SE443405B - Kopplingsanordning for tendning av en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

8100506-8 '.35 H0 efterföljande spänningshalvvåg kan då innehållet i räknaren behandlas såsom varvtalssignal under en andra period.

Uppfínníngen beskrives närmare nedan i exempelform med led- ning av åtföljande ritning, där fig. 1 visar en transistor- tändanläggning för en motorsåg med en magnetgenerator och med en styranordning, som omfattar en mikrodator, fig. 2 blockschemat för styranordningen i form av en mikrodator, fíg. 3 den önskade tändtidpunkt-förskjutníngskurvan för för- bränningsmotorn som funktion av varvtalet, fig. H förloppet för primärspänningen och primärströmmen i tëndanläggningen och fig. 5 den av mikrodatorn fastställda tidsignalen från början av en spänningshalvvåg intill tändtidpunkten vid tom- gång och vid ett mittre varvtal hos motorn.

Den i fig. 1 visade kopplingsanordningen för tëndning av en encylindrig förbränningsmotor för en~motorsåg är en transistor-spoltändanläggning, som omfattar en magnetgene- rator 10. Magnetgeneratorn 10 består av ett av motorn drivet roterande polhjul 11, i vilket en permanentmagnet 12 är in- bäddad för alstring av ett magnetfält vid hjulets 11 peri- feri. Vid hjulets 11 periferi är ett tändankare 13 anordnat stationärt, som utsättes för permanentmagnetens 12 magnet- fält vid varje omloppsvarv hos polhjulet 11. Tändankaret 13 är försett med en prímärlindning lä och en sekundärlindning , som i sin ena ände är förbunden med primärlindningen 1H och i sin andra ände via en tändkabel 16 med ett tändstifti 17. Med den med ena änden jordförbundna primärlindningen lü är tändanläggningens primärströmkrets förbunden, i vilken omkopplingssträckan i en Earlington-tändtransistor 18 är seríekopplad med en skyddsdiod 19. Basen i transistorn 18 är via ett motstånd 20 förbunden med dess,kollektor. För spärrning av tändtransistorn 18 vid tändtidpunkten ingår en styranordning, som omfattar en styrtransistor 21, vars om- kopplingssträcka är parallellkopplad med styrsträckan i transistorn 18. Basen i denna styrtransistor 21 är via ett motstånd 22 förbunden med utgången på en mikrodator 23. In- gången på mikrodatorn 23 är via ytterligare ett motstånd 2ü förbunden med primärströmkretsen och skyddas gentemot över- spänning medelst en med ingången på mikrodatorn 23 parallell- 50 55 HO 8100506-8 kr! kopplad zenerdiod 25. Mikrodatorn 23 strömmatas via en kon- densator 26, som via ett motstånd 27 och en diod 28 även är förbunden med tändanläggningens primärströmkrets. Även i detta fall är en zenerdiod 29 parallellkopplad med konden- satorn 26 för att skydda mikrodatorn 23 gentemot överspän- ning. Mikrodatorn 23 tillföres även en högfrekvent sväng- ning från en styrkristall 30.

Fig. 2 visar i form av ett blockschema mikrodatorns 23 upp- byggnad. Den med motståndet 2H förbundna ingången 31 på mikrodatorn 23 är förbunden med en central beräkningsenhet 33 via ett pulsformande steg 32. Beräkningsenheten 33 är via en fil 3U förbunden med en räknare 35, med vilken en taktgenerator 36 är förbunden och som i sin tur är förbun- den med den i fig. 1 visade styrkristallen 30. Enheten 33 är dessutom via ytterligare en fil 37 förbunden med ett permanentminne 38, i vilket tändanläggningens önskade tänd- tidpunkt-förskjutningskurva är lagrad, och via ytterligare en fil 39 är ytterligare en räknare HO ansluten, som även är förbunden med en taktgenerator Ål. Den via motståndet 22 med styrtransistorn 21 i fig. 1 förbundna utgången H2 på mikrodatorn 23 är via ett förstärkarsteg H3 förbunden med räkningsenheten 33. Via de tre filerna 3D, 37 och 39 över- föres digitala data, adresser och styrorder.

