SE427949B - Tendanleggning for forbrenningsmotor med en magnetgenerator - Google Patents

Description

7ö01796-9 lare.

En genom tyska publiceringsskriften 2 261 156 känd tändanläggning av denna art styres vid början av en positiv spänningshalvvâg i primär- strömkretsen tändtransistorn medelst denna spänning till en början till strömledande tillstånd, så att en primärström flyter, som i tändankaret på magnetgeneratorn ger upphov till ett kraftigt magne- tiskt fält. Inom omrâdet för spänníngshalvvågens toppvärde överföres därefter denna spänning via en tröskelvärdeströmställare till en styr- strömställare, som omedelbart spärrar tändtransistorn, så att primär- strömmen brytes och en högspänníngspuls följaktligen alstras i tänd- ankarets sekundärströmkrets, varvid denna puls vid tändstiftet resul- terar í en tändgnista. I och för språnginställning av tändtidpunkten alstras vid denna kända tändanläggning till en början en mindre och därefter en större positiv spänningshalvvåg i primärströmkretsen.

Inom motorns undre varvtalsområde reagerar tröskelvärdeströmställa- ren för utlösning av tändförloppet enbart vid den större spännings- halvvågen. Eftersom spänningarna i primärströmkretsen ökar med stigan- de varvtal, reagerar inom det övre varvtalsområdet tröskelvärdeström- ställaren redan, när den framförvarande mindre spänningshalvvågen uppträder. Tändtidpunkten förskjutes därför vid det s.k. sprângvarv- talet till ett fast belopp i riktning mot tidig tändning.

Eftersom tändanläggningar för mindre förbränningsmotorer med hänsyn till pris och utrymme måste hållas så små som möjligt, användes för alstring av tändenergin en permanentmagnet i ett roterande och av motorn drivet sväng- eller fläkthjul, vars polskor samverkar med ett vid motorn fäst ankare med U- eller E-formad järnkärna. För att vid dylika tändanläggningar erhålla de för språnginställning erforderli- ga tvâ.efter varandra följande positiva halvvâgorna, måste primär- spänningen likrïktas medelst dioder för hög effekt. Dessutom måste den första halvvågen vara mindre än den efterföljande, för vilket ändamål ytterligare dämpningsmedel erfordras, medelst vilka eventuellt det s.k. språngvarvtalet är inställbart, dvs varvtalet, vid vilket tändtidpunkten ändras i riktning mot tidig tändning. Ytterligare en nackdel med den kända lösningen består däri, att tändvínkeln, med vil- ken tändningen förskjntes språngartat vid uppnående av språngvarvta-. en let, i första hand bestämmes av dimensionerna hos jarnkärnan och polskorna på permanentmagneten och därför ej kan anpassas till dens för tillfället aktuella motorns krav. ' 7801796-9 Uppfinningen är baserad på uppgiften att utveckla en tändanläggning med enklast möjliga sprângförskjutníng av tändtidpunkten, som kan anpassas till motorns krav och har enkel uppbyggnad och arbetar tillförlitligt inom omrâdet för motorns språngvarvtal.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att i och för varvtals- beroende sprângförskjutning av tändtidpunfkterna det med styrström- ställarens styringång förbundna tidskonstantsteget innehåller ett varvtalsberoende omkopplingselement, som vid överskridande av ett bestämt motorvarvtal reducerar tidskonstantstegets tídskonstant.

Denna tändanläggníng har i jämförelse med den kända anordningen för- delen, att i och för språnginställning av tändtidpunkten inom omrâ- det för motorns språngvarvtal enbart en av magnetgeneratorn alstrad halvvåg i primärspänningen erfordras för varje tändförlopp. så att tändanläggningens uppbyggnad kan förenklas. Till följd av det varv- talsberoende omkopplingselementet reduceras tidskonstanten för det tändningsutlösande tidskonstantstegeti Tändtransistorn bringas häri- genom tidigare till spärrtillstånd. Genom lämplig dimensionering och anpassning av den varvtalsberoende strömställaren till övriga kompo- nenter i tändanläggningen blir det möjligt att utföra önskad språng- ínställníng av tändtidpunkten.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning, där fig. l visar tändanläggningen enligt uppfinningen med en magnetgene- rator för alstring av tändenergi, fig. 2 tändtidpunkt-förskjutningskurvan för den i fig. 1 visade an- läggningen och fig. 3 en del av tändanläggningen enligt fig, 1 med tvâ zenerdioder och två RC-seríekretsar såsom tidskonstantsteg.

