SE415849B - Tendanleggning for forbrenningsmotor med en magnetgenerator - Google Patents

Description

7800538-6 alstras vid denna kända tändanläggning till en början en mindre och därefter en större positiv spänningshalvvåg i primärströmkretsen.

Inom motorns undre varvtalsområde reagerar tröskelvärdeströmställaren för utlösning av tändförloppet endast vid den större spänningshalvvâ- gen. Eftersom med stigande varvtal även spänningarna i primärström- kretsen ökar, reagerar tröskelvärdeströmställaren inom det övre varv- talsområdet redan vid uppträdande av den föregående mindre spännings- halvvågen. Tändtidpunkten förskjutes därför vid det s.k. språngvarv- talet med ett fast belopp i riktning mot tidig tändning.

Verkningsgraden hos förbränningsmotorer, som arbetar under be- lastning inom ett stort varvtalsområde, är ogynnsam vid denna tändan- läggning isynnerhet inom det mittre varvtalsområdet, eftersom tändtid- punkt-förskjutningskurvan ej kan anpassas till kraven inom detta om- råde. Vidare är det ofördelaktigt, att för alstring av de båda spän- ningshalvvågorna med olika amplitud extra åtgärder erfordras i primär- strömkretsen.

Uppfinningen är därför baserad på uppgiften att utveckla en tändanläggning med möjligast konstanta tändtidpunkt-förskjutningskur- va, varvid denna tändanläggning skall kunna anpassas till förbrännings- motorns krav och framställas med så få komponenter som möjligt och som arbetar tillförlitligt över motorns hela varvtalsomrâde.

Enligt uppfinningen löses denna uppgift genom att en av ett motstånd och en kondensator bestående seriekoppling i och för varv- talsberoende förskjutning av tändtidpunkterna är parallellkopplad med omkopplingselementets styrsträcka. I Till följd av uppfinningen uppnås fördelen, att för förskjut- ning av tändtidpunkterna inom motorns hela varvtalsområde endast en av magnetgeneratorn alstrad halvvåg i primärspänningen erfordras för varje tändförlopp, så att tändanläggningens uppbyggnad har kunnat för- enklas. Till följd av RC-kretsen parallellt med styrsträckan i tänd- transistorn styres denna före utlösning av tändningen vid stigande varvtal mindre kraftigt in i bottningsområdet, så att kortslutnings- strömmen i primärströmkretsen begränsas och primärspänningen därmed ökas. Till följd av denna ökning av primärspänningen utlöses tändnin- gen med stigande varvtal tidigare medelst tröskelvärdeströmställaren.

Genom lämplig dimensionering och anpassning av RC-kretsen till övri- ga komponenter i tändanläggningen blir det möjligt att åstadkomma önskad tåndtidpunkt-förskjutningskurva. I och för uppnâende av så fullständig förbränning som möjligt kan tändtidpunkten vid tomgång ligga inom området för den övre dödpunkten, medan tändtidpunkten för- 3 7800538-6 skjutes vid överskridandet av ett bestämt varvtal till en början språngartat och därefter konstant vid stigande varvtal i riktning mot tidig tändning, vilket kan genomföras genom att seriekoppla ett varv- talsberoende omkopplingselement med RC-kretsen, så att denna krets blir verksam först vid överskridande av det s.k. språngvarvtalet.

Uppfínningen beskrives närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning, där fig. 1 visar tändanläggningen enligt upp- finningen med en magnetgenerator för alstring av tändenergi, fig. 2 tändtidpunkt-förskjutningskurvan för tändanläggningen enligt fig. 1, fig. 3 en del av den i fig. 1 visade tändanläggningen med ett varv- talsberoende omkopplingselement och fig. 4 motsvarande del av tändan- läggningen enligt fig. 1 med en i beroende av varvtal styrbar tran- sistor.