Verkningssättet för den i fig. 1 visade tändanläggningen förklaras närmare med ledning av diagrammen i fig. 3, H och . I fig. 3 visas tändtidpunkt-förskjutningskurvan som funk- tion av motorns varvtal. Här visas förskjutningsvinkeln )0 före den övre dödpunkten som funktion av varvtalet n. Den minsta förskjutningsvinkeln uppträder vid tomgångsvarvtalet 0. Förskjutningsvinkeln inställes härvid optimalt till motorns avgasbeteende. Detta tomgångsvarvtal no stabilise- ras därigenom, att vid ytterligare avtagande varvtal en kraftigt tilltagande framförskjutning av tändtidpunkten sker, medelst vilken motorn åter bríngas att accelerera- till det önskade tomgångsvarvtalet. Inom motorns arbetsom- råde stiger tändtidpunkt-förskjutningskurvan enligt fig. 3 intill ett maximum. Brantheten hos denna kurva är optimalt inställd till motorns avgivna effekt. Vid det maximalt TI 8100506-8 353~ H0 tillåtna varvtalet nmax hos motorn faller förskjutnings- kurvan brant till noll. Detta innebär, att motorns effekt reduceras kraftigt vid uppnående av det maximala varvtalet.

Den i fig. 3 visade förskjutningskurvan inmatas såsom digi- tal kod till permanentminnet 38 i mikrodatorn 23.

Om nu motorn startas, alstrar permanentmagneten 12 på pol- hjulet 11 vid varje omloppsvarv i primärströmkretsen en positiv och en negativ spänningshalvvåg. Förloppet för pri- märspänníngen visas i fig. U som funktion av vridvinkeln ü)t. Under den negativa halvvågen spärrar tändtransistorn 18 och uppladdas ej heller kondensatorn 26, eftersom den före densamma inkopplade dioden 28 arbetar i spärriktning.

Med början av den följande positiva spänningshalvvågen i primärspänningen U styres vid tidpunkten to tändtransistorn 18 via motståndet 20 till strömledande tillstånd och inmatas samtidigt via motståndet 2ü primärspänningen till det i mikrodatorn 23 ingående pulsformande steget 32. I steget 32 alstras nu en referenssignal, som via beräkningsenheten 33 och filen 3U inkopplar räknaren 35 med generatorns 36 fasta taktfrekvens. Räknaren förblir nu inkopplad under pulhjulets 11 hela omloppsvarv och stoppas först vid efterföljande referenssignal från steget 32 vid början av efterföljande positiva spänningshalvvåg Up. Eftersom tiden mellan två referenssignaler är omvänt proportionell mot motorns varv- tal och följaktligen bildar en funktion av varvtalet, kan nu innehållet i räknaren 35 användas såsom digital varvtals- signal, som via filen 3ß tillföres beräkningsenheten 33.

Samtidigt med den andra referenssignalen från steget 32 in- kopplas tidströmställaren H0 via beräkningsenheten 33 och filen 39. Via filen 37 avropas dessutom från minnet 38 en förskjutningssignal, som enligt den i fig. 3 visade kurvan för motorns uppmätta varvtal är lagrad här. Denna förskjut- ningssignal omvandlas i beräkningsenheten 33 till en tid- signal, som via filen 39 tillföres tidströmställaren NO.

Tidströmställaren UD innehåller en räknare, som medelst tidsignalen inställes till ett motsvarande tal. Samtidigt inkopplas räknaren medelst beräkningsenheten 33 till takt- generatorn Ä1, som återställer räknaren. Vid tidpunkten tz uppnår räknaren tillståndet noll och meddelar tidströmstäl- 8100506-8 laren H0 beräkningsenheten 33 via filen 39 tidsperiodens förlopp. Nu avger beräkningsenheten 33 en tändsignal via förstärkarsteget H3 till sin utgång H2, medelst vilken styr- transistorn 21 styres till ledande tillstånd. Härigenom överbryggas styrsträckan i tändtransistorn 18 och spärras omedelbart. Av primärströmmens Ip förlopp enligt fig. U framgår, att primärströmmen vid tändtidpunkten avbrytes plötsligt. Härigenom induceras i sekundärlindningen 15 på tändankaret 13 en högspänningspuls, som vid tändstiftet 17 ger upphov till en tändgnista.

