SE446649B - Anordning for begrensning av en forbrenningsmotors varvtal genom inverkan pa motorns tendsystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 446 649 ? att det varvtalsberoende omkopplingssteget möjliggör mjuk be- f gränsning av motorns effekt genom att tändtidpunkten vid över- skridande av det maximalt tillåtna varvtalet plötsligt förskju- Iaf' tes med ett bestämt belopp i riktninp mot sen tändning. Ytter- ligare en fördel ligger däri, att till följd av den mer eller mindre kraftiga dämpningen av de negativa, för tätning ej erfor- derliga spänningshalvvågorna från magnetzeneratorn till följd av det varvtalberoende omkopplinassteget storleken av språnz- förskjutningen av tändtidpunkten vid överskridande av det maxi- malt tillåtna varvtalet kan anpassas optimalt till den för till- fället använda motorns_egenskaper.

Det är särskilt fördelaktigt att seriekoppla det i omkopplings- steget ingående omkopplingselementet i och för förstärkt dämp- ning av magnetgeneratorns negativa spänningshalvvågor med ett dämpmotstånd, medelst vars motståndsvärde storleken av språng- förskjutningen direkt kan inställas. Dessutom är det särskilt fördelaktigt, att det varvtalsberoende omkopplingselementet utan någon extra varvtalsgivare direkt styres medelst brant- heten och frekvensen hos de för täfläfling ej använda spännings- halvvågorna i primärströmkretsen. För att härvid försätta me- kaniska och magnetiska toleranser hos magnetgeneratorn ur funk- tion styres det varvtalsberoende omkopplingselementet medelst en differentieringskrets, med vilken ett spänningsbegränsande element är parallellkopplat.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i exempelform med ledning av åtföljande ritning, där fig. 1 visar kopplingsschemat för en tändanläggning med varvtalsbegränsning enligt uppfinningen, fig. 2 tändanläggningens karakteristika över tändtidpunktsför- skjutning som funktion av motorns varvtal och fig. 3 förloppet för primärspänningen före och efter tidpunkten, då varvtalsbe- gränsningen blivit verksam.

Fig. 1 visar kopplingsschemat för en tändanläggning för en en- cylindrig förbränningsmotor, som matas från en magnetgenerator , 10. Magnetgeneratorn 10 består av ett roterande magnetsystem 11 med en mellan tvâ polskor anordnad permanentmagnet 11a vid 10 15 20 25 30 35 lv 446 649 ytterperiferin på ett av den ej visade motorn drivet sväng- eller fläkthjul. Magnetsystemet 11 samverkar med ett vid motorns kåpa fäst tändankare 12, som samtidigt verkar såsom tändspole * och är försett med en primärlindning 13a och en sekundärlínd- ning 13b. Sekundärlindningen är via en tändkabel 1D förbunden med ett tändstift 15. Primärlindningen 13a på tändankaret 12 är förbunden med en primärströmkrets,_i vilket omkopplings- sträckan i en npn-ledande tändtransistor 16 är anordnad. Denna transistor bildar en Darlington-kopplad omkopplingstransístor, vars kollektor är förbunden med primärlindningens 13a ena ände och vars emítter via en diod 17 är förbunden med primärlind- ningens 13a med jord förbundna andra ände, Den såsom skydd gent- emot motriktad ström tjänstgörande dioden 17 är polariserad i samma ledriktning som transístorns 16 omkopplingssträcka. Ba- sen i transístorn 16 är via ett motstånd 18 förbunden med transistorns kollektor. Dessutom är basen förbunden med utgången på ett styrsteg 19, som på ingångssidan är parallellkopplat med primärlíndningen 13a på tändankaret 12. Styrsteget 19 innehåller en tröskelvärdeströmställare, som avger en styrsignal för spärr- ning av transístorn 16, så snart en beståmd spänning överskrides i primårströmkretsen. Med primärlindningen 13a är dessutom en riktningsberoende dämpkrets för de för tåndning ej erforderliga relativa spänningshalvvâgorna i primärströmkretsen"parallell- kopplad. Denna dämpkrets är bildad av en diod 20 och ett härmed seriekopplat motstånd 21. Dioden 20 är anordnad på sådant sätt, att den enbart påverkas i ledriktning av de negativa spännings- halvvågorna.

