2602477B1 EP12008127.8A EP12008127A EP2602477B1 EP 2602477 B1 EP2602477 B1 EP 2602477B1 EP 12008127 A EP12008127 A EP 12008127A EP 2602477 B1 EP2602477 B1 EP 2602477B1
Authority
EP
European Patent Office
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ignition
sensor
reference potential
combustion engine
circuit according
Prior art date
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EP12008127.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2602477A3 (de
EP2602477A2 (de
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Heiko Däschner
Arno Kinnen
Ernst Buck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Andreas Stihl AG and Co KG
Original Assignee
Andreas Stihl AG and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2602477A3 publication Critical patent/EP2602477A3/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
    • F02P1/08—Layout of circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P11/00—Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for
    • F02P11/02—Preventing damage to engines or engine-driven gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27B—SAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B17/00—Chain saws; Equipment therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27B—SAWS FOR WOOD OR SIMILAR MATERIAL; COMPONENTS OR ACCESSORIES THEREFOR
    • B27B17/00—Chain saws; Equipment therefor
    • B27B17/0033—Devices for attenuation of vibrations
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/02—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for hand-held tools
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    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil

Definitions

  • the invention relates to an ignition circuit for an internal combustion engine, in particular for the internal combustion engine in a hand-held implement.
  • the ignition circuit for two-stroke engines in particular for two-stroke engines in handheld tools, essentially consists of a generator for generating the necessary ignition energy and an ignition circuit, via which an ignition spark is triggered at a spark plug at predetermined crankshaft angles.
  • the spark plug together with the ignition coil, where the secondary winding of the ignition coil is located, forms a high-voltage circuit that can also be referred to as a power circuit.
  • the EP 0 727 578 A2 discloses a control device for an ignition coil in order to trigger an ignition spark in the power circuit as a function of the crankshaft angle. Depending on a magnet rotating with the crankshaft, coils generate signals that are used to activate switches in the power circuit.
  • the US 2007/0028881 A1 shows a control device for a solenoid valve which only opens a fuel supply after a predetermined number of crankshaft revolutions in order to avoid the supply of too large a quantity of fuel at the start.
  • Sensors arranged in a sensor circuit are separate from the high-voltage power circuit of the ignition circuit.
  • sensors can also be provided on the ignition circuits.
  • B. detect the crankcase pressure or the crankcase temperature and transmit the ignition circuit.
  • the JP 2005 220869 A1 shows a monitoring device for the oil level in a crankcase, in which case the monitoring device intervenes in the ignition and shuts down the engine when the oil level is inadmissible.
  • High voltage is intermittently present in the power circuit and at the spark plug, causing the ignition spark at the spark plug. If the ground connection of the power circuit is electrically broken due to a defect, uncontrolled high voltage conditions can occur which can lead to damage to the ignition circuitry.
  • the invention is based on the object of designing an ignition circuit for an internal combustion engine in such a way that undefined high-voltage states in the power circuit can be recognized and largely avoided.
  • the core concept of the invention is the coupling of the power circuit and the sensor circuit via a common line section which is connected to a reference potential and is designed as a cable and which can fail as a critical line section. If the line section z. B. interrupted by mechanical overload, both the power circuit and the sensor circuit are interrupted. While the interruption of the power circuit is not readily ascertainable, the interruption of the sensor circuit leads to an erroneous output signal at the sensor connected to the ignition circuit, e.g. B. to a maximum signal corresponding to the value of the supply voltage. This erroneous output signal from the sensor is used in the ignition circuit by the control device recognized and thus detected the interruption of the power circuit, so recognized the interruption of the high-voltage circuit. The control device generates a control signal and will take countermeasures accordingly, e.g. B. switch off the ignition, so that undefined high-voltage states are avoided.
  • the spark plug is connected to the reference potential via its attachment to the cylinder, with the power circuit being closed to the reference potential via the line section designed as a cable.
  • a voltage connection of the sensor is connected to the reference potential by a fastening on the combustion engine; the sensor circuit is closed to the reference potential via the ignition module and the line section designed as a cable.
  • the line section designed as a cable to the reference potential bridges a vibration gap between the vibration-exciting unit of the internal combustion engine and the vibration-decoupled unit of the ignition module.
  • the cable is advantageously designed as a flexible cable.
  • At least two sensors fed via the sensor circuit are provided, with the control device evaluating the sensor signals via an evaluation algorithm and intervening in the ignition depending on the evaluation.
  • the control device can, for. B. switch off when both sensors - due to the loss of the reference potential - emit a maximum signal, namely the maximum signal of their power supply.