Under polhjulets 11 följande omloppsvarv förblir räknaren i mikrodatorn 23 stillastående. Räknaren 35 nollställes följaktligen omväxlande vid början av en spänningshalvvåg i primärströmkretsen och inkopplas under en första period till taktgeneratorns 36 taktfrekvens. Med början av efter- följande spänningshalvvåg avges dess innehåll under en andra period såsom varvtalssignal till berëkningsenheten 33.

Motorns varvtal mätes följaktligen på nytt med vartannat omloppsvarv hos polhjulet 11 och förblir sedan under två följande omloppsvarv hos polhjulet 11 utslagsgivande för beräkning av tändtidpunkten. Eftersom en förskjutningssignal för varje varvtal hos motorn är lagrad i permanentminnet 38, som, när varje referenssignal uppträder vid början av en positiv spänningshalvvåg i primärströmkretsen, av beräk- ningsenheten 33 omvandlas till en tidsignal och tíllföres tidströmställaren UD, omställes tändtransistorn 18 efter ut- gången av en tidsperiod T varje gång vid referenssignalens uppträdande vid tidpunkten to. Nedräknaren i tidströmställa- ren H0 inställes härvid medelst beräkningsenheten 33 med varje referenssignal från steget 32 till den fasta takt- frekvensen från taktgeneratorn U1 och pâverkas samtidigt med ett takttal, som fastställes av beräkningsenheten 33.

Detta takttal nedräknas medelst taktpulserna från taktgene- ratorn H1. Varje taktpuls från generatorn 41 motsvarar här- vid ett tidstillskott av'5 mikrosekunder, så att med ett förutbestämt takttal för nedräknaren en bestämd tidsperiod T uppnås mellan början av en positiv halvvåg och tändtid- punkten. 8100506-8 'därför tändningen redan efter utgången av en tidsperiod T1 I fig. 5 visas en dylik tidperiod för tomgångsvarvtalet no och för ett arbetsvarvtal nl. För tomgångsvarvtalet bör tidsperioden TO uppgå till 150 mikrosekunder. När referens- signalen uppträder vid tidpunkten to, inställes då nedräk- _ naren i tidströmstëllaren Ä0 medelst beräkningsenheten 33 till talet 30 på grund av ett motsvarande värde från perma- nentmínnet 38. Detta tal nedräknas sedan medelst 30 takt- pulser från generatorn H1 och utlöses efter 30 tidstill- skott om vartdera 5 mikrosekunder medelst mikrodatorn z3efiæ;' omställningen av tändtransistorn 18. Vid ett varvtal ni in- ställes nedräknaren vid uppträdande av en referenssignal medelst beräkningsenheten 33 till takttalet 10 och nedräk- nas därefter medelst generatorn H1. Vid varvtalet nl utlöses av 50 mikrosekunder.

Vid en vidareutveckling av tändanläggningen är det även möjligt att tillföra mikrodatorn 23 via ytterligare en in- gång NH ytterligare mätvärden, t.ex. motorns vridmoment eller temperaturen. Den från minnet 38 uttagna förskjutnings- signalen kan i detta fall korrigeras medelst den uppmätta be- lastningen eller motortemperaturen. Dessutom är det utan vi- dare möjligt att i och för varvtalsbegränsning i permanent- minnet lagra en information, som vid överskridande av motorns maximalt tillåtna varvtal undertrycker varannan tänd- signal vid utgången på mikrodatorn 23. De på detta sätt alst- rade tändbortfallen leder även vid obelastad motor till säker varvtalsbegränsning. Härutöver är det även möjligt att via ytterligare en utgång H5 på mikrodatorn 23 avge ytterligare signaler för ytterligare funktioner, t.ex. smörjorder för bestämda ställen på motorsågen.

Uppfinningen är ej begränsad till den visade utföringsformen.

För alstring av referenssignalen kan även en elektromagnetisk givare användas, som med varje omloppsvarv hos polhjulet 11 avger en signal till mikrodatorns 23 ingång. Dessutom kan míkrodatorn 23 strömmatas från ett särskilt batteri.

