DE3248388A1

DE3248388A1 - Elektronisches zuendsystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3248388A1
Application number: DE19823248388
Authority: DE
Inventors: Tadashige Tokio Kondo; Akira Kawasaki Nagashima
Original assignee: Kioritz Corp
Current assignee: Kioritz Corp
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1983-07-14
Also published as: SE449893B; DE3248388C2; SE8207435D0; CA1194536A; US4478200A; SE8207435L; JPS58117357A

Description

Elektronisches Zündsystem für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Zündsystem mit Kondensatorentladung für Brennkraftmaschinen, wobei ein Zündgenerator vorgesehen ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein elektronisches Zündsystem für eine Brennkraftmaschine, welches auch in der Lage ist, die durch den Magnetgenerator erzeugte Leistung auch einer Hilfsvorrichtung zuzuführen.

Bei elektronischen Zündsystemen, die einen Zündgenerator aufweisen ist es üblich, das die vom Zündgenerator erzeugte Spannung nicht nur zur Zündung benutzt wird, sondern auch andere elektrische Verbraucher speist, beispielsweise eine Hilfseinrichtung oder andere elektrische Verbraucher, beispielsweise eine Handgriff-Beheizungsvorrichtung für eine Kettensäge oder eine Beleuchtung, wobei die Leistung dadurch abgenommen wird, daß der Rotor der Zündgeneratormaschine in Verbindung mit einer zusätzlichen Generatorwicklung versehen wird, oder indem die herkömmliche Generatorspule mit einer Mittelanzapfung versehen wird.

Das Hinzufügen einer getrennten Generatorwicklung, d.h. die Benutzung von zwei unterschiedlichen Generatorspulen oder die Anordnung einer Mittelanzapfung kompliziert die Konstruktion des Zündgenerators und die erforderlichen Herstel lungsschritte werden vergrößert, was zu einem Ansteigen der Kosten führt.

Insbesondere, wenn die Zündmaschine mit Mehrfachpolen ausgerüstet werden muß und in ihren Abmessungen klein

ist, wird es bei bekannten Zündsystemen schwierig diese Forderungen zu erfüllen, da zwei unterschiedliche mehrpolige Generatorspulen oder eine Mittelanzapfung mit der hieraus resultierenden Komplizierung verknüpft ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Zündsystem mit Kondensatorentladung zu schaffen, welches auch einen anderen elektrischen Verbraucher zusätzlich zur Erzeugung der Zündfunken speist, ohne daß der herkömmliche Zündgenerator abgewandelt werden müßte.

Gemäß der Erfindung ist ein elektronisches Zündsystem mit Kondensatorentladung vorgesehen, wobei die Generatorspule des Zündgenerators nur aus einer einzigen Spule ohne Mittelanzapfung besteht. Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß eine Umschaltstufe vorgesehen ist, die bewirkt, daß der Kondensator mit der einen Halbwelle einer Polarität der Wechselspannung geladen wird, bis eine bestimmte Ladespannung erreicht wird, die zur Zündung der Brennkraftmaschine ausreicht, wobei eine Umschaltung auf einen anderen Verbraucher (Hilfslast) bewirkt wird, die an die Ausgangsklemmen der Generatorspule angeschaltet wird.

Hierdurch wird bewirkt, daß jeweils nach Vollendung der Zündung die erzeugte Spannung des Zündgenerators einer Zündschaltung zugeführt wird, um den Kondensator zu laden» wobei jedoch nach erfolgter Aufladung des Kondensators auf eine bestimmte Spannung die Spannung von einem Pfad auf einen anderen umgeschaltet wird, wodurch die Leistung der Hilfslast zugeführt wird.

Hierdurch wird es überflüssig, den Zündgenerator mit getrennten Wicklungen auszurüsten, die die Hilfslast speisen und es ist auch nicht notwendig, die Generatorspule mit einer Mittelanzapfung zu versehen, so daß herkömmliche Zündgeneratoren Anwendung finden können, um eine Teillast auch einer Hilfsvorrichtung zuzuführen, ohne daß eine Abwandlung des Generators erforderlich wäre.