För begränsning av motorns varvtal är med motståndet 21 i dämp- kretsen ett varvtalsberoende omkopplingssteg 22 parallellkopp- lat, som vid överskridande av ett maximalt tillåtet varvtal hos motorn styres från spårrtillstånd till strömledande till- stånd. Omkopplingssteget 22 omfattar i huvudsak en tyrístor 23, som är seriekopplad med ett dämpmotstånd EU. Styrelektroden i tyristorn 23 år förbunden med en differentieringskrets, som är bildad av en RC-seriekoppling 25, 26. Förbindningspunkten mellan motståndet 25 och kondensatorn 26 i denna seriekoppling är förbunden med styrelektroden i tyristorn 23. Motståndet 25 10 15 20 25 30 35 446 649 är därmed parallellkopplat med tyristorns 23 styrstrâcka. Dess- utom är seriekopplingen 25, 26 parallellkopplad med ett spännings- begränsande element, som i föreliggande fall är bildat av en zenerdiod 27. Dioden 27 är via ett motstånd 28 och via dioden 20 parallellkopplad med primärlindningen 13a på tändankaret 12.

Motståndet 25 består av flera delmotstånd, av vilka ett är ett motstånd 25a med negativ temperaturkoefficient. Medelst detta motstånd 25a kompenseras temperaturförloppet för tyristorns 23 reaktionsspänning. Med dioden 27 är ett urladdningsmotstånd 29 för kondensatorn 26 parallellkopplat. Dessutom består dämpmot- ståndet 2U av flera delmotstånd med ytterligare ett motstånd 2Ha med negativ temperaturkoefficient.

Tändanläggningens verkningssått beskrives nedan med ledning av tändtidpunktsförskjut- ningen som funktion av motorns varvtal. Tändtidpunkten anges härvid såsom vinkel P i vevaxelgrader före den övre dödpunkten fig. 2 och 3. I fig. 2 visas för motorkolven. Den börjar vid ett tomgångsvarvtal av ca 1000 min_1 med ca 12° före den övre dödpunkten. Genom lämplig utformning av styrsteget 19 förskjutes nu vid stigande varvtal tändtidpunkten fortlöpande intill maximalt 300 före den övre dödpunkten i riktning mot tidig tändning. I fig. 3 anger linjen a förloppet' för primärspänningen Up som funktion av magnet- systemets 11 vridning i pilriktningen vid ett varvtal av ca 8000 min'1.-Till en början uppträder en negativ spänningshalv- våg, som begränsas till ca 10 V medelst motståndet 21. Vid bör- jan av efterföljande positiva spänningshalvvåg i primärström- kretsen styres tändtransistorn 16 via motståndet 18 till ström- ledande tillstånd och börjar en kraftig primärström flyta. Den medelst transistorn 16 kortslutna primärströmkretsen har nu en jämförelsevis liten positiv spänningshalvvåg, som tillföres styrsteget 19. Styrsteget 19, som är inställt till en bestämd tröskelspänning US, reagerar så snart primärspänningen vid tid- punkten to når tröskelspänningsvärdet. Basen i transistorn 16 kopplas nu till jord medelst styrsteget 19, så att transistorn 16 omedelbart övergår från led- till spärrtillstånd. Primär- strömmen brytes och i sekundärlindningen 13b alstras en hög- spänningspuls, som har till följd en tändgnista_vid tändstiftet I 'vxl 10 15 20 25 30 355 446 649 15. Även till följd av primärströmbrytningen alstras dessutom i primärlindningen 13a vid tändtidpunkten en spänninmspuls upp till 300 V, som är antydd i fig. 3. I anslutninm härtill förlöper den numera obelastade positiva halvvâgen i primär- spänningen i beroende av induktionen i primärlindningen 15a, som förorsakas av det i pilens riktning roterande magnetsys- temet 11. Efter den positiva spänningshalvvågen fölåer en nega- tiv spänningshalvvåg, som även åter benränsas till ca 10 V' medelst motståndet 21 i dämpkretsen.