I fig. 1 visas kopplingsschemat för en tändanläggning för en encylindrig förbränningsmotor, som samverkar med en magnettändgene- rator 10. Generatorn 10 är försedd med ett roterande magnetsystem 11, som omfattar en mellan två polskor anordnad permanentmagnet 11a och som är anordnat på ytterperiferin på t.ex. ett svänghjul på den ej visade motorn. Magnetsystemet 11 samverkar med ett på motorns hölje anordnat tändankare 12, som samtidigt verkar såsom tändspole och.är försett med en primärlindning 13a och en sekundärlindning 13b. Sekun- därlindningen är via en tändkabel 14 förbunden med ett tändstift 15 på motorn. Primärlindningen 13a är förbunden med en primärströmkrets, i vilken en npn-tändtransistor 16 är inkopplad såsom omkopplingssträc- ka. Transistorn 16 är Darlington-kopplad och dess kollektor är för- bunden med en jordad ände av lindningen 13a, medan dess emitter via en diod 17 är förbunden med primärlindningens 13a andra ände. Den såsom skydd gentemot motström inkopplade dioden 17 är polariserad i samma ledriktning som omkopplingssträckan i transistorn 16. För att skydda transistorn 16 mot allt för höga spänningar är dess omkopplings- sträcka shuntad av en zenerdiod 18, varvid basen i transistorn 16 via ett motstånd 19 är förbunden med dess kollektor. Den mellan basen och emittern i transistorn 16 bildade styrsträckan är förbunden med ett styrsteg, vars styrströmställare i form av en styrtransistor 20 av npn-typ är parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 16. Basen i transistorn 20 är via ett motstånd 21 förbundenlmed en med primär- lindningen 13a parallellkopplad kopplingsgren i styrsteget, som inne- håller en såsom tröskelvärdeströmställare tjänstgörande zenerdiod 22.

I denna kopplingsgren är dessutom ett motstånd 23 och en kondensator 24 inkopplade, vilka är seriekopplade med dioden 22. Kondensatorn 24 : '7-800538-6 är parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 20 med basmot- ståndet 21. Med kondensatorn 24 är en avkopplingsdiod 25 parallell- kopplad, som liksom dioden 22 är polariserad i ledriktningen för de ej för tändning erforderliga halvvågorna från generatorn 10. Primär- lindningen 13a på tändankaret 12 är vidare shuntad av en seriekopp- ling av ett motstånd 26 och en diod 27, som pâverkas i spärriktning- en av de för tändning erforderliga halvvågorna. Genom inställning av motståndet 26 eller genom lämpligt val av ett eller flera motstånd i stället för motståndet 26 kan de för tändning ej erforderliga halv- vågorna dämpas.

I och för varvtalsberoende förskjutning av tändtidpunkten är en av ett motstånd 29 och en härmed seriekopplad kondensator 30 be- stående RC-krets 28 parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 16 och den med emittern i denna transistor förbundna dioden 17.

Tändtidpunkt-förskjutningskurvan, som kan uppnås med denna tändanläggning, visas i fig. 2 inom motorns hela varvtalsomrâde.

Vid tomgång bör tändtidpunkten med hänsyn till avgasbestämmelser och till stabil tomgång ligga i det närmaste 200 med axelvridning (KW) före den övre dödpunkten för kolven, dvs ® = +20°KW. Med stigande varvtal bör tändtidpunkten med hänsyn till motorns verkningsgrad förskjutas kontinuerligt i riktning mot tidig tändning och inom det övre varvtalsområdet ligga upp till maximalt 280 med axelvridning före den övre aöapunkten, dvs <1~ = +2a°Kw.

Den i fig. 1 visade tändanläggningen möjliggör den i fig. 2 visade kurvan och dess verkningssätt förklaras närmare nedan. Vid drift av motorn alstras medelst det roterande magnetsystemet 11 i primärlindningen 13a på tändankaret 12 positiva och negativa spän- ningshalvvågor. Sett från lindningens 13a jordade anslutning dämpas de positiva spänningshalvvågorna via dioden 27 och motståndet 26 så mycket, att övriga komponenter i tändanläggningen ej kan skadas av spänningstopparna. De negativa spänningshalvvågorna användes för alstring av tändenergi och för utlösning av tändningen. Med början av varje negativ spänningshalvvåg flyter till en början styrström via motståndet 19 till styrsträckan i tändtransistorn 16 och omstäl- ler denna till ledande tillstånd. Via omkopplingssträckan i transis- torn 16 kan nu primärström flyta. Om primärspänningen härvid uppnår ett tröskelvärde av ca 4 volt hos zenerdioden 22, blir denna ledande och börjar styrström flyta genom motståndet 23 för uppladdning av kondensatorn 24. Dioden 25 är härvid polariserad i spärriktningen.

