SE428142B - Tendanleggning for forbrenningsmotor med en magnetgenerator - Google Patents

Description

g7so1797-vi omkopplingselementet i prímärströmkretsen.

Vid en genom tyska publiceringsskriften_2 261 156 känd tändanläggning av denna art styres vid början av en positiv spänningshalvvåg i pri- märströmkretsen tändtransistorn medelst denna spänning till en början till ledande tillstånd, så att prímärström flyter, som i magnetgenera- torns tändankare alstrar ett kraftigt magnetiskt fält. Inom området för spänníngshalvvågens toppvärde matas sedan denna spänning via en tröskelvärdeströmställare till en stvrströmställare, som omedelbart spärrar tändtransistorn, så att primärströmen brytes och följaktli- gen en högspänningspuls alstras i tändankarets sekundärströmkrets, som vid tändstiftet resulterar i en tändgnista; I och för sprângför- skjutning av tändtïdpunkten alstras vid denna kända tändanläggning till en början en mindre och därefter en större, positiv spänningshalv- våg i primärströmkretsen. Inom motorns undre varvtalsomrâde reagerar tröskelvärdeströmställaren för utlösning av tändförloppet endast vid den större spänningshalvvågen, Eftersom även spänningarna i primär- strömkretsen ökar med stigande varvtal, reagerar inom det övre varv- talsomràdet tröskelvärdeströmställaren redan vid förekomst av den ti- digare uppträdande mindre spänningshalvvågen. Tändtidpunkten förskju- tes därför vid det s,k. språngvarvtalet med ett fast belopp i riktning mt tidig räddning. i i Eftersom tändanläggníngar för mindre förbränningsmotorer av pris- och utrymmesskäl måste hållas så små som möjligt, monteras en perma- nentmagnet för alstring av tändenergin i ett roterande och av motorn drivet sväng- eller fläkthjul, vars polskor samverkar med_ett vid mo- torns hölje fäst ankare med U- eller E-formad järnkärna. För att vid dylika tändanläggningar åstadkomma de för språngförskjutningen erfor- derliga två efter varandra följande positiva halvvågorna, måste primär- spänningen likriktas medelst dioder för hög effekt. Dessutom måste den första hßlvvågen vara mindre än den efterföljande, för vilket än- damål ytterligare dämpningsmedel erfordras, medelst vilka eventuellt det s.k. sprângvarvtalet är inställbart, dvs varvtalet, vid vilket tändtidpunkten förflyttas i riktning mot tidig tändning. Den kända lösningen har dessutom nackdelen, att tändvinkeln, med vilken tändnin- gen förskjutes sprângartat vid uppnående av sprângvarvtalet, främst är bestämd.av dimensionerna hos järnkärnan och polskorna på permanent- magneten, så att den ei kan anpassas till kraven hos den aktuella mo- tOTn . 78r01797-7 Uppfinningen är därför baserad på uppgiften att utveckla en tändan- läggning med möjligast enkla tändtidpunktförskjutning, som kan anpas- sas till motorns krav och i praktiken utföras med få komponenter, varvid tändanläggningen dessutom arbetar tillförlitligt inom omrâdet för motorns språngvarvtal.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att ett i beroende av motorns varvtal styrbart omkopplingselement i och för varvtalsberoen- de språngförskjutning av tändtidpmflnernaär förbundet med det i primär- strömkretsen ingående elektroniska omkopplingselementets styranslut- ning och före varje tändtidpunkt reducerar detta elements styrspän- ning vid överskridande av ett förutbestämt varvtal.

Tändaniäggningen enligt uppfinningen har i jämförelse med det kända utförandet fördelen, att endast en av magnetgeneratorn alstrad halv- Våg i primärspänningen erfordras för varje tändförlopp i och för sprângförskjutning av tändtidpunkten inom området för motorns språng- varvtal, så att tändanläggningen kan få enklare uppbyggnad. Till följd av det varvtalsberoende omkopplingselementet reduceras potentialen vid tändtransistorns styrsträcka, Tändtransistorn styres härigenom före utlösning av tändningen mindre kraftigt in i bottningsomrâdet, så att kortslutningsströmmen i primärströmkretsen begränsas och pri- märspänningen därmed ökas. Till följd av denna ökning av primärspännin- gen utlöser tröskelvärdeströmställaren tändningen tidigare. Genom lämplig dimensionering och anpassning av den varvtalsberoende ström- ställaren till övriga komponenter i tändanläggningen är det möjligt att åstadkomma önskad sprângförskjutning av tändtidpunkterna.