  • the schematic in 1 Work tool 1 shown has a housing 2 on which - a guide rail 3 is held on which a saw chain 4 rotates - using the example of the motor chain saw.
  • the saw chain 4 forming a tool of the working device 1 is driven by the crankshaft 6 of an internal combustion engine 5 which essentially comprises a crankcase 7 and a cylinder 8 .
  • a piston 9 delimits a combustion chamber 10, to which a spark plug 20 is assigned.
  • the piston 9 is connected to the crankshaft 6 via a connecting rod 11; by the up and down movement of the piston 9, the crankshaft 6 is driven in rotation.
  • the internal combustion engine 5 shown is a two-stroke engine, in particular a one-cylinder two-stroke engine, the ignition of which is controlled by an ignition circuit 30 .
  • the piston 9 moves upwards, the mixture transferred into the combustion chamber 10 is ignited before top dead center is reached, in order to then, during the downward movement of the piston 9 triggered by the combustion, drive energy to the crankshaft 6 and thus the tool, in the exemplary embodiment the saw chain 4, rotating transferred to.
  • the ignition circuit 30 consists of an ignition module 31 to which the generator voltage U G of a generator 12 is supplied.
  • the generator 12 is driven directly by the crankshaft 6 and is connected to the ignition module 31 with the two connection lines 13, 14 (positive pole and negative pole).
  • the ignition module 31 supplies the spark plug 20 with a high voltage via a high-voltage line 21 in order to trigger an ignition spark.
  • a sensor arrangement 25 which consists of two sensors 17 and 18 , is also connected to the ignition module 31 .
  • One sensor 17 detects the temperature at the location of the sensor 17, i.e. the crankcase temperature, and the other sensor 18 detects the pressure in the crankcase 7.
  • the sensors 17 and 18 are expediently attached to the crankcase 7 and are connected to it via their attachment to the internal combustion engine 5 electrically connected.
  • Both sensors 17, 18 are supplied with energy from the ignition module 31 via a common voltage connection 19; the signal lines 15 and 16 of the sensors 17 and 18 lead into the ignition module 31.
  • the ignition module 31 is connected via a line section 33 to the reference potential of the internal combustion engine 5;
  • the line section 33 is preferably a cable, e.g. B. a flexible cable.
  • the implement 1 is constructed as a vibration-decoupled system, i. That is, the unit 22 containing the ignition module 31 is decoupled from the vibration-exciting unit 26, the internal combustion engine 5, via anti-vibration elements 23 and 24.
  • the high-voltage line 21, the sensor lines, namely the voltage connection 19 and the signal lines 15 and 16 as well as the connecting lines 13 and 14 and the cable forming the power section 33 are guided over the oscillating gap 27 separating the units 22 and 26 from one another.
  • the ignition module 31 consists essentially of a control device 32, which controls the ignition using predetermined parameters, and an ignition coil 34, which consists of a primary winding 36 and a secondary winding 38 in the exemplary embodiment.
  • the control device 32 and the ignition coil 34 are located within the ignition module 31, which forms a common structural unit 28.
  • the generator 12 is preferably designed as an alternator and is - depending on the number of poles and windings used - a permanent alternating signal.
  • the ignition coil 34 together with the spark plug 20, forms a right-hand in 2 Power circuit 35 shown in dashed lines.
  • power circuit 35 is constructed as follows:
  • the spark plug 20 is screwed into the cylinder 8 of the internal combustion engine 5 so that it is connected to the internal combustion engine 5 via its fastening 44 on the cylinder 8 .
  • the high-voltage line 21, which is connected to one end of the secondary winding 38, is connected to the spark plug 20.
  • the other end of the secondary winding 38 is connected to the reference potential 40 via the line section 33 designed in particular as a flexible cable.
  • the sensor arrangement 25 which consists of the two sensors 17 and 18 ( 1 ) is connected on the one hand to the ignition module 31 via the positive voltage connection 19; on the other hand, the signal lines 15 and 16 are connected to the ignition module 31, namely to the control device 32, so that the control device 32 can evaluate the sensor signals and intervene in the ignition in accordance with the output signals.
  • Sensors 17 and 18 ( 1 ) of the sensor arrangement 25 are supplied with voltage via a sensor circuit 37 .
  • the sensor circuit 37 is formed as follows: A sensor 17, 18 is electrically connected to the internal combustion engine via its attachment 42 on the internal combustion engine 5, in particular to the crankcase 7, i.e. to the reference potential 40. A sensor is also connected via the voltage connection 19 to the ignition module 31, there to the control device 32 and connected to the positive supply voltage.