Vid tändtidpunkten uppnår styrspänningen över kondensatorn 24 styr- 7800538-6 transistorns 20 reaktionsspänning, vars bas via motståndet 21 är förbunden med kondensatorn 24. Styrtransistorn blir härigenom ström- ledande och dess omkopplingssträcka shuntar nu styrsträckan i transis- torn 16, så att denna spärras omedelbart. Primärströmmen brytes häri- genom språngartat, så att spänningspulser induceras i primärlindningen 13a och i sekundärlindningen 13b. Högspänningspulsen i sekundärlind- ningen 13b alstrar härvid en tändgnista vid tändstiftet 15. Eftersom motståndet 21 vid basen i transistorn 20 fördröjer kondensatorns 24 urladdning och eftersom vidare den i lindningen 13a uppträdande spän- ningspulsen även via dioden 22 överföres till basen i transistorn 20, säkerställas, att transistorn 16 kvarstår i spärrtillstând under hela tändförloppet, eftersom dess styrsträcka är shuntad av den ledande omkopplingssträckan i transistorn 20. Spänningspulsen i primärlindnin- gen 13a begränsas dessutom medelst dioden 18 till ca 300 volt.

Till följd av magnetgeneratorns uppbyggnad tidsfördröjes med stigande varvtal den för tändning avsedda negativa spänningshalvvågen.

Men eftersom spänningshalvvågen samtidigt stiger brantare med stigan- de varvtal, blir tändtídpunkten i det närmaste konstant inom det mitt- re varvtalsområdet utan speciella åtgärder. I och för förbättring av motorns verkningsgrad erfordras emellertid med stigande varvtal för- skjutning av tändtidpunkten i riktning mot tidigare tändning, vilket uppnås medelst RC-kretsen 28 i den i fig. 1 visade kopplingsanordnin- gen. Denna krets 28 utgör ett frekvensberoende motstånd, vars motstånds- värde avtar med stigande varvtal och därmed med stigande frekvens.

Detta har till följd, att spänningen vid basen i tändtransistorn 16 med stigande varvtal varje gång reduceras före tändtidpunkten, så att transistorn 16 härigenom styres mindre kraftigt in i bottningsområdet.

Den genom transistorn 16 flytande kortslutningsströmmen vid primär- strömkretsen begränsas härigenom och ökas primärspänningen. Till följd av denna ökning av primärspänningen uppnås diodens 22 tröskelvärde snabbare och utlöses därmed tändförloppet tidigare.

Fig. 2 visar förloppet för tändtidpunkten i beroende av mo- torns varvtal. Genom motsvarande anpassning av RC-kretsen 28 till de övriga komponenterna i kopplingen enligt fig. 1 kan den i fig. 2 visade kursen anpassas till motorns aktuella krav. Om förutom den konstanta förskjutningen av tändtidpunkten extra sänkning av tänd- tidpunkten är önskvärd eller erfordras inom tomgångsområdet, kan det- ta utföras genom s.k. språngförskjutning, som kan uppnås medelst en koppling enligt fig. 3 och 4. I dessa figurer visas endast den med de extra kopplingselementen försedda delen av kopplingen enligfl fig. 1. 7800533-6 Fig. 3 visar en kopplingsanordning med ett med RC-kretsen 28 seriekopplat, varvtalsberoende omkopplingselement 31. Detta element 31 bryter inom det undre varvtalsområdet, så att kretsen 28 ej kan ge upphov till någon förskjutning av tändtidpunkten i riktning mot tidig tändning. Vid ett överskridande av språngvarvtalet sluter ele- mentet 31, så att kretsen 28 nu är fullt verksam och åstadkommer sprângartad tändtidpunktförskjutning i riktning mot tidig tändning.