Zwischen Zündgenerator und Last ist eine Diode parallel zu einem Steuerelement eingeschaltet, um das Öffnen und Schließen des Speisepfades zu steuern, wobei die Diode durch die eine Halbwelle angeschaltet wird, die in Gegenphase zu der Halbwelle liegt, die den Kondensator lädt, während die Halbwelle entgegengesetzter Polarität der Last auch dann zugeführt wird, während der Kondensator aufgeladen wird, so daß die erzeugte elektromotorische Kraft wirksam ausgenutzt wird. Dadurch, daß die benutzte Generatorspule aus einer einzigen Spule ohne Mittelanzapfung besteht, wird die Herstellung des kleinen und mehrpoligen Zündgenerators vereinfacht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild des erfindungsgemäßen elektronischen Zündsystems;

Fig. 2 Signalwellenformen, die an verschiedenen Teilen der Schaltung gemäß Fig. 1 auftreten .

In Figur 1 bezeichnet der Block A den Zündgenerator, von dem nur der Zündspulenteil dargestellt ist, und diese Spule wird von einer einzigen Spule ohne Mittelanzapfung gebildet. Der Block B zeigt eine bekannte elektronische Zündschaltung mit einem Ladekondensator 1, einer Zündspule 2_S einem Zündsteuerthyrostor 3 und einer Zündsignal-Generatorspule 4. Der Block C bezeichnet eine Schaltung zur Umschaltung der Zuführung der erzeugten elektromotorischen Kraft der Zündspule A zwischen Kondensator 1 und einer elektrischen Belastung 5, und die Schaltung weist einen gesteuerten Gleichrichter 6 auf, der im Ladepfad der Generatorspule A nach dem Kondensator 1 liegt, um das Öffnen und Schließen des Gleichrichters zu steuern. Ein gesteuerter Gleichrichter 7 ist in die Stromversorgungsleitung zwischen Generatorspule A und Belastung 5 eingeschaltet, um das öffnen und Schließen zu steuern und es ist eine Spannungsteilerschaltung vorgesehen, die Widerstände 8 und 9 umfaßt, um die Kondensator-Ladespannung zu teilen und die resultierende Spannung am Verbindungspunkt b zu erzeugen. Außerdem ist eine Schaltung vorgesehen, die einen Widerstand 10, eine Zehnerdiode 11 und einen Widerstand 12 aufweist, die in Reihe geschaltet sind, um am Punkt a (der Punkt a stellt die Verbindung zwischen dem Widerstand 10 und der Zehnerdiode 11 dar) eine Bezugsspannung zu liefern, die benutzt wird um eine gegebene Kondensatorspannung festzustellen, die für die Zündung erforderlich ist. Der Spannungsteiler 8, 9 ist mit einem Ende zwischen den gesteuertem Gleichrichter 6 und dem Kondensator 1 geschaltet, während das andere Ende geerdet ist. Die die Bezugsspannung liefernde Schaltung 10, 11, 12 ist mit einem