  • the sensor circuit 37 is closed via the connection between the control device 32 and the reference potential 40 , this electrical connection including the line section 33 . It can be advantageous to integrate one or both signal lines 15 or 16 of the sensors 17, 18 in the sensor circuit 37; expediently, both signal lines are integrated into the sensor circuit, so that only one line, the Voltage line 19, leads to the ignition module 31.
  • the corresponding sensor signal is transmitted via the sensor circuit 37, ie the power supply to the ignition module 31, e.g. B. by modulating the sensor signal on the power supply.
  • the generator 12 When the internal combustion engine is in operation, the generator 12 provides the necessary supply voltage U G via its connection lines 13 and 14 .
  • the control device 32 controls the primary winding 36 of the ignition coil 34 according to the crankshaft angle, so that an ignition spark is triggered at the spark plug 20 just before TDC of the piston 9 and the mixture compressed in the combustion chamber 10 is ignited.
  • the piston 9 is accelerated downwards by the combustion pressure and drives the crankshaft 6 via the connecting rod 11 .
  • the combustion gases flow out through an opening outlet and the new combustible mixture is pushed over into the combustion chamber 10, which is compressed again with the upward stroke of the piston 9 and ignited again.
  • the ignition is adjusted as a function of the crankcase pressure and the crankcase temperature, for which purpose the control device 32 is connected to the sensors 17 and 18 .
  • line section 33 breaks and thus the connection to the reference potential, uncontrolled high-voltage states can occur that could damage the electronics. It is therefore provided according to the exemplary embodiment that the power circuit 35 and the sensor circuit 37 jointly use the line section 33 as a connection to the reference potential 40 .
  • the line section 33 is absolutely necessary for the function of the ignition and for dissipating the high voltage.
  • the line section 33 breaks, the power circuit 35 is open; at the same time, however, the proper voltage supply to the sensor arrangement 25, that is to say the sensors 17 and 18, also fails, since the sensor circuit 37 is also interrupted. However, if the voltage supply of the sensors 17 and 18 has no reference potential 40, their output signal rises to a maximum value. This maximum value is determined by the magnitude of the supply voltage, the positive connection of which is still connected to one voltage connection 19 of the sensors 17, 18. If control device 32 thus detects a maximum signal on both signal lines 15 and 16, it can be assumed—preferably evaluated using an algorithm and by a microprocessor—that line section 33, i.e. the electrical connection of ignition module 31 to reference potential 40, is interrupted. The control device 32 turns off the ignition device; impermissible high-voltage states cannot occur.
  • the voltage connection 19 of the sensors 17, 18 is connected directly to the reference potential 40 via a diode 39 provided as a freewheeling diode.
  • the diode 39 is switched in the reverse direction, so that the supply voltage is blocked with respect to the reference potential 40, ie the supply voltage of the sensor arrangement 25 or its sensors 17 and 18 ( 1 ) is guaranteed.
  • the voltage connection 19 of the sensor arrangement 25 or its sensors 17 and 18 ( 1 ) is also connected to the internal ground of the ignition module 31 via a suppressor diode 49 switched in the reverse direction, i.e. to the ground (negative pole) of the generator 12.
  • the suppressor diode 49 is integrated in the ignition module 31, there in particular in the control device 32.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für den Verbrennungsmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät.
  • Die Zündschaltung für Zweitaktmotoren, insbesondere für Zweitaktmotoren in handgeführten Arbeitsgeräten, besteht im Wesentlichen aus einem Generator zur Erzeugung der notwendigen Zündenergie und einer Zündschaltung, über die an einer Zündkerze zu vorbestimmten Kurbelwellenwinkeln ein Zündfunke ausgelöst wird. Die Zündkerze bildet zusammen mit der Zündspule, dort der Sekundärwicklung der Zündspule, einen Hochspannungskreis, der auch als Leistungskreis bezeichnet werden kann.
  • Die EP 0 727 578 A2 offenbart eine Ansteuervorrichtung für eine Zündspule, um im Leistungskreis in Abhängigkeit des Kurbelwellenwinkels einen Zündfunken auszulösen. Spulen generieren in Abhängigkeit eines mit der Kurbelwelle umlaufenden Magneten Signale, die zur Ansteuerung von Schaltern im Leistungskreis genutzt werden.