Vid ytterligare stigande varvtal sker sedan den konstanta förskjut- ningen i riktning mot tidig tändning till följd av det i beroende av frekvensen avtagande motståndet hos kretsen 28.

Fig. 4 visar ytterligare en utföringsform med det varvtalsbe- roende omkopplingselementet i form av en transistor 31a av npn-typ.

Med bas-emittersträckan i transistorn 31a är en kondensator 32 paral- lellkopplad, som å ena sidan tillsammans med emittern i transistorn 31a via primärströmkretsen är förbunden med den ena änden av primär- lindningen 13a och å andra sidan via ett motstånd 33 med primärström- kretsen med den andra änden av lindningen 13a på magnetgeneratorn 10.

Motståndet 33 är härvid seriekopplat med en avkopplingsdiod 34 för att förhindra uppladdning av kondensatorn 32 medelst de positiva spän- ningshalvvågorna. Kondensatorn 32 är härvid förbunden med basen i transistorn 31a via ett motstånd 35 och en härmed seriekopplad diod 36. Ett urladdningsmotstånd 37 är parallellkopplat med kondensatorn 32. Inom motorns undre varvtalsområde styres transistorn 31a ej till ledande tillstånd, eftersom till följd av dimensioneringen av mot- ståndet 33 och kondensatorn 32 denna ej uppladdas till tillräcklig spänning. Dessutom kan kondensatorn 32 efter den negativa spännings- halvvågens upphörande urladdas fullständigt via motståndet 37. Först vid stigande varvtal ökar laddningsspänningen över kondensatorn 32 till följd av den varvtalsberoende stigande primärspänningen före tändtidpunkten. Efter ett överskridande av språngvarvtalet urladdas nu kondensatorn 32 ej längre fullständigt mellan spänningshalvvâgorna via motståndet 37 och stiger spänningen redan före tändtidpunkten så mycket, att den via motståndet 35 och dioden 36 omställer transistorn 31a till ledande tillstånd. RC-kretsen 28 blir nu verksam, i det att den åstadkommer språngförskjutning av tändtidpunkten i riktning mot tidig tändning med anslutande konstant förskjutning vid ytterligare stigande varvtal hos motorn.

Claims (6)

7800538-6 Patentkrav

1. Tändanläggning för förbränningsmotor med en magnetgenera- tor, omfattande ett tändankare (12), som samverkar med ett av motorn drivet, roterande magnetsystem (11) och med vars ena lindning (13a) primärströmkretsen för en tändspole är förbunden, vars sekundärlind- ning (13b) är förbunden med minst ett tändstift (15), varvid i pri- märströmkretsen ett elektroniskt omkopplingselement (16) är inkopplat, som vid tändtidpunkten bringas från led- till spärrtillstând medelst ett styrsteg genom att spänningen i primärströmkretsen via en med tändankarets lindning (13a) parallellkopplad kopplingsgren med en tröskelvärdeströmställare (22) och en härmed förbunden styrströmstäl- lare (20) inverkar på omkopplingselementet (16), k ä n n e t e c k - n a d av att en av ett första motstånd (29) och en första kondensa- tor (30) bestående seriekoppling (28) i och för varvtalsberoende för- skjutning av tändtidpunkterna är parallellkopplad med omkopplings- elementets (16) styrsträcka.

2. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett varvtalsberoende omkopplingselement (31; 31a) är seriekopp- lat med seriekopplingen (28).

3. Anläggning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att det varvtalsberoende omkopplingselementet är en transistor (31a) med vars bas-emittersträcka en andra kondensator (32) är parallellkopp- lad, som tillsammans med transistorns emitter är förbunden med den ena änden av en generatorlindning (13a), vars andra ände via ett and- ra motstånd (33) är förbunden med kondensatorn.

4. Anläggning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det andra motståndet (33) är seriekopplat med en avkopplingsdiod (34).

5. Anläggning enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att den andra kondensatorn (32) är förbunden med transistorns (31a) bas via ett tredje motstånd (35) och en diod (36).

6. Anläggning enligt krav 3, 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d av ett med den andra kondensatorn (32) parallellkopplat urladd- ningsmotstând (37). ANFÖRDA PUBLIKATIONER: