SE450277B - Kondensatorurladdningstendsystem for forbrenningsmotor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 450 277 2 Ett kondensatorurladdningständsystem, vilket visas i det amerikanska patentet nr 3 739 759 med titeln "Rotation Sensing Pulse Control Generator For Triggered Ignition Systems" visar ett triggsystem med en styrd kisellikriktare, som är direkt kopplad till den styrda huvudtändlikriktarens styrelektrod. I detta system är emellertid den styrda huvudkisellikriktsrens katod direkt kopplad till jord och en negativ utpuls astad- kommas till tändtransformatorn. Ett dylikt system skulle inte vara användbart, då en positiv utpuls erfordras, såsom exem- pelvis för användning i det system, som beakrives i det amerikanska patentet nr 4 433 568.

Ett annat tändsystem, som har en styrd kisellikriktare direkt kopplad till en styrd huvudkisellikriktare, visas i det amerikanska patentet nr 3 937 200 med titeln “Breakerless and distributorless multiple cylinder ignition system". Detta system utnyttjar tva urladdningskretsar, som styres av en enda styrd kisellikriktare. I en av urladdningskretsarna är den styrda kisellikriktarens anod kopplad via en diod till jord, under det att katoden är kopplad till en tändtransformator, som i sin tur via en energilagringskondenator är kopplad till jord. I denna urladdningskrets kommer den styrda kisellik- riktarens katod att urladdas negativt och att öka till jord- potential när kondensatorn urladdar. I den andra urladdnings- kretsen är den styrda kisellikriktarens katod via en diod kopplad till jord. Följaktligen kan den styrda kiselllik- riktarens katod inte öka sin spänning över jordpotential för att inhibera styrelektrodsignalen. Detta arrangemang bibe- haller emellertid en negativ potential under väsentliga tids- perioder hos triggspolen. Varje oavsiktligt läckage i trigg- spolkretsen skulle sålunda kunna åstadkomma för tidig trigg- ning av urladdningskretsen. Vidare tillåter inte systemet att tändtransformatorerna utnyttjar en gemensam jordad koppling mellan primär- och sekundärspolarna.

Egamställning av uppfinningen.

Enligt uppfinningen kännetecknas ett kondensatorurladd- ningständsystem av det i inledningsstycket nämnda slaget av att den pulsstyrda huvudströmställaren har en anod, som är kopplad till kondensatorn, en katod, som är kopplad till utgàngsklämman, samt en styrelektrod, varvid en pulsstyrd styrströmställare har en katod, som är kopplad till den puls- 10 15 20 25 30 35 3 450 277 styrda huvudströmställarens styrelektrod, en styrelektrod, som är kopplad till triggingángsklämman för att mottaga en trigg- signal, samt en anod, varvid en effektkälla är inkopplad mellan den pulsstyrda huvudströmställarens katod och den pulsstyrda styrströmställarens anod för att öka effektkällans spänning, när huvudströmställaren urladdar huvudkondensatorn, och bibehålla effektkällans spänning över spänningen hos huvudströmställarens katod, varigenom styrelektrodström matas till den grindstyrda huvudströmställarens styrelektrod när nämnda grindstyrda huvudströmställare inkopplas.

Effektkällan kan gärna innefatta en styrkondensator, varvid den ena sidan via ett laddningsmotstand är kopplad till huvudkondensatorn och den andra sidan är kopplad till utgångs- klämman. Detta gör att styrkondensatorn kan uppladdas när huvudkondensatorn uppladdas.

För att åstadkomma en lägre nivå av laddningsspänning för styrkondensatorn jämfört med nivàn för huvudkondensatorn kan en spänningsdelare användas. Spänningsdelaren kan inkopp- las mellan huvudkondansatorn och jord med ett mellanuttag kopplat till etyrkondensatorn. Varje lämplig väg till jord, t.ex. jordklämman eller via primärlindningen hos tändspolen, kan användas.

En förspänningekrets kan vara kopplad till en för- spänningsklämma, triggingangsklämman och styrelektroden hos den styrda pilotkisellikriktaren för astadkommande av en tröskelvärdsespänning, som skall passeras av triggsignalen före triggningen av den styrda kisellikriktaren.

Förspänningskretsen är speciellt avsedd att bibehålla en väsentligen konstant tändvinkel relativt triggspolens läge för alla motorhastigheter.

