DE2041687A1

DE2041687A1 - Zuendsystem mit Kondensatorentladung fuer Verbrennungsmaschinen

Info

Publication number: DE2041687A1
Application number: DE19702041687
Authority: DE
Inventors: Warner William James
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-08-22
Filing date: 1970-08-21
Publication date: 1971-03-18
Also published as: GB1262450A; DE2041687B2; US3573545A; JPS4917972B1; DE2041687C3; SE357416B; FR2059109A5

Description

DlPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MÖNCHEN 71, 19. AUQ· 1970

MeichloratraBe 42

Mein

Zeichen: M126P-415

Motorola, Ine« 9401 West Grand Avenue Franklin Park. Illinois V.St,A»

Zündsystem mit Kondensatorentladung für Verbrennungsmaschinen

Die Erfindung betrifft ein ßündsystemmit Kondenaatorentladung für Verbrennungsmaschinen mit einem synchron mit dem Motor umlaufenden Clement aur Erzeugung elektrischer Impulse, einem .Pegeldetektorj der auf diese Impulse beim Erreichen eines bestimmten Pegels anspricht und die Entladung eines Zündkondensator ο aur Erzeugung-"der Zündimpulse auslöst, wobei die den A bestimmten Pegel "-.erreichenden Impulse in einer eine zeitliche Zündvoreilung bewirkenden Abhängigkeit von der Drehzahl der Haschine stehen·

Es sind bereits Zündsysteme auf der Basis der Kondensatorentladung bekannt, bei denen eine Zündvoreilung durch daa Vorbeiführen eines bestimmt geformten Segmentes an Abtasteinrichtungen entsprechend der Drehzahl eingestellt wird, wobei die in den Abtastelementen erzeugtenImpulse die Entladung eines ZÜndkondensator® triggern. Für optimale Verhältnisse beim Start

109812/1180

BAD

2OA1687

_ M126F-445

ist es wünschenswert„ dass äie Zünlvoreilung bis ungefähr 1 000 Um/Hin HvJLl ißt uad sicö von diesem Zeitpunkt ab eine Zundvoreilung einstellt, die proportional mit der Drehzahl zunimmt. Dieses Betriebsverhalten ist mit den bekannten Zündsystemen nicht er2ielbar, da diese vom Zeitpunkt des Startes aus eine zunehmende Zundvoreilung besitzen» Daraus ergibt sich, dass der Motor beim Starten Schwierigkeiten bereiten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem mit Kondensatorentladung für Verbrennungsmaschinen zu schaffen, das den aufgezeigten Nachteil überwindet und die Zundvoreilung im wesentlichen bis zu einer bestimmten Drehzahl bei Null festhält.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten System erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Steuerschaltkreis mit dem Pegeldetektor verbunden ist und ein erstes Netzwerk umfasst, mit welchem in einem ersten Schaltaustand des oteuerschaltkreises die Detektorempfindlichkeit in der Anlaufperiode der Maschine verringert wird, wobei die Anlaufperiode vom Start bis zu einer bestimmten Drehzahl reicht, um dadurch die Zundvoreilung im wesentlichen konstant zu halten, und dass ein zweites Netzwerk mit dem Steuerschaltkreis verbunden ist, das auf Drehzahlen über der bestimmten Drehzahl anspricht und den iSteuerschaltkreis in einem zweiten Schaltzustand betreibt, in welchem der Pegeldetektor im wesentlichen seine volle Empfindlichkeit besitzt, so dass die erzeugten Impulse den gegebenen Pegel in einer bestimmten ZeItabhängigkeit von der Drehzahl erreichen, wodurch eine Zundvoreilung einstellbar ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung 1st in besonders vorteilhafter Weise bei einem Zündsystem verwirklicht, bei dem in veränderlichen magnetischen

- 2 - Widerstanden

109817/1 180

BAD ORIGINAL

\· ^: "■■.■,■■■.,■λ 3 ■ ^;; ; - :