De negativa spänningshalvvåzorna matas dessutom via motståndet 28 till zenerdioden 27, som i föreliggande fall har en zener- spänning av 1,5 V. Till differentierkondensatorn 26 matas där- för enbart de till 1,5 V begränsade negativa spänningshalvvâ- gorna. Härvid är brantheten hos stigkanterna på de negativa spänningshalvvågorna utslagsqivande för kondensatorns 26 ladd- ningsström och för den härígenom över motståndet 25 uppträ- dande spänningspulsen, som tillföres styrsträckan i tyristorn 25. Inom det tillåtna varvtalsområdet ligger spänningspulsen över motståndet 25 under tyristorns 25 reaktionsspänning av 0,6 V.

Till följd av diodens 27 spänningsbegränsning uppnås dessutom, att de till följd av magnetgeneratorns 10 luftgap- och magnet- U värdetoleranser betingade' olika spänningsamplituderna för de negativa halvvågorna vid olika magnetgeneratorer ej har något inflytande på seriekopplingen 25, 26 och därmed på varv- talsbegränsningen.

Om nu motorns maximalt tillåtna varvtal överskrides, leder stig- kanten på den första negativa spänninzshalvvågen i primärström- kretsen, som differentieras intill spänningen av 1,5 V över kondensatorn 26, till en spënningspuls över motståndet 25, som när tyristorns 23 reaktionsspänning och nu tänder densamma.

Härigenom parallellkopplas nu dämpmotstândet 2U med motståndet 21 och belastas därmed den negativa spänninzshalvvåaen krafti- gare. Förloppet för spänningen anges i fig. 3 zenom den punkt- streckade linjen b. Den kraftigare belastningen.av de negativa spänningshalvvågorna leder vid magnetgeneratorn 10 till krafti- gare ankarreaktion, så att efterföljande positiva ström- och 10 15 20 25 30 35 446 649 spänningshalvvågor stiger långsammare. Primärspänningen når först vid en senare tidpunkt ti tröskelspänninaen Us för styr- steget 19. Härigenom fördröjeståmäningen i riktning mot sen tändning med ca 20° vevaxelvridning och försvagas den från motorn avgivna effekten så kraftigt, att någon ytterligare ökning av varvtalet ej längre är möjlig. Eftersom styrste- gets 19 tröskelspänning US är temperaturberoende, måste även dämpningen av de negativa primärspänningshalvvåzorna vara temperaturberoende, så att förskjutninzssprånget vid över- skridande av det maximalt tillåtna varvtalet blir konstant.

För detta ändamål ingår motståndet 2Ua med neaativ temperatur- koefficient i dämpmotståndet ZH.

Den i fig. 1 visade kopplingsanordningen kan även dimensione- ras på sådant sätt, att de negativa spänningshalvvågorna i primärströmkretsen vid överskridande av det maximalt tillåtna motorvarvtalet dämpas så kraftigt, att den efterföljande posi- tiva spänningshalvvågen ej längre når tröskelspänningen US för styrsteget 19. Detta är angivet i fig. 5 genom den strecka- de linjen c. I detta fall har dämpmotståndet 2U mycket lågt motståndsvärde eller är helt uteslutet. Vid ett dylikt kopp- lingsarrangemang utlöses ej längre något tändförlopp vid över- skridande av det maximalt tillåtna varvtalet. Tändtransistorn 16 förblir.ledande under hela den positiva halvvågen. En dylik varvtalsbegränsning användes företrädesvis, när motorn är okäns- lig för eftertändning och när akut olycksrisk föreligger vid alltför höga varvtal såsom är fallet vid t.ex. klyvsågar, motorsågar eller andra verktyg.