Tändsystemet enligt uppfinningen kan lätt anordnas såsom en tändmodul för àstadkommande av en gnista hos en cylinder i en flercylindrig motor. En förspänningsingàngsklämma, som är kopplad till förspänningssignalorganet, kan användas för att hopkoppla ett flertal dylika moduler för att säkerställa lik- formig tidsstyrning för gnistbildningen hos de olika cylindrarna.

Kogt ggskgivnigg av ritningen.

Fig. 1 visar schematiskt tändssystemet enligt uppfinningen 10- 15 20 25 30 35 40 450 277 4 applicerat på en encylindrig motor.

Pig. 2 visar schematiskt tändsystemet applicerat på en tvåcylindrigflmotor.

Pig. 3 visar schematiskt tändsystemet applicerat på en trecylíndrig motor. 1 Det bästa sättet att tillämpa uppfinningen.

Såsom framgår av ritningen och specielltav fig. 1 visas ett tändsystem 10 för en encylindrig motor. Tändsystemet 10 innefattar en motordriven balanshjulväxelströmsgenerator 11 med stationära låg- och höghastighetslindningar 12 och 13 samt en trigglindning 14, som är rörlig för att åstadkomma gnist- vinkelstyrning. Växelströmsgeneratorn 11 är kopplad för att åstadkomma gnista hos ett tändstift 15 via en tändmodul 16, som har en statoringångsklämma 17, en triggingångklämma 18, en förspänningsingångsklämma 19, en utgångsklämma 20 samt en jordklämma 21.

Tändmodulen 16 innefattar en huvudkondensator 22, som är kopplad för att laddas av växelströmsgeneratorn 11. En puls- styrd huvudströmställare 23 är kopplad till huvudkondensatorn 22 för att urladda denna för åstadkommande av gnistan hos tänd- stiftet 15 såsom svar på en tidsstyrd triggpuls från trigg- lindningen 14, vilken är magnetiskt kopplad till motorns- balanshjul.

Växelströmsgeneratorn 11 innefattar en höghastighets- lindning 13 samt en låghastighetslindning 12, kopplade via en laddningsdiod 24 för att ladda huvudkondensatorn 22 till approximativt 300 V. En ytterligare diod 25 är anordnad för att skydda låghastighetslindningen 12 från överspänning, när den genererade spänningen är av den polaritet, som spärras av laddningsdioden 24. Växelströmslindningarna 12 och 13 är monterade på motorn och exiteras av magneter, monterade på motorns svänghjul, såsom är välkänt inom området. Företrädesvis är den ytterligare dioden 25 monterad tillsammans med växel- strömslindningarna för att systemet skall kunna arbeta med endast en ledning, som leder från växelströmsgeneratorn 11 till statoringångsklämman 17 hos tändmodulen 16. Trigglind- ningen 14 aktiveras av två triggmagneter, inte åskådliggjorda, varvid varje magnet överspänner 1800 pâ motorns balanshjul för att åstadkomma tvâ magnetpolaritetsövergångar vid varje rotationsvarv hos balanshjulet. Trigglindningen 14 åstadkommer 10 _w 20 25 30 35 40 450 277 5 sålunda tvâ spänningspulser av motsatt polaritet för varje rotationsvarv.

En effektmatningskondensator 26 för triggkretsen är kopplad för att uppladdas tillsammans med huvudkondensatorn 22. Effektmatningskondensatorn 26 är kopplad till tänd- modulens 16 utgångsklämma 20 och sålunda till jord via tänd- transformatorns 28 primärlindning 27. Ett spänningsdelarnät, bildat av motstånden 29 och 30, reducerar den på effekt- kondensatorn 26 påtryckta spänningen till den önskade nivån, normalt approximativt 65 V.

Huvudkondensatorn 22 urladdas genom tändtransformatorns V 28 primärlindning 27 för att åstadkomma en högspänningspuls i sekundärlindningen 31 och åstadkommer sålunda gnista hos tändstiftet 15. Urladdningspulsen styres av en pulsstyrd huvudströmställare 23, företrädesvis en styrd kisellikriktare, som inkopplas av en tidsstyrd signal från trigglindningen 14.

En skyddande diod 32, som är kopplad över den styrda huvud- kisellikriktaren 23, förhindrar skada på den styrda huvudkisel- likriktaren 23 om tändstiftet 15 oavsiktligt är bortkopplat.