Claims (12)

\."| 10 15 20 k x Lïl 30 35 1 8100506-8 Patentkrav'

1. Kopplingsanordning för tändning av en förbrënningsmotor med en av motorn driven magnetgenerator (10), som är anordnad i primär- strömkretsen för en tändspole, som på sekundärsidan är förbunden med minst ett tändstift (17), varvid en kontaktlöst styrbar tänd- strömställare (18) i primërströmkretsen medelst en styranordning (23) är omställbar vid tändtidpunkter och styranordningen är till- förbar för tändning avsedda spänningshalvvåßor (Up) från genera- torn (10), k ä n n e t e c k n_a d av att styranordningen (P3) omfattar en beräkningsenhet (33), en räknare (35), ett permanent- minne (38) och en tídomkopplare (#0), varvid styranordningen (23) vid början av varje.tändströmställaren (18) i ledriktning påverkande spänningshalvvâg (Up) alstrar en referenssignal, samtidigt inkopplar räknaren (35) med en fast taktfrekvens intill början av efterföljande spänningshalvvåg (Up), sedan överför räkna- rens innehåll såsom varvtalssignal till permanentminnet (38), här avropar en med det uppmätta varvtalet samordnad förskjutningssig- nal och omvandlar densamma till en tidsignal, som tillföres tid- omkopplaren (MO), och efter utgången av en mot tidsignalen sva- rande tidsperiod avger en tändsignal till tändströmställaren (18).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att räkna- ren (35) vid början av en spänningshalvvâg (UD) är nollställd och under en första period mottager taktfrekvensen och med början av efterföljande spänningshalvvåg (Up) under en andra period avger sitt innehåll såsom varvtalssignal.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att för varje varvtal hos motorn permanentmínnet (38) lagrar en förskjutnings~ signal, som vid en referenssignals uppträdande såsom tidsignal är tillförbar tidomkopplaren (NO), som efter utgången av en av det momentana varvtalet beroende tidsperiod utlöser omställning av tändströmstäiiaren (18).

4. U. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att tid- omkopplaren (H0) omfattar en nedräknare, som medelst referens- signaler omkopplas till en fast taktfrekvens och nedräknar ett med det momentana varvtalet samordnat, från beräkningsenheten 8100506-s g 10 15 20 25 30 35 (33) inmatat takttal och sedan utlöser omställningen av tändström- ställaren (18).

5. Anordning enligt något av krav 1-U, k ä n n e t e c k n a d av att styranordningen (23) är en mikrodator, vars styringång (31) via ett motstånd (2H) är förbunden med magnetgeneratorns (10) ge- neratorlindning (lä).

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att en styrutgång (H2) på mikrodatorn (23) är förbunden med styrelektro- den på en styrströmställare (21), som är parallellkopplad med styrsträckan i en Darlington-kopplad tändtransistor (18).

7. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att mik- rodatorns (23) strömmatningsanordning består av en kondensator (26), med vilken en zenerdiod (29) är parallellkopplad och som via ett motstånd (27) och en diod (28) är förbunden med genera- torlindningen (lå).

8. Anordning enligt något av krav 1-7, k ä n n e t e c k n a d av en med styranordningens (23) ingång (31) förbunden givare för alstring av referenssignalen.

9. Anordning enligt något av krav 1-8, k ä n n e t e c k n a d av att beräkningsenheten (33) korrigerar den från permanentminnet (38) uttagna förskjutningssignalen medelst ytterligare till den- samma via ytterligare ingångar (UH) matade mätvärden.

10. Anordning enligt något av krav 1-9, k ä n n e t e c k n a d av att styranordningen (23) via ytterligare utgångar (H5) avger ytterligare signaler för tillsatsfunktioner.

11. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att de i permanentminnet (38) lagrade förskjutningssignalerna efterbildar en förskjutningskurva över tändtidpunkter som funktion av motor- varvtal, vilken inom tomgångsomrâdet omfattar en brant flank för stabilisering av tomgångsvarvtal (no), inom arbetsområdet har ett stigande förlopp för optimal effektavgivning och inom det övre varvtalsområdet uppvisar ett språng i riktning mot sen tändning J) 8100506-8 i och för varvtalsbegränsning.

12. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att styr- anordningen (23) vid överskridande av ett maximalt tillåtet varv- tal undertrycker varannan tändsígnal.