Ende zwischen Generatorspule A und gesteuertem Gleichrichter 6 geschaltet und am anderen Ende geerdet. Weiter sind Transistoren 13 und 14 vorgesehen, die gemäß der Höhe der Spannungen an den Punkten a und b an- und abgeschaltet werden, um ein Steuersignal dem gesteuerten Gleichrichter 6 zu liefern. Der Transistor 13 ist mit seinem Emitter-Kollektorkreis zwischen dem Verbindungspunkt a und die Gatterelektrode des gesteuerten Gleichrichters 6 geschaltet und ein Widerstand 17 liegt zwischen dem Gatter und der Kathode des gesteuerten Gleichrichters 6. Der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 14 ist zwischen die Basis des Transistors 13 und Erde geschaltet, und die Basis des Transistors 14 ist mit dem Verbindungspunkt b des Spannungsteilers verbunden. Der andere gesteuerte Gleichrichter 7 ist in Reihe mit der Last 5 geschaltet und wird durch den Strom gesteuert, der durch die Zehnerdiode 11 fließt, wenn die Transistoren 13 und 14 abgeschaltet sind. Wenn beispielsweise der Motor benutzt wird, um eine Kettensäge zu treiben, dann kann die Last 5 aus einer Hilfsstufe, beispielsweise einer elektrischen Heizvorrichtung bestehen, die innerhalb des Handgriffs der Kettensäge eingebaut ist, oder aus einer Beleuchtungsvorrichtung. Parallel zu dem gesteuerten Gleichrichter 7 liegt eine Diode 15, um die Halbwelle der elektromotorischen Kraft hindurchzulassen, die in der Polarität der Halbwelle der elektromotorischen Kraft entgegengesetzt ist, die den Kondensator 1 auflädt. In Reihe mit der Last 5 liegt ein Schalter 16, der gewöhnlich geschlossen ist und dazu dient, die Last 5 abzuschalten, wenn die Last 5 nicht an Spannung gelegt zu werden braucht.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des elektronischen Zündsystems unter Bezugnahme auf die Wellenform-Diagramme nach Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Wenn der Zündgenerator mehrere Pole besitzt, beispielsweise 8 Pole, dann ist die Zahl der Zyklen pro Umdrehung der Motorwelle der in der Generatorspule A erzeugten Wechselspannung 4 und Halbwellen Elektromotorische Kräfte V₁ bis W₄ (keine Lastspannungen oder virtuelle elektromotorische Kräfte) werden wie bei (E) in Figur 2 dargestellt, erzeugt. Synchron zu diesen Halbwellen elektromagnetischen Kräften erzeugt die Zündsignalspule 4 Impulssignale, und zwar jeweils einen für jede Umdrehung des Motors, wie bei (F) in Figur 2 dargestellt ist. Unter der Annahme, daß der Kondensator 1 der Zündschaltung B gerade entladen wurde (kurz nach der Zündung) und noch keine Ladung gespeichert hat, dann fließt der durch die eine Polarität der wechselelektromotorischen Kraft in der Generatorspule A erzeugte Strom, d.h. die elektromotorische Kraft mit positiver Phase über den Widerstand 10, den Emitterbasiskreis des Transistors 13, den Emitterbasiskreis des Transistors 14 und den Widerstand 9 in der Umschaltstufe C nach Erde ab. Unter dieser Bedingung ist die Spannung am Punkt a höher als die Spannung an dem Punkt b des Spannungsteilers für die Ladekondensatorspannung. Wenn der Transistor 13 angeschaltet wird, dann fließt der Strom von der Generatorspule A über den Widerstand 10, den Transistor und den Gatter-Kathodenkreis des gesteuerten Gleichrichters 6 und der gesteuerte Gleichrichter 6 wird dadurch angeschaltet und lädt den Kondensator 1. In Figur 2 ist der Ladungsbeginnzeitpunkt des Kondensators

durch die halbwellenelektromotorische Kraft V. der Generatorspule A im wesentlichen gleichzeitig mit dem Zeitpunkt dargestellt, zu dem V. anzusteigen beginnt (vgl. E und G in Fig. 2).

Während bei dem bekannten Zündsystem die Ladung aller halbwellen-elektromotorischen Kräfte V₁, V₂₅Vg und V₄ , die in der Generatorspule A erzeugt werden, im Kondensator 1 gespeichert werden, wird gemäß vorliegender Erfindung die Aufladung gestoppt, wenn die erforderliche Energie zur Zündung im Kondensator 1 gespeichert ist oder wenn die Kondensatorspannung auf die die Aufladung durch die Halbwelle V^ erfolgte, und ein Teil der Halbwelle Vp eine Spannung Vp in (G) gemäß Figur 2 erreicht. Wenn demgemäß die Zehnerspannung Mj der Zehnerdiode 11 so gewählt wird, daß die Spannung V_b am Punkt b, die durch Teilung der Ladekondensatorspannung V über die Widerstände 8 und 9 erhalten wird, gleich der Spannung V_n am Punkt a wird, die durch den

Widerstand 10, die Zehnerdiode 11 und den Widerstand 12 bestimmt wird, d.h. wenn V = V.,, dann fließt kein Basisstrom durch die Transistoren 13 und 14 und demgemäß werden die Transistoren 13 und 14 (die Emitter-Kollektorkreise) abgeschaltet. Infolgedessen wird der gesteuerte Gleichrichter 6 angeschaltet und die Ladung des Kondensators 1 wird gestoppt. Wenn in diesem Fall die Halbwelle Vp ihre Fähigkeit beibehält weiter zu steigen, oder wenn die nächste Halbwelle V₃ erzeugt wird, dann wird die Spannung am Punkt a höher als die Zehnerdiodenspannung V₇ und der Strom von der Generatorspule A fließt nach dem Gatter-Kathodenkreis des gesteuerten Gleichrichters 7 über den Widerstand 10 und die Zehnerdiode 11.