Eftersom i beroende av tändanlägeningens användning även kraven på begränsning av en motors varvtal är olika stränga, kan även det varvtalsberoende omkopplingselementet 23 förenklas i beroen- de av kraven. Så kan t,ex, delmotstånd av dämpmotståndet 2H och seriekopplingen 25, 26 uteslutas. Dessutom kan även zener- dioden 27 ersättas av en motsatt polariserad diod eller av en seriekoppling av flera dioder. Härvid måste emellertid observeras, att tyristorns 23 reaktionsspänning med spänningsbegränsningen över seriekopplingen 25, 26 är anpassad på sådant sätt, att den 10 15 446 649 erforderliga styrpulsen för tyristorn 23 alstras vid överskri- dande av det maximalt tillåtna varvtalet. Slutliàen kan varv- talsbegränsningen enligt uppfinningen även användas vid sådana tändanläggningar, till vilka styrsteget lä utlöser tändning ej i beroende av primärspänningen utan i beroende av primär- strömmen. Väsentligt är härvid att en maqnetgenerator användes för alstring av tändenergin, som omedelbart före den för tänd- ning utnyttjade spänníngshalvvågen i primärströmkretsen alstrar en motsatt riktad spänningshalvvâg, som medelst en varvtals- beroende omkopplingselementet 25 vid överskridande av det maxi- malt tillåtna varvtalet dämpas så kraftigt, att efterföljande, för tändning använda halvvåg försvagas till följd av magnetgene- ratorns förstärkta ankarreaktion. I beroende av storleken av dämpningen av den föregående halvvågen âstadkommes härigenom omförskjutning av tändtidpunkten i riktning mot sen tändning eller tändningens tteblivande medelst styrsteget 19. I beroende av kopplingsuppbyggnad är härvid den för tändning erforderliga spänningshalvvågen i primärströmkretsen positiv eller negativ.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 446 649 Patentkrav

1. l. Anordning för begränsning av en förbränningsmotors varvtal genom inverkan på motorns tändsystem, vilket omfattar dels en av motorn driven magnetgenerator (10) med ett tändankare (12), som bildar tändspole och är försett med en primär- (l3a) och en se- kundärlindning (l3b), och med ett roterande magnetsystem (l1,lla) för att i primärlindningen (l3a) inducera en växelspänning (Up) med positiva och negativa halvvâgor, dels ett med primärlindningen (l3a) seriekopplat elektroniskt omkopplingselement (16), vars styr- anslutning är förbunden med ett till primärlindningen inkopplat styrsteg (19), som reagerar för växelspänningen (Up) och styr om- kopplingselementet (16) från led- till spärrtillstând, när en bestämd för tändning utnyttjad halvvåg av antingen de positiva eller nega- tiva halvvâgorna når ett förutbestämt tändtröskelvärde (Us), och dels en med primärlindningen (l3a) parallellkopplad dämpkrets (20, 2l) för att åstadkomma dämpström, när halvvågor med motsatt polari- tet uppträder, k ä n n e t e c k n a d av ett med ett i dämpkret- sen (20,2l) ingående motstånd (21) parallellkopplat varvtalsberoen- de omkopplingssteg (22), som under den omedelbart före varje för tändning utnyttjad halvvâg och i förhållande till denna med motsatt polaritet uppträdande halvvâgen åstadkommer ytterligare dämpström och därmed ytterligare dämpning, när motorns varvtal överskrider ett maximalt tillåtet värde, för att genom ökning av motspänningen i primärlindningen (l3a) till följd av genom den ytterligare dämp- strömmen åsfimüxmna,ëkaüaankirreaktionen fördröja styrstegets (19) reaktion för spänningen (Up) över primärlindningen under den ome- delbart därpå följande, för tändning utnyttjade halvvâgen, så att motorns varvtal minskar.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att om- kopplingssteget (22) omfattar en tyristor (23), vars styrelektrod är förbunden med en med primärströmkretsen förbunden differentie- ringskrets (25,26).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att tyris- torn (23) är seriekopplad med ett dämpmotstând (24).

4. Anordning enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av 9 446 649 att differentieringskretsen (25,26) består av ett med en konden- sator (26) seriekopplat motstånd (25), som är parallellkopplat med tyristorns (23) styrsträcka.

5. Anordning enligt krav 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av ett med differentieringskretsen (25,26) parallellkopplat, spän- ningsbegränsande element (27), som via ett motstånd (28) och en diod (20) är parallellkopplat med tändankarets (12) primärlindning (l3a).

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att motståndet (25) i differentieringskretsen (25,26) består av flera delmotstånd, av vilka minst ett (25a) har negativ tempera- turkoefficient.

7. Anordning enligt något av krav 3-6, k ä n n e t e c k n a d av att dämpmotståndet (24) är bildat av flera delmotstånd, av vil- ka minst ett (24a) har negativ temperaturkoefficient.