Wider ständen synchron mit -derMaschine Impulseer zeugt und einem Pegeldetektor augeführt werden₄ der beim Srreicheneines fee stimmten Iiapiilspegels anspricht und den Zündkondensator zur Erzeugung der Zündirapulse für die Terbrennungsraaschine entlädt« Mt dem Sündkcndensator ist au dessen Aufladung ein sättigbarer Ossiilator .verbunden, der einen transformator mit ■einer ersten und zweiten induktiv gekoppelten Wicklung umfasst, wobei die erste Wicklung mit dem ausgangseitigen Transistor des Oszillators und die zweite Wicklung mit der Steuerelektrode dieses Transistors verbunden ist, so dass mit ansteigendem Strom in der ersten 'Ücklung entsprechend der Leitfähigkeit des Transistors ein Strom in der zweiten Wicklung erzeugt wird_r der den Transistor in den Sättigungsaustand steuert* Sobald ( der Transistor den Sättigungszustand erreicht_s bricht das Magnetfeld zusammen und induziert eine für die Aufladung des Zündkondensators verwendete Spannung. Zwischen den ausgangsseitigen Transistor des Oszillators und die Steuerelektrode eines Steuertransistors, der zwischen dem Pegeldetektor und Masse liegt, ist eine Vorepannungsschaltung geschaltet, die einen ersten Gleichrichter und ein erstes Zeitkonstantennetawerk umfasst· Die Vorspannungsschaltung besitzt ferner einen zweiten■ Gleichrichter und ein zweites Zeitkonstantennetzwerk, .welche zwischen den ausgangsseitigen Transistor des Oszillators und den Steuertransistor geschaltet sind* Wenn der Oszillator beim anfänglichen Starten der Maschine stromführend ist, wird vom ersten Gleichrichter ein Potential einer bestimmten ■ Polarität an das Zeitkonstantennetzwerk angelegt und dieses aufgeladen, wodurch der Steuertransistor in den leitenden Zustand geschaltet wird und einen Teil der an den Pegeldetektor angelegten erzeugten Impulse nach Hasse ableitet. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Pegeldetektors auf einen Wert verringert, bei welchem der Zündkondensator bis zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl der Verbrennungsmaschine immer, zur gleichen Zeit entladen wird. Sobald die Ysrbrennungsmaschine die bestimmte Drehzahl erreicht hat _t die vorzugsweise bei

- 3 ~
109817/1180

BAD ORSGIMAL

M126P-415 k

1 000 Um/Min .liegt, werden Impulse entgegengesetzter Polarität vom ausgangsseitigen Transistor des Oszillators an daß zweite Zeitkonstantennetzi^erk über den zweiten Gleichrichter angelegt und dieses zur Umschaltung des Steuertransistors in den nicht leitenden Zustand aufgeladen, wodurch der Pegeldetektor wieder seine volle Empfindlichkeit annimmt und die Zündvoreilung direkt proportional mit der Drehzahl der Maschine zunimmt .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbaispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor» Die aus einer Figur bestehende Zeichnung zeigt das Schaltbild eines Zündsystems auf der Basis einer Kondensatorentladung*

Das Zündsystem mit Kondensatorentladung entsprechend dem in der Zeichnung dargestellten Ihisführungsbeispiel umfasst einen synchron mit dem Motor umlaufenden Generator, der Impulse für die Entladung des Zündkondensators liefert. Der Generator ist mit einer Schwungscheibe 10 versehen, welche auf einer synchron mit dem Motor umlaufenden Welle 12 angeordnet ist. Ein auf der Schwungscheibe 10 vorgesehenes Segment 18 aus einem geeigneten Material erzeugt in den neben der Schwungscheibe angeordneten Abtastern 14 und 16 mit veränderbarem magnetischem Widerstand ein Potential, das an der jeweiligen Torelektrode 19 und 20 von zugeordneten Halbleiterthyristoren 22 und 24 wirksam wird· Diese Halbleiterthyristoren 22 und 24 wirken als Pegeldetektor für die Entladung eines Zündkondensators 25. Die zwischen die Torelektrode des zugeordneten Halbleiterthyristors und Masse gelegte Parallelschaltung eines Kondensators 27 und eines Thermistors 28 dienen der Kompensation von Geräusch- und Temperaturschwankungen.