  • Die US 2007/0028881 A1 zeigt eine Ansteuervorrichtung für ein Magnetventil, welches erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Kurbelwellenumdrehungen eine Kraftstoffzufuhr öffnet, um die Zufuhr einer zu großen Kraftstoffmenge im Start zu vermeiden. In einem Sensorkreis angeordnete Sensoren liegen getrennt von dem Hochspannung führenden Leistungskreis der Zündschaltung.
  • Um eine Adaptierung des Zündzeitpunktes an laufende Betriebsparameter des Verbrennungsmotors vornehmen zu können, können an Zündschaltungen auch Sensoren vorgesehen sein, die z. B. den Kurbelgehäusedruck oder die Kurbelgehäusetemperatur erfassen und der Zündschaltung übermitteln.
  • Die JP 2005 220869 A1 zeigt eine Überwachungseinrichtung für den Ölstand in einem Kurbelgehäuse, wobei bei einem unzulässigen Ölstand die Überwachungseinrichtung in die Zündung eingreift und den Motor stillsetzt.
  • Im Leistungskreis und an der Zündkerze liegt zeitweise Hochspannung an, die den Zündfunken an der Zündkerze bewirkt. Wird die Masseverbindung des Leistungskreises durch einen Defekt elektrisch unterbrochen, können unkontrollierte Hochspannungszustände auftreten, die zu Schäden an der Zündschaltung führen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung für einen Verbrennungsmotor derart auszubilden, dass unbestimmte Hochspannungszustände im Leistungskreis erkannt und weitgehend vermieden werden können.
  • Die Aufgabe wird nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Kerngedanke der Erfindung ist die Kopplung von Leistungskreis und Sensorkreis über einen gemeinsamen mit einem Bezugspotenzial in Verbindung stehenden und als Kabel ausgebildeten Leitungsabschnitt, der als kritischer Leitungsabschnitt ausfallen kann. Wird der Leitungsabschnitt z. B. durch mechanische Überlastung unterbrochen, werden sowohl der Leistungskreis wie auch der Sensorkreis unterbrochen. Während die Unterbrechung des Leistungskreises nicht ohne weiteres feststellbar ist, führt die Unterbrechung des Sensorkreises zu einem fehlerbehafteten Ausgangssignal an dem mit der Zündschaltung verbundenen Sensor z. B. zu einem dem Wert der Versorgungsspannung entsprechenden Maximalsignal. Dieses fehlerhafte Ausgangssignal des Sensors wird in der Zündschaltung von der Ansteuervorrichtung erkannt und damit die Unterbrechung des Leistungskreises detektiert, also die Unterbrechung des Hochspannungskreises erkannt. Die Ansteuervorrichtung generiert ein Steuerungssignal und wird entsprechend gegensteuern, z. B. die Zündung ausschalten, so dass undefinierte Hochspannungszustände vermieden sind.
  • Die Zündkerze ist über ihre Befestigung am Zylinder mit dem Bezugspotenzial verbunden, wobei der Leistungskreis über den als Kabel ausgebildeten Leitungsabschnitt zum Bezugspotenzial geschlossen ist. Ein Spannungsanschluss des Sensors ist durch eine Befestigung am Verbrennungsmotor mit dem Bezugspotenzial verbunden; der Sensorkreis wird über das Zündmodul und den als Kabel ausgebildeten Leitungsabschnitt zum Bezugspotenzial geschlossen. Der als Kabel ausgebildete Leitungsabschnitt zum Bezugspotenzial überbrückt einen Schwingspalt zwischen der schwingungserregenden Einheit des Verbrennungsmotors und der schwingungsabgekoppelten Einheit des Zündmoduls. Vorteilhaft ist das Kabel als flexibles Kabel ausgebildet.
  • In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung sind zumindest zwei über den Sensorkreis gespeiste Sensoren vorgesehen, wobei die Ansteuervorrichtung die Sensorsignale über einen Auswertealgorithmus auswertet und abhängig von der Auswertung in die Zündung eingreift. Die Ansteuervorrichtung kann z. B. dann ausschalten, wenn beide Sensoren - aufgrund des Verlustes des Bezugspotenzials - ein Maximalsignal abgeben, nämlich das Maximalsignal ihrer Spannungsversorgung.