I fig. l visas kopplíngsschemat för en tändanläggning för en förbrän- ningsmotor med en cylinder, varvid motorn samverkar med en magnetge- nerator 10, som är försedd med ett roterande magnetsystem ll, som omfattar en mellan tvâ polskor anordnad permanentmagnet lla och som är anordnad vid ytterperiferin på ett sväng- eller fläkthjul på den ej visade motorn. Magnetsystemet ll samverkar med ett på motorns höl- je anordnat tändankare 12, som samtidigt verkar såsom tändspole och är försett med en primärlíndning l3a och en sekundärlindning 13b.

Sekundärlindningen är via en tändkabel 14 förbunden med ett tändstift e 7801796-9 på motorn. Primärlindningen l3a på tändankaret 12 är förbunden med en prímärströmkrets, i vilken såsom omkopplingssträcka en npn- ledande tändtransistor 16 är inkopplad. Transistorn 16 är Darling- ton-kopplad, varvid kollektorn i transistorn via en diod 17 är för- bunden med en jordad ände av primärlindningen l3a och emittern är förbunden med líndningens l3a andra ände. Den såsom skydd mot back- ström tjänstgörande dioden 17 är poleriserad i samma ledriktníng som omkopplingssträckan i transistorn 16. För att skydda transistorn 16 gentemot alltför höga spänningar är dess omkopplingssträcka shun- tad av en zenerdiod 18. Basen i transistorn 16 är via ett motstånd 19 förbunden med transistorns kollektor. Den mellan basen och emittern bildade styrsträckan i transistorn 16 är förbunden med en styrkopp- ling, vars styrströmställare i form av en npn-ledande styrtransistor är parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 16. Basen i transistorn 20 är via ett motstånd 21 och en diod 25 förbunden med en med lindningen l3a parallellkopplad kopplingsgren av styrkopplingen, som innehåller en såsom tröskelvärdeströmställare arbetande zenerdíod 22. I denna kopplingsgren är dessutom en seriekoppling av ett mot- stånd 25 och en kondensator 24 inkopplad, som är seriekopplad med dio- den 22. Kondensatorn 24 är parallellkopplad med styrsträckan i tran- sistorn 20 med basmotståndet Zl. Primärlindningen 13a på tändankaret 12 är'vidare shuntad av en seriekopplíng bestående av ett motstånd 26 och en diod 27, som påverkas i spärriktning av de för tändning erforderliga halvvâgorna från generatorn 10. Genom inställning av mot- ståndet 26 eller genom lämpligt val av ett eller flera motstånd i stället för motståndet 26 kan de för tändning ej erforderliga halv- vågorna från magnetgeneratorn dämpas.

I och för varvtalsberoende sprângförskjutning av tändtidpunkten in- går i styrströmkretsen i tändanläggningen ett tídskonstantsteg 28, som är seriekopplat med den såsom tröskelvärdeströmställare arbetan- de dioden 22 och förbundet med basen i styrtransistorn 20. Steget 28 innehåller förutom kondensatorn 24 i den första seriekopplingen 23, 24 en npn-ledande transistor 29 såsom varvtalsströmställare, som vid överskridande av ett bestämt varvtal hos motorn reducerar stegets 28 tidskonstant. Med kondensatorn 24 i den första sèmiekopplingen är ytterligare en sériekoppling av ett motstånd SD och en'kondensator 31 parallellkopplad via omkopplingssträckan i transistorn 29. Basen i transistorn 29 är via ett motstånd 32 förbunden med jord, medan 7801796-9 bas-emitter-sträckan är shuntad av omkopplingssträckan i ytterligare en transistor 33 av npn-typ. Basen i denna transistor 33 är via ett motstånd 34 förbunden med ytterligare en med líndníngen l3a på tänd- ankaret 12 parallellkopplad kopplingsgren, i vilken en andra tröskel- värdeströmställare i form av en zenerdiod 35 är inkopplad, som är seriekopplad med en avkopplíngsdiod 36 och med en tredje seriekopp- ling, bestående av ett motstånd 37 och en kondensator 38. Styrsträc- kan i transístorn 33 är härvid via motståndet 34 paraflellkopplad med kondensatorn 38 i den tredje seriekopplingen.