Die als Pegeldetektor geschalteten Halbleiterthyristoren 22 und 24 werden durch den Einfluss dets an den Abtastern 14 und

BAD ORIGINAL

109817/1180

■■ ν ■ "■^:/- ^; ' V- ■ : : Η126Β-415 . ■'.

16 sielt v^ gesteuert und lösen eine

Entladung eines Konclensatü.x j 30 a-eB» ubsr. den Halbleiterthyristor 32 aus, wobei ^ntsprecliend -das Potential induktiv über einsü transformator 32 an die Torelektrode 54 eines Halbleiterthyristors 36 angekoppelt wird, um den Zündkonden3ator 25 über diesen Halbleitertliyristor ^6 und eine Zündspule 40 zu entladen. Badürcn wird an &exi Zündelektrode*}. Λ2 ein Zündfunke für die HotorzrSndung erzeugte In gleicher Weise wird durch dis Triggering dea Halbleitertliyristors 24 der Kondensator 30 über einen l'ransformator 45 zur Triggerung eines weiteren Halbleiterthyristors 47 entladen, der im stromführenden Zustand den Zündkondensator 25 über die Zündspule 50 und die Zündelektroden entlädt. Parallel zu den Zündspulen 40 und 50 sind Dioden 56 und 54 geschaltet, welche den negativen, durch das ausafflmenbreckende PeId in der Spule eraeugten Kinschwingvorgang unterdrücken. _ ' -■·.-,·

Zum Aufladen des Zündlccndensators 25 über die Zündspulen dient ein sättigbarer Oszillator 60, der einen Transformator mit einer ersten Wicklung 62 umfasst, die mit dem Emitter 64 eines Transistors 65 verbunden ist. ISine zweite Wicklung 66 1st induktiv mit der ersten Wicklung 62 gekoppelt und über die Parallelschaltung einer Diode 68 und eines Widerstandes 69 in Serie zu einem Widers&and ψ) an die Basis 72 des Transistors 65 an-* geschlossen. Zwischen den Kollektor 75 und die 3asis 72 ist eine Zener-Diode ψ\- geschaltet_t welche den Transistor 65 vor Überspannungen schützt.

Im Betrieb wird aunächät vom Segment 18 auf der Schwungscheibe 10 eine Spannung, z.B» im Abtaster 16, erzeugt, mit welcher der Halbleiterthyrisfcor ?A und über diesen der Halbleiterthyriotor; 47 getrißKorb .wird» Sobald dioser Halbleiterthyristor 47 .leltfit, wird über eine Diode 80 die vom Kondensator 82 gefilterte spannung an den Kollektor'..$4" dos Transistors 85 über den Kolloktorwiderstand B') angelegt;. Da die Basis 8.8'des ■

■ > 5■■- ,...., (Pranolstora 10981 ? / 1 AM

BAD ORIGINAL

H126P-415

Transistors 85 über eixion Widerstand 89 und eine Diode 90 sowie den Halbleiterthyristor 47 und die Zündspule 50 an Masse liegt, wird der Transistor 85 leitand und legt über eine Diode 92 und den Widerstand 70 ein entsprechendes Potential an die Basis 72 des Transistors 65 en« Dadurch wird dieser Transistor seinerseits leitend und bewirkt einen. Stromfluss über die erste Windung 62 des Ossillatortransformatora_β Da die Wicklung 62 induktiv mit der zweiten Wicklung 66 gekoppelt ißt, wird die Spannung über den '/iderstand 70 zur Basis 72 des Transistors 65 zurückgekoppelt und hält den Transistor im leitenden Zustand« Sobald dieser Transistor die Sättigung erreicht hat, bricht das Feld im Transformator zusaamen und induziert eine entsprechende Spannung an der Wicklung 95 des Transformators, wobei diese induzierte Spannung über einen Widerstand 96 zur Aufladung des Zündkondensators 25 dient«