  • Das schematisch in Fig. 1 dargestellte Arbeitsgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, an dem - am Beispiel der Motorkettensäge - eine Führungsschiene 3 gehalten ist, auf der eine Sägekette 4 umläuft. Die ein Werkzeug des Arbeitsgerätes 1 bildende Sägekette 4 ist von der Kurbelwelle 6 eines Verbrennungsmotors 5 angetrieben, der im Wesentlichen ein Kurbelgehäuse 7 und einen Zylinder 8 umfasst. Im Zylinder 8 ist von einem Kolben 9 ein Brennraum 10 begrenzt, dem eine Zündkerze 20 zugeordnet ist. Der Kolben 9 ist über ein Pleuel 11 mit der Kurbelwelle 6 verbunden; durch die Auf- und Abbewegung des Kolbens 9 wird die Kurbelwelle 6 drehend angetrieben.
  • Der dargestellte Verbrennungsmotor 5 ist ein Zweitaktmotor, insbesondere ein einzylindriger Zweitaktmotor, dessen Zündung durch eine Zündschaltung 30 gesteuert ist. Bei aufwärts fahrendem Kolben 9 wird das in den Brennraum 10 überführte Gemisch vor Erreichen des oberen Totpunkts gezündet, um dann bei der durch die Verbrennung ausgelösten Abwärtsbewegung des Kolbens 9 die Antriebsenergie auf die Kurbelwelle 6 und damit das Werkzeug, im Ausführungsbeispiel die Sägekette 4, drehend zu übertragen.
  • Die Zündschaltung 30 besteht aus einem Zündmodul 31, dem die Generatorspannung UG eines Generators 12 zugeführt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Generator 12 unmittelbar von der Kurbelwelle 6 angetrieben und ist mit beiden Anschlussleitungen 13, 14 (Pluspol und Minuspol) mit dem Zündmodul 31 verbunden. Über eine Hochspannungsleitung 21 versorgt das Zündmodul 31 die Zündkerze 20 mit einer Hochspannung zum Auslösen eines Zündfunkens.
  • Mit dem Zündmodul 31 ist ferner eine Sensoranordnung 25 verbunden, die aus zwei Sensoren 17 und 18 besteht. Der eine Sensor 17 erfasst die Temperatur am Ort des Sensors 17, also die Kurbelgehäusetemperatur, und der andere Sensor 18 erfasst den Druck im Kurbelgehäuse 7. Zweckmäßig sind die Sensoren 17 und 18 am Kurbelgehäuse 7 befestigt und stehen über ihre Befestigung am Verbrennungsmotor 5 mit diesem elektrisch in Verbindung.
  • Beide Sensoren 17, 18 werden über einen gemeinsamen Spannungsanschluss 19 aus dem Zündmodul 31 mit Energie versorgt; die Signalleitungen 15 und 16 der Sensoren 17 und 18 führen in das Zündmodul 31.
  • Um ein gemeinsames Bezugspotenzial 40 (Fig. 2) festzulegen, ist das Zündmodul 31 über einen Leitungsabschnitt 33 mit dem Bezugspotenzial des Verbrennungsmotors 5 verbunden; der Leitungsabschnitt 33 ist bevorzugt ein Kabel, z. B. ein flexibles Kabel.
  • Das Arbeitsgerät 1 ist als schwingungsentkoppeltes System aufgebaut, d. h., die das Zündmodul 31 enthaltende Einheit 22 ist über Antivibrationselemente 23 und 24 von der schwingungserregenden Einheit 26, dem Verbrennungsmotor 5, abgekoppelt. Die Hochspannungsleitung 21, die Sensorleitungen, nämlich der Spannungsanschluss 19 und die Signalleitungen 15 und 16 sowie die Anschlussleitungen 13 und 14 und das den Leistungsabschnitt 33 bildende Kabel sind über den die Einheiten 22 und 26 voneinander trennenden Schwingspalt 27 geführt.
  • Aus dem elektrischen Ersatzschaltbild der Zündschaltung nach Fig. 2 geht die erfindungsgemäße Leitungsführung hervor. Das Zündmodul 31 besteht im Wesentlichen aus einer Ansteuervorrichtung 32, die die Steuerung der Zündung anhand vorgegebener Parameter ausführt sowie einer Zündspule 34, die im Ausführungsbeispiel aus einer Primärwicklung 36 und einer Sekundärwicklung 38 besteht. Die Ansteuervorrichtung 32 und die Zündspule 34 liegen innerhalb des eine gemeinsame Baueinheit 28 bildenden Zündmoduls 31. Die beiden in das Zündmodul 31 führenden Anschlussleitungen 13 und 14 des Generators 12 führen in die Ansteuervorrichtung 32 und dienen der gesamten Energieversorgung der Zündschaltung 30. Der Generator 12 ist vorzugsweise als Wechselstromgenerator ausgebildet und gibt - in Abhängigkeit der Anzahl der verwendeten Pole und Wicklungen - ein permanentes Wechselsignal ab.