I fig. 2 visas den tändtidpunkt-förskjutningskurva, som kan uppnås medelst denna tändanläggning inom motorns hela varvtalsomrâde. Vid tomgång skall tändtídpunkten med hänsyn till avgasbestämmelser och stabilt tomgångsbeteende ligga ca 20° vevaxelvridníng (KW) före kol- vens övre dödpunkt, dvs y9= +20° KW. Med stigande varvtal fördröjes tändtidpunkten något till följd av magnetgeneratorns 10 ankarreak- tion. Vid ca 5000 r/m sker då språngartad förskjutning av tändtíd- punkten till ca 29° KW före den övre dödpunkten och fördröjes däref- ter åter med stigande varvtal. Tändanläggningen möjliggör denna tänd- tidpunkt-förskjutningskurva och dess verkningssätt beskrives närmare nedan. Vid drift av motorn alstras medelst det roterande magnetsyste- met ll i primärlindningen 13a på tändankaret 12 positiva och negativa spänningshalvvågor. Sett från den jordade anslutningen på primärlind- ningen l3a dämpas de positiva spänningshalvvågorna via dioden 27 och motståndet 26 så mycket, att övriga komponenter i tändanläggningen ej utsättes för skador till följd av spänningstoppar. De negativa spänningshalvvågorna erfordras för alstring av tändenergi och utlös- ning av tändningen. Med början av varje negativ spänningshalvvåg fly- ter till en början styrström via motståndet 19 till styrsträckan i tändtransistorn lö och omställer denna till ledande tillstånd. Via omkopplingssträckan i transístorn lö kan nu primärström flyta. Om primärspänningen härvid uppnår zenerdiodens 22 tröskelvärde av ca 4 V, blir denna ledande och börjar via motståndet 23 styrström flyta, som uppladdar kondensatorn 24. Eftersom transístorn 29 även blir ledande via basmotstândet 32, uppladdas dessutom kondensatorn 31. Vid tänd- _ tidpunkten uppnår styrspänningen över kondensatorn 24 reaktionsspän- ningen för styrtransistorn 20, vars bas via motståndet 21 är förbun- den med kondensatorn 24. Styrtransistorn 20-blir därmed ledande och dess omkopplingssträcka shuntar nu styrsträckan í tändtransistorn 16, så att denna spärras omedelbart. Primärströmmen brytes härigenom 7801796-9 plötsligt, så att spänningspulser induceras både i primärlindningen l3a och i sekundärlindningen l3b. Högspänníngspulsen i lindningen l3b alstrar härvid en tändgnísta vid tändstiftet 14. Eftersom motståndet 21 vid basen i styrtransistorn 20 fördröjer urladdningen av kondensa- torerna 24 och 31 och eftersom vidare den i primärlindningen l3a upp- trädande spänningspulsen även via dioden 22 tillföres basen i styr- transistorn 20, säkerställes, att tändtransistorn 16 kvarstår i spärr- tillstånd under hela tändförloppet genom att dess styrsträcka är shun- tad av transistorns 20 ledande omkopplingssträcka. Spänningspulsen i primärlindningen 13a begränsas dessutom av zenerdioden 18 till ca 300 V.

Till följd av magnetgeneratorns ankarreaktion tidsfördröjes med sti- gande varvtal de för tändning avsedda negativa spänningshalvvâgorna.

Men eftersom spänningshalvvågen samtidigt stiger brantare med stigan- de varvtal, blir fördröjningen av tändtidpunkten obetydlig inom det mittre varvtalsomrâdet utan särskilda åtgärder. För förbättring av motorns verkningsgrad erfordras emellertid förskjutning av tändtid- punkten mot tidigare tändning med stigande varvtal, vilket uppnås me- delst den i kopplingsanordningen enligt fig. l ingående transistorn 29. Vid ledande transistor 29 bildar kondensatorn Sl tillsammans med motståndet 30 en parallellgren till kondensatorn 24, så att tidskons- tantsteget 28 har jämförelsevis stor tidskonstant med hänsyn till styrningen av styrtransistorn 20. Vid uppnående av det s.k. språng- varvtalet för motorn uppnås nu varje gång före utlösning av tändnin- gen även zenerdiodens 55 tröskelspänning av ca S-V, så att ström urladdar kondensatorn 38 via dioderna 36 och 35 och motståndet 37.