Enligt en lämplig utföringsform är det varvtalsberoende omkopplings- elementet i serie med ett motstånd inkopplat mellan basen i en tänd- transistor, som bildar det elektroniska omkopplingselementet i pri- märströmkretsen, och en generatoranslutning för denna strömkrets.

Det varvtalsberoende omkopplingselementet blir särskilt enkelt genom användning av en transistor, med vars bas-emittersträcka en kondensa- tor är parallellkopplad, som på ena sidan tillsammans med transistorns emitter är förbunden med generatorlindningens ena ände och på andra sidan via ett motstånd med den andra änden av denna lindning.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan i exempelform med ledning av åt- följande ritning, där fig. l visar tändanläggningen enligt uppfinnin- gen med en magnetgenerator för alstring av tändenergi, fig. 2 en kur- va för att belysa tändtídpunktens förskjutning vid tändanläggningen 7801797-vi 4 enligt fig. 1, fig. 3 en del av tändanläggningen enligt fíg. 1 med ett varvtalsberoende omkopplingselement mellan tåndtransistorns bas och kollektor och fig. 4 motsvarande del av tändanläggningen en- ligt fig. 1 med en i beroende av varvtal styrbar transistor såsom 7 omkopplingselement.

' I fig. 1 visas kopplingsschemat för en tändanläggning för en ency-2 lindrig förbränningsmotor, som samverkar med en magnetgenerator 10.

Magnetgeneratorn 10 är försedd med ett roterande magnetsystem ll, som är försett med en mellan två polskor anordnad permanentmagnet lla och som är anordnat på ytterperiferin av ett sväng- ellerfläkthjul på den ej visade motorn. Magnetsystemet 11 samverkar med ett på mo- _ torns hölje anordnat tändankare 12, som samtidigt verkar såsom tänd- spole och är försett med en primärlíndning l3a och en sekundärlínd- ning l3b. Sekundärlindningen är förbunden med ett tändstift 15 via en tändkabel 14. Primärlindningen lša på tändankaret 12 är förbunden med en primärströmkrets, i vilken en tändtransistor 16 av npn-typ är inkopplad såsom omkopplingssträcka. Transistorn 16 är Darlíngton- kopplad och dess kollektor är förbunden med en jordad ände av primär- líndningen 13a och dess emltter via en diod 17 med líndningens l3a andra ände. Den såsom skydd gentemot backström inkopplade dioden 17 är polariserad i samma ledriktning som omkopplingssträckan i transís- torn 16. För att skydda tändtransistorn 16 gentemot alltför höga spän- ningar är dess omkopplingssträcka shuntad av en zenerdiod 18. Basen i transistorn 16 är via ett motstånd 19 förbunden med kollektorn i transistorn. Den mellan basuoch emitter bildade styrsträckan i tran- sistorn 16 är förbunden med en styrköppling, vars styrströmställare i form av en styttransistor 20 av npn-typ är parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 16. Basen i transistorn 20 är via ett mot- stånd 21 förbunden med en med primärlindningen 15a parallellkopplad kopplíngsgren i styrkopplingen, som innehåller en såsom tröskelvärde- strömställare verkande zenerdiod 22, I denna kopplingsgren är dess- utom ett motstånd 23 och en kondensator 24 inkopplade, som ärlseríe- kopplade med dioden 22. Kondensatorn 24 är parallellkopplad med styr- .sträckan i transistorn 20 med basmotstândet 21. Med kondensatorn 24 är en avkopplingsdiod 25 paraflellkopplad, som liksom dioden 22 är to- lariserad i ledriktning för de för tändníng ej erforderliga halvvä- gorna från generatorn 10. Primärlindningen 13a är vidare shuntad av en seriekoppling av ett motstånd 26 och en diod 27, som påverkas i spärriktningen av de för tändning erforderliga halvvågorna från ge- 78-01797-7 neratorn 10. Genom inställning av motståndet 26 eller genom lämp- ligt val av ett eller flera motstånd i stället för motståndet 26 kan de för tändning ej erforderliga halvvågorna dämpas.