  • Die Zündspule 34 bildet zusammen mit der Zündkerze 20 einen rechts in Fig. 2 strichliert dargestellten Leistungskreis 35. Nach dem Ausführungsbeispiel ist der Leistungskreis 35 wie folgt aufgebaut:
    Die Zündkerze 20 ist in den Zylinder 8 des Verbrennungsmotors 5 eingeschraubt, so dass sie über ihre Befestigung 44 am Zylinder 8 mit dem Verbrennungsmotor 5 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 5, insbesondere das Kurbelgehäuse 7 bildet das Bezugspotenzial 40 der Zündschaltung 30. An die Zündkerze 20 ist die Hochspannungsleitung 21 angeschlossen, die mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 38 verbunden ist. Das andere Ende der Sekundärwicklung 38 ist über den als insbesondere flexibles Kabel ausgeführten Leitungsabschnitt 33 mit dem Bezugspotenzial 40 verbunden. Die außerhalb des Zündmoduls 31 liegende Zündkerze 20 und die innerhalb des Zündmoduls 31 liegende Zündspule 34, nämlich die Sekundärwicklung 38 der Zündspule 34, bilden den Leistungskreis 35, der über den Leitungsabschnitt 33 zu dem außerhalb des Zündmoduls 31 liegenden Bezugspotenzial 40 geschlossen ist, da die Zündkerze 20 über den Zylinder 8 des Verbrennungsmotors mit dem Bezugspotenzial 40 verbunden ist.
  • Die Sensoranordnung 25, die aus den beiden Sensoren 17 und 18 (Fig. 1) besteht, ist einerseits über den positiven Spannungsanschluss 19 mit dem Zündmodul 31 verbunden; andererseits sind die Signalleitungen 15 und 16 mit dem Zündmodul 31, nämlich mit der Ansteuervorrichtung 32 verbunden, so dass die Ansteuervorrichtung 32 die Sensorsignale auswerten und entsprechend den Ausgangssignalen in die Zündung eingreifen kann. Die Sensoren 17 und 18 (Fig. 1) der Sensoranordnung 25 werden über einen Sensorkreis 37 mit Spannung versorgt. Der Sensorkreis 37 ist wie folgt gebildet:
    Ein Sensor 17, 18 ist über seine Befestigung 42 am Verbrennungsmotor 5, insbesondere am Kurbelgehäuse 7, mit dem Verbrennungsmotor elektrisch verbunden, also mit dem Bezugspotenzial 40. Über den Spannungsanschluss 19 ist ein Sensor ferner mit dem Zündmodul 31, dort mit der Ansteuervorrichtung 32 und der positiven Versorgungsspannung verbunden. Der Sensorkreis 37 wird geschlossen über die Verbindung zwischen der Ansteuervorrichtung 32 und dem Bezugspotenzial 40, wobei diese elektrische Verbindung den Leitungsabschnitt 33 umfasst. Es kann vorteilhaft sein, eine oder beide Signalleitungen 15 bzw. 16 der Sensoren 17, 18 in den Sensorkreis 37 zu integrieren; zweckmäßig sind beide Signalleitungen in den Sensorkreis integriert, so dass nur eine Leitung, die Spannungsleitung 19, zum Zündmodul 31 führt. Dabei wird unter Wegfall einer Sensorleitung das entsprechende Sensorsignal über den Sensorkreis 37, also die Spannungsversorgung zum Zündmodul 31 übertragen, z. B. durch Aufmodulieren des Sensorsignals auf die Spannungsversorgung.
  • Im Betrieb des Verbrennungsmotors stellt der Generator 12 über seine Anschlussleitungen 13 und 14 die notwendige Versorgungsspannung UG zur Verfügung. Die Ansteuervorrichtung 32 steuert die Primärwicklung 36 der Zündspule 34 kurbelwellenwinkelgerecht an, so dass an der Zündkerze 20 jeweils kurz vor OT des Kolbens 9 ein Zündfunken ausgelöst und das im Brennraum 10 verdichtete Gemisch gezündet wird. Der Kolben 9 wird durch den Verbrennungsdruck nach unten beschleunigt und treibt über das Pleuel 11 die Kurbelwelle 6 an. Es erfolgt - wie bei Zweitaktmotoren üblich - das Abströmen der Verbrennungsgase durch einen öffnenden Auslass und das Überschieben neuen brennfähigen Gemischs in den Brennraum 10, welches mit Aufwärtshub des Kolbens 9 erneut verdichtet und wiederum gezündet wird.