En tomgångsdiod 33 är anordnad i urladdningskretsen för att utsträcka varaktigheten av gnistan genom åstadkommande av en tomgångsström, som flyter i den slinga, vilken består av primärlindningen 27 och dioden 33. En kondensator 34 kan också vara anordnad för att hjälpa till att absorbera den mycket högfrekventa spänningstransient, som genereras genom gnist- urladdningen och reflekteras till tändtransformatorns primär- lindning 27 genom magnetisk och elektrostatísk koppling.

När huvudkondensatorn 22 är laddad medför sålunda påverkan hos den pulsstyrda huvudströmställaren 23 att huvudkondensatorn 22 hastigt urladdas via tändmodulens utgångsklämma 20 till tändtransformatorn 28, som transformerar spänningen till en hög nivå för åstadkommande av gnista hos tändstiftet 15.

Den pulsstyrda huvudströmställaren 23 styres i korrekt med avseende på vinkelläget tidsstyrt förhållande till motorns vevaxel av trigglindningens 14 utsignal. Speciellt är trigg- lindningen 14 kopplad till triggingångsklämman 18 för att mata styrström med positiv polaritet via en diod 35 till den pulsstyrda strömställaren 36, företrädesvis en styrd kisellikriktare. Den styrda aktiveras av efFektmatningskondensatorn 26, sänder då kisellikriktaren 36, som 10 20 25 30 35 40 450 277 6 en strömpuls till styrelektroden hos den styrda huvudkisel- likriktaren 23 för inkoppling av nämnda likriktare och därigenom urladdning av huvudkondensatorn 22. Eftersom tändtransformatorns 28 primärlindning 27 är kopplad till den styrda huvudkisel- likriktarens 23 katod ökar katodspänníngen hastigt när den styrda huvudkisellíkriktaren 23 inkopplas. För att säkerställa att styrström kontinuerligt matas till den styrda huvudkísel- likriktaren23 under den kritiska inkopplingsperioden är en koppling anordnad mellan den styrda huvudkisellikriktarens_23 katod och den negativa klämman hos effektmatningskondensatorn 26 för den styrdakisellikriktaren 36. När den styrda huvudkísellikriktaren 23 är inkopplad ökas sålunda spänningen på effektmatningskondensatorns 26 båda klämmer för säkerställande av ett strömflöde genom den styrda kísellikriktfifefl 36 till styrelektroden hos den styrda huvudkisellikriktaren 23.

Skada på den styrda huvudkisellikriktaren 23 skulle sålunda förhindra skada på den styrda huvudkisellikriktaren 23, vilken skada skulle kunna bero på en bortkopplíng av styrströmmen innan den styrda huvudkisellikriktaren 23 är helt inkopplad.

För att skydda den styrda kisellikriktarens styrelektrod- katod-övergång från skada anordnas ett styringångsmotstånd 42 samt en styrelektrod-katod-dämparkondensator 38. Tillsammans håller de styrelektrod-katod-strömmen och backspänníngen på säkra nivåer under utgångspulsen. ' Ett förspänningsnät, som är kopplat via förspännings- ingângsklämman 19 till trigglindníngen 14, tjänar till att bibehålla en väsentligen konstant tändvinkel relativt trigg- lindningens 14 läge vid förekomst av variationer i triggspän- ningen, vilka erhålles genom ändringar i motorhastighet. För- spänningsnätet är likadant som det nät, vilket beskrives i det amerikanska patentet nr 4 015 S64, och det innefattar mot- stånden 39 och 40, som bildar ett spänningsdelningsnät, samt en förspänningskondensator 41. Förspänningskondensatorn 41 uppladdas negativt genom tändpulserna från trigglíndningen 14 till en nivå, som är direkt relaterad till motorns hastighet.

Förspänningskondensatorn 41 är kopplad till jord via spännings- delningsnätet. Knutpunkten mellan motstånden 39 och 40 hos spänningsdelaren är kopplad till styrelektroden hos den styrda kisellikriktaren 36 via ett styrmotstånd 42 för åstadkommande av en backförspänning på den styrda kïsel- vn 7 450 277 likriktarens 36 styrelektrod-katod-övergång. Detta arrangemang tvingar triggpulserna att överstiga förspänningskondensatorns 41 hela förspänning innan den styrda kisellikriktarefl 36 itriggas, emedan bibehållande av en lägre nivå åstadkommer för- spänning í backriktningen hos styrelektroden hos den styrda kisellikriktaren 36 under penioden mellan triggpulser.