I och för varvtalsberoende språngförskjutning av tändtidpunkten är med styrsträckan i transistorn 16 och den härmed seriekopplade dioden 17 en seríekoppling parallellkopplad, som består av ett motstånd 28 och ett i beroende av motorns varvtal styrbart omkopplíngselement 29 i form av en slutkontakt.

Den tändtidpunktsförskjutning, som kan uppnås med denna tändanlägg-2 ning, över motorns hela varvtalsområde, visas i fig. 2. Vid tomgång skall tändtidpunkten med hänsyn till avgasbestämmelser och stabilt tomgângsbetende ligga ca 20° vevaxelvridning (KW) före kolvens övre dödpunkt, dvs 99= +20° KW. Med stigande varvtal fördröjes tändtíd- punkten något till följd av magnetgeneratorns 10 ankarreaktíon. Vid ca 5000 varv per minut sker då en sprângartad förskjutning av tändtid- punkten till ca 29° KW före den övre dödpunkten och fördröjes däref- ter ånyo med stigande varvtal. Den i fig. l visade tändanläggníngen möjliggör ett förverkligande av den i fig. 2 visade förskjutningskur- van och dess verkningssätt beskríves närmare i det följande. Vid drift av motorn alstras positiva och negativa spänningshalvvågor av det ro- terande magnetsystemet ll i primärlindningen lša på tändankaret 12.

Sett från den jordade anslutningen på lindningen l3a dämpas de posi- tiva spänningshalvvågorna via dioden 27 och motståndet 26 så mycket, att övriga komponenter i tändanläggningen ej utsättes för alltför höga spänningstoppar. De negativa spänníngshalvvågorna erfordras för alst- ring av tändenergi och utlösning av tändningen. Med början av varje negativ spänningshalvvåg flyter till en början styrström via motstån- det 19 till styrsträckan i tändtransistorn 16 och omställer denna till ledande tillstånd. Nu kan primärström flyta genom omkopplings- sträckan i transistorn 16. Om primärspänningen härvid når tröskelvär- det av ca 4“V för zenerdioden 22, blir denna ledande och börjar styr- ström flyta via motståndet 23, vilken uppladdar kondensatorn 24. Dio- den 25 är härvid inkopplad i spärriktningen. Vid tändtidpunkten når styrspänningen över kondensatorn 24 reaktionsspänningen för styrtran- sistorn 20, vars bas är förbunden med kondensatorn 24 via motståndet 21. Härigenom styres transistorn 20 till ledande tillstånd och shun- tar dess omkopplingssträcka nu styrsträckan i transistorn 16, så att denna spärras omedelbart. Primärströmmen brytes härigenom språngar- tat, så att spänningspulser induceras både i primärlindningen l3a 7181117 97-7 , 6 och i sekundärlindningen l3b. Högspänningspulsen i sekundärlindnin- gen l3b alstrar härvid en tändgnista vid tändstiftet 14. Eftersom motståndet Zl vid basen i transistorn 20 fördröjer kondensatorns 24 urladdning och eftersom vidare den i primärlindningen l3a uppträdan- de spänningspulsen även överföres till basen i transistorn 20 via dioden 22, säkerställes, att tändtransistorn 16 kvarstannar i spärr- tillstånd under hela tändförloppet genom att dess styrsträcka är shun- tad av den ledande omkopplingssträckan i transístorn 20. Spännings- pulsen i primärlindningen l3a begränsas dessutom mèdelst dioden 18 :in ca soo- v.

Till följd av magnetgeneratorns ankarreaktion tidsfördröjes med sti- gande varvtal den för tändning använda negativa spänníngshalvvågen.

Men eftersom samtidigt spänningshalvvågen stiger brantare med stigan- de varvtal, blir fördröjningen av tändtídpunkten obetvdlig inom det mittre varvtalsomrâdet utan särskilda åtgärder. För_förbättring av motorns verkningsgrad erfordras emellertid tidigareställning av tänd- e tidpunkten med stigande varvtal, vilket uppnås medelst omkopplingsele- mentet 29 med motståndet 28 i den i fig. l visade kopplingsanordningen.

Strömställaren 29 sluter vid det s.k. språngvarvtalet, så att motstån- det l9 härigenom tillsammans med motståndet 28 bildar en spänningsde- lare. Detta medför att spänningen vid basen i tändtransistorn 16 vid uppnâende av sprângvarvtalet reduceras före tändtidpunkten, så att transistorn 16 härigenom mindre kraftigt styres in i bottningsområdet.