  • Die Zündung wird in Abhängigkeit des Kurbelgehäusedrucks und der Kurbelgehäusetemperatur angepasst, wozu die Ansteuervorrichtung 32 mit den Sensoren 17 und 18 verbunden ist.
  • Alle Leitungen zwischen dem Zündmodul 31 und dem Verbrennungsmotor 5 verlaufen über den Schwingspalt 27 und sind daher einer mechanischen Belastung, insbesondere Vibrationen ausgesetzt.
  • Ergibt sich ein Bruch der Hochspannungsleitung 21, ist der Motor nicht mehr lauffähig und bleibt stehen. Fallen aufgrund mechanischer Belastung die Anschlussleitungen 13 und 14 aus, fehlt die Spannungsversorgung und der Verbrennungsmotor 5 bleibt stehen.
  • Fallen die Sensoren 17, 18 z. B. durch Leitungsbruch aus, kann dies von der Ansteuervorrichtung 32 detektiert werden, und die Zündung wird abgeschaltet.
  • Bricht der Leitungsabschnitt 33 und damit die Verbindung zum Bezugspotenzial, können unkontrollierte Hochspannungszustände auftreten, die die Elektronik schädigen könnten. Daher ist gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Leistungskreis 35 und der Sensorkreis 37 den Leitungsabschnitt 33 gemeinsam als Verbindung zum Bezugspotenzial 40 nutzen. Der Leitungsabschnitt 33 ist für die Funktion der Zündung und das Ableiten der Hochspannung zwingend notwendig.
  • Bricht der Leitungsabschnitt 33, ist der Leistungskreis 35 offen; zugleich fällt aber auch die ordnungsgemäße Spannungsversorgung der Sensoranordnung 25, also der Sensoren 17 und 18, aus, da auch der Sensorkreis 37 unterbrochen ist. Hat die Spannungsversorgung der Sensoren 17 und 18 aber kein Bezugspotenzial 40, steigt deren Ausgangssignal auf einen Maximalwert. Dieser Maximalwert ist durch die Größe der Versorgungsspannung bestimmt, deren positiver Anschluss weiterhin auf dem einen Spannungsanschluss 19 der Sensoren 17, 18 liegt. Stellt die Ansteuervorrichtung 32 somit auf beiden Signalleitungen 15 und 16 ein Maximalsignal fest, kann - bevorzugt über einen Algorithmus und durch einen Mikroprozessor ausgewertet - davon ausgegangen werden, dass der Leitungsabschnitt 33, also die elektrische Verbindung des Zündmoduls 31 zum Bezugspotenzial 40 unterbrochen ist. Die Ansteuervorrichtung 32 schaltet die Zündvorrichtung aus; unzulässige Hochspannungszustände können nicht auftreten.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Spannungsanschluss 19 der Sensoren 17, 18 über eine als Freilaufdiode vorgesehene Diode 39 unmittelbar mit dem Bezugspotenzial 40 verbunden. Die Diode 39 ist in Sperrrichtung geschaltet, so dass die Versorgungsspannung gegenüber dem Bezugspotenzial 40 gesperrt ist, also die Versorgungsspannung der Sensoranordnung 25 bzw. deren Sensoren 17 und 18 (Fig. 1) gewährleistet ist. Der Spannungsanschluss 19 der Sensoranordnung 25 bzw. deren Sensoren 17 und 18 (Fig. 1) ist ferner über eine in Sperrrichtung geschaltete Suppressordiode 49 mit der internen Masse des Zündmoduls 31 verbunden, also mit der Masse (Minuspol) des Generators 12. Die Suppressordiode 49 ist in dem Zündmodul 31 integriert, dort insbesondere in der Ansteuervorrichtung 32.
  • Aufgrund eines Defektes im Leistungskreis 35 können undefinierte Hochspannungszustände auftreten, z. B. wegen eines Bruches des als flexibles Kabel ausgeführten Leitungsabschnitts 33, der den Schwingungsspalt 27 (Fig.1) überbrückt. Bei Bruch des Leitungsabschnittes 33 ist nach der Erfindung in wirtschaftlich einfacher Weise der Leistungskreis 35 weiterhin über die Suppressordiode 49 geschlossen, so dass Hochspannungen abfließen können. Die Zündkerze 20 ist mit dem Verbrennungsmotor 5, also mit dem Bezugspotenzial 40 verbunden, mit dem auch der Sensor bzw. die Sensoranordnung 25 in Verbindung steht. Über die in Sperrrichtung geschaltete Freilaufdiode 39 ist der Spannungsanschluss 19 am Bezugspotenzial 40 angeschlossen und über die Suppressordiode 49 mit der internen Masse des Zündmoduls 31 verbunden, an der auch die Sekundärspule 38 angeschlossen ist. Der Spannungskreis (Leistungskreis) ist geschlossen, womit undefinierte Hochspannungszustände in der Zündschaltung vermieden sind; das Bezugspotenzial 40 kann frei von Hochspannung gehalten werden.