Under drift laddas huvudkondensatorn 22 och effekt- matningskondensatorn 26 av pulser från växelströmsgeneratorns lindningar 12 och 13. När triggmagneten, inte visad, passerar trigglindningen 14 kommer en triggpuls att genereras, vilken efter att ha övervunnit förspänningen från förspänningskonden- satorn 41, kommer att aktivera den styrda kisellikriktaren 36. Den styrda kisellikriktaren 36 sänder sedan en styr- ström, säkert begränsad genom motståndet 37 till den styrda kisellikriktarens 23 styrelektrod. När den styrda huvudkisel- likriktaren 23 träder i funktion kommer den att urladda huvud- kondensatorn 22 via tändtransformatorns 28 primärlindning för att åstadkomma gnista hos tändstiftet 15. När katodspänningen hos den styrda huvudkisellikriktaren 23 ökar under tändning kommer samma spänning att påtryckas på effektmatnings- kondensatorn 26 för att väsentligen bibehålla spänningen vid den Styrda kísellikriktarens 36 anod över den styrda huvudkisellikriktarens 23 katodspänning, varvid sålunda flödet av styrström till den styrda huvudkisellikriktarens 23 styr- elektrod bdbehålles under den kritiska inkopplingsdelen av tändpulsen.

Figur 2 visar ett tändsystem med två tändmoduler 16 och 16', som är identiskt likadana som den i figur 1 visade modulen, för tändning av tändstiften 15 och 15' hos en tvåcylindrig motor. Statoringångsklämmorna 17 och 17' hos de två tändmodulerna 16 och 16' är båda kopplade för att mottaga växelströmsgeneratorns uteffekt. Båda huvudkondensatorerna 22 och 22' kommer då att uppladdas på samma sätt som beskrivits under hänvisning till figur 1. Triggeneratorn kan vara identiskt likadan som den; Vilken användes för det ovan beskrivna encylindriska systemet men den kommer att ha trigglindningens 14 motsatta ändar kopplade till de två triggingångsklämmorna 18 och 18'. De två förspännings- ingångsklämmorna 19 och 19' är hopkopplade. f Under drift, då huvudkondensatorerna 22 och 22' samt eFfektmatningskondensatorerna 26 och 26' är UPP1addade 10 15 20 25 30 35 40 450 277 8 såsom beskrivits tidigare, kommer trigglindningen 14 att trigga de tvâ tändmodulerna 16 och 16' för att alternerande åstad- komma gnista hos de två tändstiften 15 och 15'. Dioderna 35, 35', 43, 43' bildar ett styrnät för att alternerande rikta triggpulser med positiv polaritet till de två styrda kisellikríktarna 36 och 36'. Den krets, som sänder triggström till den styrda pilotkisellikriktaren 36 i den första tänd- modulen 16 för det första tändstiftet 15, innefattar i serie jordanslutningen 21', förspänningskondensatorn 41', dioden 43' i den andra tändmodulen, trigglindningen 14, dioden 35, styringångsmotståndet 42, styrelektrod-katod-övergången 'hos den styrda kisellikriktaren 36, motståndet 47 i den första tändmodulen 16 samt den första tändtransformatorns primär- lindning 27 jämte dess jordanslutning. När trigglindningens 14 utsignal skiftar polaritet styres triggpulsströmmen på motsvarande sätt till styrelektroden hos den styrda kisellikríktaren 36' i den andra tändmodulen 16'. Eftersom de två förspänningsklämmorna 19 och 19' är hopkopplade är förspänningskondensatorerna 41 och 41' parallellkopplade för att verka tillsammans för åstadkommande av samma förspänning på de två tändmodulerna 16 och 16' för säkerställande av lik- formig tidsstyrning hos de två tändkretsarna. Vid mottagande av respektive triggpuls fungerar var och en av tändmodulerna såsom beskrivits tidigare under hänvisning till figur 1 för att åstadkomma gnista hos tändstiften 15 och 1S'.