Den genom transistorn 16 flytande kortslutningsströmmen i primärström- kretsen reduceras härigenom och primärströmmen ökas. Inom denna ökning av primärspänningen uppnås tröskelvärdet för zenerdioden 22 tidigare och utlöses därmed tändförloppet tidigare. I beroende av motståndets 28 motståndsvärde begränsas kortslutningsströmmen i primärkretsen mer eller mindre och blir därmed språngförskjutningens belopp större el- ler'mindre.

Fig. 2 visar kurvan för tändtidpunkten som funktion av motorns varv- tal. Genom motsvarande anpassning av motståndet 28 till övriga kompo- nenter i den i fig. l visade kopplingsanordningen, isynnerhet till motståndet 19, kan den i fíg. 2 visade kurvan anpassas till motorns för tillfället aktuella krav.

Pig. 3 visar en kopplingsanordning med ett såsom brytkontakt utformat varvtalsberoende omkopplingselement 31 och ett härmed seriekopplat motstånd 30. Motståndet 30 och elementet S1 är parallellkopplade med 7fifl1797-7 motståndet 19 genom att vara anordnade mellan basen och kollektorn i I tändtransistorn 16. Vid överskridande av språngvarvtalet bryter ström- ställaren 31. Härigenom ökas transistorns 16 basmotstånd, så att den- na ej längre styres helt in i bottningsområdet. Detta medför liksom vid kopplingen enligt fig. l språngartad tidigareställning av tänd- tidpunkten. Det streckat angivna motståndet 28a kan vid behov ingå för stabilisering av tändtídpunkten vid temperaturvaríationer.

Pig. 4 visar ytterligare en utföringsform med ett varvtalsberoende omkopplíngselement i form av en transistor 29a av npn-typ. Med bas- emíttersträckan i denna transistor 29a är en kondensator 32 parallell- kopplad, som på ena sidan tillsammans med emittern i transístorn 29a via primärströmkretsen är förbunden med primärlíndningens l3a ena än- de och som på andra sidan via ett motstånd 33 och primärströmkretsen är förbunden med lindníngens l3a andra ände. Motståndet 33 är härvid seriekopplat med en avkopplingsdiod 34 för att förhindra uppladdning av kondensatorn 32 medelst de positiva spänningshalvvågorna, Konden- satorn 32 är härvid via ett motstånd 35 och en härmed seriekopplád diod 36 förbunden med basen i transistorn 29a. Ett urladdníngsmotstånd 37 är parallellkopplat med kondensatorn 32.

Inom motorns undre varvtalsområde styres transistorn 29a ej till le- dande tillstånd, eftersom kondensatorn 32 ej uppladdas till tillräck- lig spänning till följd av dimensioneringen av motståndet 33 och kon- densatorn 32. Dessutom kan kondensatorn 32 varje gång fullständigt urladdas via motståndet S7, sedan den negativa spänningshalvvågen upp- hört. Först med stigande varvtal ökar laddningsspänningen över konden- satorn 32 till följd av den varvtalsberoende stigande primärspänningen före tändtídpunkten. Efter ett överskridande av språngvarvtalet ur- * laddas nu kondensatorn 32 mellan spänningshalvvågorna ej längre full- ständigt via motståndet 37 och stiger spänningen redan före tändtid- punkten så mycket, att den omställer transistorn Z9a till ledande till- stånd via motståndet 35 och dioden 36. Motståndet 28 blir nu verksamt, eftersom det enligt ovan åstadkommer sprângförskjutning av tändtid- punkten i riktning mot tidig tändning, Vid i anslutning härtill avta- gande varvtal uppkommer vid denna kopplingsanordning för språngför- skjutningen i fig. Z streckat angiven hysteres, eftersom först vid ca 4500 r/m tiden mellan de negativa halvvågorna i den ökade primärspän- ningen är tillräcklig för att via motståndet 37 urladda kondensatorn 32 så mycket, att transistorn 29a åter kan övergå till spärrtillstån- det. 7a01797-7 Uppfinningen är ej begränsad till de beskrivna utföringsformerna, eftersom det varvtalsberoende omkopplingselementet för inverkan på tändtransistorn även kan vara parallellkopplat med ett motstånd i tändtransistorns basströmkrets. Väsentligt för uppfinningen är, att tändtransistorn vid uppnående av språngvarvtalet mindre kraftigt över- föres till bottningsområdet_före tändtidpunkten medelst ett varvtals- beroende omkopplingselement, så att primärströmmen reduceras, medan primärspänningen ökar och den for utlösning av tändningen erforderliga tröskelvärdespänningen på detta sätt uppnås tidigare. Detta är även _möjligt genom att motståndet 28 vid kopplingen enligt fig. 1 serie- kopplas med ytterligare ett motstånd, som då kan shuntas av en ström- ställare 29. Vid kopplingen enligt fig. 3 skall motståndet 19 vid bort- fall av motståndet 30 seriekopplas med ytterligare ett motstånd, som då är shuntat av brytkontakten 31. Såsom varvtalsbemoende omkopplings- -element kan i stället för transistorn i fig. 4 även användas en centri- fugalkraftströmställare, en hallgenerator eller en givarspole med mot- svarande styrkoppling.