Claims (14)

  1. Zündschaltung für einen Verbrennungsmotor, mit einer Zündspule (34) zum Auslösen eines Zündfunkens an einer Zündkerze (20), die in einem Brennraum (10) des Verbrennungsmotors (5) angeordnet ist, und mit einer Ansteuervorrichtung (32) für die Zündspule (34), wobei die Zündspule (34) und die Ansteuervorrichtung (32) in einer gemeinsamen Baueinheit (28) als Zündmodul (31) zusammengefasst sind, das mit einem vom Verbrennungsmotor (5) angetriebenen Generator (12) verbunden ist, und die außerhalb des Zündmoduls (31) liegende Zündkerze (20) und die innerhalb des Zündmoduls (31) liegende Zündspule (34) einen geschlossenen Leistungskreis (35) bilden, der einen Leitungsabschnitt (33) zu einem außerhalb des Zündmoduls (31) liegenden Bezugspotenzial (40) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Zündmodul (31) verbundener Sensor (17, 18) zur Erfassung von Betriebsdaten des Verbrennungsmotors (5) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal dem Zündmodul (31) zugeführt ist, und ein geschlossener Sensorkreis (37) zur Spannungsversorgung des Sensors (17, 18) vorgesehen ist, wobei der Sensorkreis (37) einerseits mit dem Zündmodul (31) und andererseits mit dem Bezugspotenzial (40) verbunden ist, und der Sensorkreis (37) und der Leistungskreis (35) den Leitungsabschnitt (33) als gemeinsame Verbindung zum Bezugspotenzial (40) nutzen, wobei der der Leitungsabschnitt (33) ein Kabel ist.
  2. Zündschaltung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (20) über ihre Befestigung (44) am Zylinder (8) mit dem Bezugspotenzial (40) verbunden ist und der Leistungskreis (35) über den Leitungsabschnitt (33) zum Bezugspotenzial (40) geschlossen ist.
  3. Zündschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsanschluss des Sensors (17, 18) durch eine Befestigung (42) am Verbrennungsmotor (5) mit dem Bezugspotenzial (40) verbunden ist und der Sensorkreis (37) über das Zündmodul (31) und den Leitungsabschnitt (33) zum Bezugspotenzial (40) geschlossen ist.
  4. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsabschnitt (33) ein flexibles Kabel ist.
  5. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (5) eine schwingungserregende Einheit (26) bildet und die Zündschaltung (30) in einer schwingungsentkoppelten Einheit (22) angeordnet ist, wobei der Leitungsabschnitt (33) einen zwischen den Einheiten (22, 26) ausgebildeten Schwingspalt (27) überbrückt.
  6. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17, 18) am Kurbelgehäuse (7) befestigt ist.
  7. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei über den Sensorkreis (37) elektrisch versorgte Sensoren (17, 18) vorgesehen sind und die Ansteuervorrichtung (32) die Sensorsignale auswertet und abhängig von der Auswertung in die Zündung eingreift.
  8. Zündschaltung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (32) die Zündung ausschaltet, wenn beide Sensoren (17, 18) ein gleiches Signal abgeben, insbesondere ein gleiches Maximalsignal abgeben.
  9. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der eine Spannungsanschluss (19) des Sensors (17, 18) über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode (39) mit dem Bezugspotenzial (40) verbunden ist.
  10. Zündschaltung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (39) eine Freilaufdiode ist.
  11. Zündschaltung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungskreis (35) über eine Suppressordiode (49) und den Spannungsanschluss (19) des Sensors (17, 18) mit dem Bezugspotenzial (40) verbunden ist.
  12. Zündschaltung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Suppressordiode (49) in dem Zündmodul (31) angeordnet ist.
  13. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugspotenzial (40) der Verbrennungsmotor (5) oder das Kurbelgehäuse (7) des Verbrennungsmotors ist.
  14. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (5) ein Verbrennungsmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät (1) ist.
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