Så snart kondensatorspänningen nu uppnår reaktionsspänningen för tran- sistorn 33, omställes denna till ledande tillstånd och överbryggar dess omkopplingssträcka styrsträckan i transistorn 29. Transistorn 29 övergår härigenom till spärrtillstånd, så att parallellgrenen med kondensatorn 31 till kondensatorn 24 omkopplas. Kondensatorn 31 är nu ej längre verksam, så att tidskonstantstegets 28 tidskonstant re- duceras. Kondensatorn 24 uppladdas nu väsentligt snabbare via motstån- det 23 och zenerdioden 22 och följaktligen omställes även styrtran- sistorn 20 väsentligt tidigare till ledande tillstånd medelst kon- densatorspänningen. Enligt fig, 2 förskjutes på detta sätt ändtidpunk- ten med ca 4° vevaxelvinkel i riktning mot tidigare tändning vid ett varvtal hos motorn av ca 5000 r/m. _ I ...,.. -..__ ...__ ...,.....- _.._.__,__..._.._._... ,..... '7801796-9 Efter avslutat tändförlopp urladdas kondensatorn 38 via motståndet 34 och styrströmmen i transistorn 33 så mycket, att transístorn 33 åter spärrar. Samma förlopp upprepas med varje omloppsvarv hos vev- axeln. Så snart det s.k. sprângvarvtalet åter underskrides, förhind- rar zenerdíoden 35, att kondensatorn 38 uppladdas och att kondensa- torn 31 därmed frånkopplas, före utlösning av tändningen medelst transistorerna 33 och 29. Inom det undre Varvtalsområdet ökas därför tidskonstanten hos steget 28 medelst kondensatorn 31 och återställes därmed tändtidpunkten åter med ca 40 vevaxelvinkel i riktning mot senare tändning. Det i fig. 2 visade förskjutningssprånget kan in- ställas i beroende av anpassning av kondensatorn 31 och motståndet till kondensatorn 24 och motståndet 23 med hänsyn till sina värden, medan språngvarvtalet kan anpassas till motorns för tillfället aktu- ella krav genom anpassning av zenerdioden 35 till övriga komponenter í den i fig. 1 visade kopplingen, i synnerhet till motståndet 37 och kondensatorn 38.

Pig. 3 visar ett avsnitt av den i fig. 1 visade tändanläggningen, var- vid emellertid tidskonstantsteget 40 är uppbyggt på annat sätt än det i fig. l visade steget 28. Tidskonstantsteget 40 innehåller den i fig. 1 visade renerdioden 22 med härmed seriekopplade motstånd 23 och kondensator 24, som via motståndet Zl och dioden 25 är förbunden med basen i styrtransístorn 20. Härutöver innehåller steget 40 en andra zenerdiod 41, som är seriekopplad med ett motstånd 42 och en konden- sator 43, som via ett motstånd 44 och en diod 45 även är förbunden med basen i transistorn 20. Genom motsvarande dimensionering av motståndet 23 och kondensatorn 24 är tidskonstanten för denna seriekoppling vald större än tidskonstanten för seriekopplingen med motståndet 42 och kondensatorn 43. Zenerdiodens 22 tröskelvärde uppgår till ca 4 V och zenerdiodens 41 tröskelvärde till ca 5 V. De båda kondensatorerna 24 och 43 är shuntade via var sin diod 46, 47 för de positiva halvvågor- na från magnetgeneratorn. Medelst dioderna 25 och 45 är de båda RC- kretsarna avkopplade från varandra.

Tändanläggníngen med tidskonstantsteget 40 har sådant verkningssätt, att inom det undre varvtalsområdet, såsom redan förklarats, med ledning av fig. 1, kondensatorn 24 uppladdas vid_överskridande av diodens 22 tröskelvärde och styr transistorn 20 till ledande tillstånd vid uppnående av densammas reaktíonsspänning, så att tändtransistorn 16 spärras för utlösning av tändning. Först vid uppnâende av det s.k. 7801796-9 sprângvarvtalet uppladdas även kondensatorn 43 via zenerdioden 41.