Claims (8)

7eo1797-77 Patentkrav

1. Tändanläggníng för förbränningsmotor med en magnetgenerator (10), omfattande ett tändankare (12), som samverkar med ett av motorn dri- vet, roterande magnetsystem (ll) och är försett med minst en lind- ning (l3a), som är förbunden med en primärströmkrets i tändanläggnin- gen, vars sekundärströmkrets innehåller minst ett tändstift (15), varvid i primärströmkretsen ett elektroniskt omkopplingselement (16) är inkopplat, som medelst en styrkoppling med ett spänníngsberoende omställbart omkopplingselement (22) vid tändtidpunkter överföres från led- till spärrtíllstând genom att spänningen i primärströmkret- sen via en kopplíngsgren med det spänningsberoende omkopplíngselemen- tet (22) och en härmed förbunden styrströmställare (20) inverkar på omkopplingselementet (16) i primärströmkretsen, k ä n n e - t e c k n a d av att ett extra, i beroende av motorns varvtal styr- bart omkopplingselement (Z9; 31; 29a) i och för varvtalsberoende språngförskjutning av tändtidpunkterna är förbundet med det i primär- strömkretsen ingående elektroniska omkopplíngselementets (16) styr- anslutning och före varje tändtidpunkt reducerar detta elements styr- spänning vid överskridande av ett förutbestämt varvtal.

2. Z. Anläggning enligt krav l, k ä nin e t e c k n a d av att det varvtalsberoende omkopplíngselementet (29; 31) i serie med ett mot- stånd (28; 30) är inkopplat mellan basen i en tändtransistor (16), som bildar det elektroniska omkopplingselementet i primärströmkret- sen, och en generatoranslutning för denna strömkrets.

3. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det varvtalsberoende omkopplingselementet i form av en brytkontakt (31) och ett härmed seriekopplat motstånd (30) är parallellkopplade med ett motstånd (19), som är inkopplat mellan basen i en tändtransis- tor (16), som bildar nämnda elektroniska omkopplingselement i pri- märströmkretsen, och en anslutning på magnetgeneratorn (l0), som är förbunden med tändtransístorns kollektor.

4. Anläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det varvtalsberoende omkopplingselementet är en slutkontakt (29), som i serie med ett motstånd (28) är inkopplad mellan basen í en tändtran- sístor (16), som bildar nämnda elektroniska omkopplingselement i pri- 7301797-7 '10 märströmkretsen, och en anslutning på magnetgeneratorn (10), som är aförbunden med tändtransistorns emitter.

5. Anläggning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att slut- kontakten är en transistor (29a), med vars bas-emittersträcka en kondensator (32) är parallellkopplad, som på ena sidan tillsammans med transistorns (29a) emitter är förbunden med generatorlindníngens (lša) ena ände och på andra sidan via ett motstånd (33) med den and- ra änden av denna lindning.

6.d Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det med generatorlíndningens andra ände förbundna motståndet (33) är se- riekopplat med en avkopplingsdíod (34). I

7. Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att kon- densatorn (32) via ett motstånd (35) och en diod (36) är förbunden med den såsom slutkontakt tjänstgörande transistorns (29a) bas.

8. Anläggning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av ett med kondensatorn (32) parallellkopplat urladdningsmotstând (37).