Daraus ergibt sich, dass_T sobald der Rotor zu laufen anfängt und das Segment 18 an einem der Abtaster .14 und 16 mit zu- ' nehmender Geschwindigkeit vorbeiläuft, wird in diesen Abtastern ein Potential erzeugt, das den zur Triggerung der Halbleiterthyristoren 22 und 24 notwendigen Pegel au einer Zeit erreicht, die direkt proportional mit der Drehaahl des Motors abnimmt, wodurch der Zünävorgang in Richtung einer Frühzündung verschoben wird« ^s kann jedoch für bestimmte Varbrennungsmaschinen'wünschenswert sein, da3s die voreilende Zündverschiebung so lange nicht auftritt, bis der Motor zum leichteren Starten eine Drehzahl von ungefähr 1 000 Um/Min erreicht hat. Zur Steuerung dieser Zündvoreilung, die vorzugsweise vom Start bis au einer Drehaahl von 1 000 Üm/Min auf dem Wert Null gehalten wird, ist ein Steuertransintor 100 vorgesehen, dessen Kollektor 102 über Dioden 104 und 106 mit den Toralektroden 19 und 20 der Halbloiterthyristorea 22 und 24 im Pegeldetektor verbunden ist. Der Emitter 108 des Transistors 100 ist mit Masse verbunden. Kine Vorspannungsschaltung 110 liegt zwischen dem Emitbor 64 des Transistor» 65 und der fta^is 112 des

BAD ORIGlNAL

- 6 - Trau»!stora

1098 17/1180

H126P-415

Transistors. 100«. Diese'■ Vorspaimungs schaltung gesteht aus einem ersten Teil mit einer GrIeichricbterdiode 114 und ainem Zeitkons t antenne tawerk aus einem Widerstand 115 und einem Kondensator 116 ο Das Zeitkonstantennetzwerk ist Über θ inen Thermistor 118 an die Basis 112 des Transistors 100 angeschlossen. Ferner umfasst daß Zeitkonstantennetzwerk einen zweiten Teil mit einer Gleichrichterdiode 120, die über ein Zeitkonstanten— netzwerk aus einem Widerstand 121 und einem Kondensator 122 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 125 ebenfalls an die Basis 112 des Transistors 100angeschlossen ist*

Im Batrieb wira_$ wenn der Motor gerade gestartet ist, der positive Teil 124 eines Wechselstromes 125, der über den Emitter 64 des Transistors 65 während des Oszillatorbetriebs fliesst, über die Diode 114 an den Kondensator 116 angelegt, um diesen auf ein Potential aufzuladen, das en der Basis 112 des Transistors 100 wirksam ist. Damit wird der Transistor 100 leitend und leitet einen Teil der Impulse von den Abtastern 14 und 16 nach Hasse ab. Dies verringert die Empfindlichkeit der HaIbleiterthyristoren 22 und 24, so dass sie drehzahlunabhängig mit jeder Umdrehung der Schwungscheibe 10 se langa zur gleichen Zeit eingeschaltet werden, bis die Schwungscheibe eine bestimmte Drehzahl erreicht, welche vorzugsweise bei ungefähr 1 000 Um/Hin liegt. Da die Zeitkonstant3des zweiten Zeitkons t antenne tswerkes grosser ist als die des ersten, was auch für das Potential dea Kondensators 122 gilt, auf welches dieser aufgeladen werden kann_t lädt zu diesem Zeitpunkt der negative Anteil 127 des Wechselstroms 125 den Kondensator 122 auf ein solches Potential auf, dass dieses über den Widerstand den Transistor 100 in den nicht leitenden Zustand umschaltet» Sobald der Transistor 100 nicht leitend ist, nehmen die Halbleiterthyristoren 22 und 24 ihre volle Empfindlichkeit an und bewirken eine Voreilung der Zündung, die der Drehzahl des Motors direkt proportional ist·

■.-:'7,»■'. Bei

1098 17/11 pn

BAD ORIGINAL

Beil einer beispielsweise ausgeführten Schaltung eines Zünd- B mit Eoii&ens&torentlaaung wurde die· Vorspannungsechal

tua.g 110 mit folgenden Wertes bestückt·

Widerstand	115	3*3	k-Ohm
Thermistor	118	150	k-Obra
Kondensator	116	1,0	/\iF
V/iderstaad	121	4,7	k-Ohm
Widerstand	123	100	k-Ohm
Kondensator	122	0,1	/^uF

Vorausgehend wurde ein elektronisches Zündsystem mit einer Kondensatorentladung beschrieben, bei dem die Zündvoreilung solange konstant gehalten werden kann, bis der Motor nach dem Start eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, von welcher an die Voreilung der Zündung proportional dem Drehzahlanstieg ist.