Figur 3 visar ett tändsystem för åstadkommande av gnistor hos tändstiften i en trecylindrig motor. I detta system triggas tre tändmoduler från en triggenerator 44 som har tre lindningar 45 i stjärnkoppling. Triggeneratorns 44 centrala koppling 46 är kopplad till de tre förspänningsingångsklämmorna 19 och de tre triggeneratorutgångsklämmorna är kopplade till de tre triggingångsklämmorna 18 hos tändmodulerna. De tre statoringångs- klämmorna 17 är kopplade till växelströmsgeneratorns utgångs- klämma för att uppladda huvudkondensatorn 22 på samma sätt som beskrivits tidigare.

Under drift arbetar det i fig. 3 visade systemet mycket likt tre encylindriska enheter. Triggmagneterna, som är iden- tiskt likadana som de tidigare beskrivna, aktiverar de tre triggledningarna 45, som är åtskilda 1200, för att åstadkomma triggpulser med positiv polaritet och 120? åtskilda. Med m., 10 15 450 277 undantag för de tre förspänningskondensatorerna 41, som är driftmässigt parallellkopplade för åstadkommande av en lik- formig förspänníng på de tre styrda pilotkisellikriktarna 35, fungerar de tre modulerna oberoende av varandra, såsom beskrivits under hänvisning till figur 1, för att åstadkomma gnistor hos tändstiften 15.

Såsom lätt torde ínses av fackmannen inom området kan naturligtvis tändmodulerna kombineras för åstadkommande av tändning för fyrcylindriska och sexcylindriska motorer 1ikavä1_ som förqde här visade. Å Genom uppfinningen erhålles såludna tändsystem för ett stort antal motorer, vilka system kan sammansättas med använd- ning av olika kombinationer av identiskt likadana tändmoduler.

Tändmodulerna sammansättes helt och hållet av komponenter av halvledartyp, och de kan lätt massproduceras.

Claims (6)

450 277 w Patentkrav

1. Kondensatorurladdningständsystem, avsett att användas i en förbränningsmotor och innefattande: ett kopplíngsorgan (16) med en statoringångsklämma (17), en triggingångsklämma (18), en jord- klämma (21) samt en utgångsklämma (20); en huvudkondensator (22), som är inkopplad mellan statoringångsklämman (17) och nämnda jordklämma (21), för att uppladdas såsom svar på en första signal med speciell polaritet; samt en pulsstyrd huvudströmställare (23), som är inkopplad mellan nämnda kondensator (22) och nämnda ut- gångsklämma (20) för att styrbart urladda kondensatorn (22) till aibelasnüng (2&)som är inkopplad mellan nämnda utgångsklämma (20) och jord (21), k ä n n e t e c k n a t därav, att den pulsstyrda huvudströmställaren (23) har en anod, som är kopplad till kon- densatorn (22), en katod, som är kopplad till utgångsklämman (21), samt en styrelektrod, varvid en pulsstyrd styrströmställare (36) har en katod, som är kopplad till den pulsstyrda huvudströmstäl- larens (23) styrelektrod, en styrelektrod, som är kopplad till triggingångsklämman (18) för att mottaga en triggsignal, samt en anod, varvid en effektkälla (26) är inkopplad mellan den puls- styrda huvudströmställarens (23) katod och den pulsstyrda styr- strömställarens (36) anod för att öka effektkällans (26) spän- ning, när huvudströmställaren (23) urladdar huvudkondensatorn (22), och bibehålla effektkällans spänning över spänningen hos huvudströmställarens (23) katod, varigenom styrelektrodström matas till den grindstyrda huvudströmställarens (23) styrelektrod när nämnda grindstyrda huvudströmställare (23) inkopplas.

2. System. enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att effektkällan innefattar en styrkondensator (26).

3. System enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att styrkondensatorn (26) är inkopplad mellan nämnda huvudkon- densator (22) och nämnda utgångsklämma (20) för att uppladdas tillsammans med huvudkondensatorn.

4. System enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att effektkällan (26) vidare innefattar en spänningsdelare (29,30), som är inkopplad mellan huvudkondensatorn (22) och jord (21), varvid spänningsdelaren har ett mellanuttag, som är kopp- lat till nämnda styrkondensator (26).

5. System enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a t att det vidare innefattar ett förspänningskretsorgan (41) för upprättande av en tröskelvärdesspänning, vilken nämnda trigg- därav, 450 277 11 signal skall överstiga före tríggníng av nämnda gríndstyrda styrströmställare (36).

6. System enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att det vidare innefattar en förspänfiingsíngångsklämma (19) som är kopplad till nämnda förspänningskretsorgan (41).