Till följd av den mindre tídskonstanten sker härvid uppladdníngen väsentligt snabbare, så att aktíveríngen av styrtransistorn 20 via motståndet 44 och díoden 45 sker tidigare med det önskade beloppet av ca 4° vevaxelvínkel, På detta sätt kan även med en tändanläggning enligt fig.p3 den i fig. 2 visade kurvan för tändtídpunkten med ett förskjutníngssprâng uppnås, i det att tidskonstanten för steget 40 vid överskridande av ett bestämt motorvarvtal reduceras genom den såsom varvtalsströmställare arbetande zenerdioden 41.

Uppfinningen är ej begränsad till de beskrivna utföringsformerna, eftersom tidskonstantsteget och varvtalsströmställaren för inverkan på tidskonstantstegets tïdskonstant kan vara uppbyggda på annat sätt.

Härvid är det även möjligt, att tídskonstanten för tídskonstantsteget nédbringas till noll vid överskridande av ett bestämt motorvarvtal, i det att styrtransístorn 20 omedelbart styres till ledande tillstånd.

Claims (8)

?801796~9 Patentkrav

1. Tändanläggning för förbränningsmotor med en magnetgene- rator (10), som är försedd med ett tändankare (12), som samverkar med ett av motorn drivet, roterande magnetsystem (11), med en med anläggningens primärströmkrets förbunden lindning (13a) på ankaret (12) och med en sekundärström- krets, med vilken minst ett tändstift (15) är förbundet, med ett i primärströmkretsen inkopplat elektroniskt om- kopplíngselement (16), som medelst ett styrsteg vid tänd- tidpunkter är överförbart från led- till spärrtíllstånd genom att spänningen i primärströmkretsen påverkar omkopp- lingselementet (16) via en med tändankarets (12) lindning (15a) parallellkopplad kopplingsgren av styrsteget med ett tidskonstantsteg (29; H1), en tröskelvärdeströmställare (22) och en härmed förbunden styrströmställare (20), k ä n- n e t e c k n a d av att i och för varvtalsberoende språng- förskjutning av tändtídpunkterna det med styrströmställa- rens (20) styringång förbundna tídskonstantsteget (28; H0) innehåller ett varvtalsberoende omkopplingselement (29; H1), som vid överskridande av ett bestämt motcrvarvtal re- ducerar tidskonstantstegets tidskonstant.

2. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tidskonstantsteget (28) innehåller en första seriekoppling av ett motstånd (23) och en kondensator (24), med vilken kondensator en andra seriekoppling av ett motstånd (50) och en kondensator (31) är parallellkopplad via det varvtals- beroende omkopplingselementet (29).

3. Anläggning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att styrsträckan i den såsom transistor (20) utformade styrström- ställaren via ett motstånd (21) är parallellkopplad med kon- densatorn (24) i den första seriekopplingen.

4. U. Anläggning enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a d av att det varvtalsberoende omkopplingsele- mentet är en transistor (29), vars omkopplingssträcka är seriekopplad med den andra seriekopplingen (30, 51) och vars 7801796-9 10 _,_ _ _ ,,_ _ U _-, styrsträcka är shuntbar i beroende av varvtal medelst ytter- ligare en transistor (33).

5. Anläggning enligt krav H, k ä n n e t e c k n a d av att den ytterligare transistorn (33) med sin bas är förbunden med en andra tröskelvärdeströmställare (35) med högre tröskel- värde än den första tröskelvärdeströmställaren (22).

6. Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den andra tröskelvärdeströmställaren är en zenerdiod (35), som i en med tändankarets (12) lindning (13a) parallellkopp- lad gren är seriekopplad med en tredje seriekoppling av ett motstånd (37) och en kondensator (38).

7. Anläggning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att styrsträckan i den ytterligare transistorn (33) via ett motstånd (3ü) är parallellkopplad med kondensatorn (38) i den tredje seriekopplingen.

8. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tidskonstantsteget (H0) omfattar en första med en förs- ta zenerdiod (22) seriekopplad seriekoppling av ett motstånd (23) och en kondensator (24) med större tidskonstant och en andra med en andra,aenerdiod (H1) seriekopplad seríekopplíng av en kondensator, (7123). och ett motstånd (Lizjomää míndrefiäskøn. stant och att dessa seríekopplingar är avkopplade från varand~ ra medelst dioder (25, H5) och förbundna med styringången på estyrströmställaren (20).