BAD ORSGiNAL

- S 1098 17/1180

Claims

Μ125ΪΜ-15

Pa t 8 nt snsprSc h e

Zündsjstam mit Kondensatorsntladutig; für ¥erbrennungsiaasehinsii mit einem synchron mit- dsm Motor umlaufenden Element sur JSraeugimg elektrischer Impulse, einem Pegeldetektor, der auf diese Impulse beim Erreicnen eines "bestimmten Pegels anspricht lind die Entladung eines Zündfcondensatcrs zur Erzeugung derZündimpulse auslöst, wobei die den bestimmtem Pegel erreichenden Impulse in einer | eine zeitliehe 3üadvorailung bewirkendei Abhängigkeit von /der--, prehzekl der Ilaschiae stehen, dadurch g 9 k e η η -■ ζ c i c h η e t_t. dass ein iJteuerschaltkreis (100) mit tarn Fegeidetekto-c· xexrmnden. ±.et und ein erstes Netzwerk (114 Ms J.16) i;iai'aöst, mit welchem in einem ersten Schalt-' ■■ Zustand des■-t-eiier-schaitkreisss die Detektorempfindlich-' lceit in der Anlaufperiode derMaschine varringert wird, wobei die Anlaui'periodfc vom otart bis au einer bestimmten Drehzahl'reicht, um dadurch die Zündvoreilung im wesentlichen konstant %\\ halten, und dass ein zweites Netzwerk O.20 bis 122) mit dem Steuorachaltkreis verbunden ist, das auf Drehzahlen übej^ der bestiiamten Drehzahl anepricht und den 3t merachaltkreis in einem zweiten Schaltzustand be- " trrijbtj in. welchara der Pegeldatekl-or im wesentlichen seine volle -Empfindlichkeit besitzt, so dans die erzeugten lmMUls-ίϊ den gegobeiicn Pegel in einer bestimmten ZeItnbhHngigkeit von der-DrehKahl erreichen, wodurch eine Zündvoreilimg einstellbar ist.
2. Zündsyateni nach Aü.aprucli I₁ dadurch g e k en η ze ic hn e fc, data der:.\StouüJ-BGhalbkr-eis (100) aus einem Transistor- .besteht,' divr /;t'if5chea den Pefjaldetektör und das

10 98 1 11 1 180

.■;■"■.■;■■ BAD ORIGINAL

M126P-415

erste sowie zweite Metawerk geschaltat ist_t wobei-sowohl das erste als auch das zweite Hetzwerk jeweils ein ?orsj>annungspotential zur Steuerung des Transistors an dessen Steuerelektrode (Basis 112) anlegen, wobei der Transistor in Abhängigkeit von der Drehzahl besüglich seiner Leitfähigkeit einstellbar ist, um dadurch die Empfindlichkeit des Pegeldet;e?rtors su steuern,,
3. Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Netzwerk ein erstes Zeitkonstantennetzwerk (115» 116) mit einem Kondensator umfasst, der an die Steuerelektrode des Transistors angeschlossen ist, dass der Kondensator in Abhängigkeit von einem während der Anlaufperiode der Maschine auftretenden Potential aufladbar ist, um den Transistor in den leitenden Zustand zu steuern, wodurch ein Teil der erzeugten Impulse zur Verringerung der Empfindlichkeit des Pegeldetektore nach Masse abgeleitet wird, und dasa das zweite Netzwerk ein zv/eites Zeitkonstantennetzwerk (121, 122) mit einem Kondensator umfasst, der ebenfalls mit der Steuerelektrode (Basis 112) des Transistors verbunden ist und bei einer Drehzahl aufladbar ist, die oberhalb der bestimmten Drehzahl liegt,, um den Transistor oberhalb dieser Drehzahlschwelle in den nicht leitenden Zustand zu schalten und dadurch im wesentlichen die volle iSmpfindlichkeit des Pegeldetektors wiederherzustellen«

BAD ORIGINAL

109817/1180