Infolgedessen wird der gesteuerte Gleichrichter 7 angeschaltet, so daß die Ladung des Kondensators 1 zur Zeit t₂gestoppt wird und gleichzeitig wird die Energie der Belastung 5 zugeführt. In diesem Fall wird die elektromotorische Kraft von der Generatorspule A der Last 5, wie in (H) in Fig. 2 dargestellt, zugeführt und dies stellt den Fall dar, wo die Diode 15 parallel zu dem gesteuerten Gleichrichter SCR7 liegt, so daß die Halbwelle entgegengesetzter Polarität zur KondensatoriadehalbwelIe kontinuierlich zugeführt wird, selbst während der Kondensatorladeperiode zwischen t, bis t~.

Demgemäß wird der gesteuerte Gleichrichter 6 nicht durch die elektromotorische Kraft, die Vp folgt, angeschaltet, unabhängig davon ob der Schalter 16 ein- oder ausgeschaltet ist, solange V₃ ^ V. und die Lade-

a D

spannung des Kondensators 1 wird nicht erhöht.

Wenn die elektromotorische Kraft, die in der Generator· spule A erzeugt wird, von V₃ auf V₄ fortschreitet, so daß das nächste Zündsignal (vgl. (F) gemäß Fig. 2) erzeugt wird und der Zündsteuerthyristor 3 wird angeschaltet und die Ladung des Kondensators 1 wird über den Thyristor 3 und die Primärwicklung der Zündspule abgeleitet, wodurch der Motor gezündet wird. Wenn der Kondensator 1 entladen wird, dann wird die Anfangsbedingung wieder hergestellt und die Ladung wird wiederum durch die Halbwelle V₁ des nächsten Zyklus gestartet.

Wie oben beschrieben, werden die positiven Halbwellen

der elektromotorischen Kraft, die in der Generatorspule A erzeugt werden, zunächst der Zündschaltung B über die Umschaltstufe C zugeführt und nachdem genügend Energie dem Kondensator 1 zugeführt ist, wird die Ladungszufuhr durch die Umschaltstufe C so umgeschaltet, daß nunmehr die Last 5 an Spannung 1iegt.

Durch dieses Spannungsumschaltverfahren wird erreicht, daß bei der an die Last 5 angelegten Spannung die strichliert dargestellten Halbwellenabschnitte fehlen, die aus (H) gemäß Fig. 2 ersichtlich sind, während der Kondensator von t. bis tp aufgeladen wird. Demgemäß wird eine intermittierende Halbwellen-Wechselspannung zugeführt. Jedoch ist diese Spannung mit Ausnahme von Fällen, wo eine perfekte Wechselspannung erforderlich ist, im Hinblick auf die Natur der Belastungen vom praktischen Standpunkt diese Spannung ausreichend für gewöhnliche Belastungen, beispielsweise eine Heizvorrichtung für den Handgriff einer Kettensäge und zum Zwecke der Beleuchtung.

Infolge der Tatsache, daß die Spannung von dem einen Pfad automatisch nach dem anderen über die Umschaltestufe C umgeschaltet wird, indem die Ladespannung des Kondensators 1 festgestellt wird, ergibt sich selbst wenn Größe und Frequenz der von der Generatorspule A erzeugten Spannung infolge Änderungen der Motordrehzahl geändert werden, nicht nur eine Speicherung der erforderlichen Zündenergie im Kondensator 1 der Zündschaltung B, sondern es wird gleichzeitig auch noch während der anderen Perioden (die Halbperiode entgegengesetzter Polarität während der Ladung bei Be-

nutzung der Diode 15) der Last 5 zugeführt. Hierdurch wird wirksam die erzeugte Leistung des Zündgenerators ausgenutzt. Wenn sich die erzeugte Leistung der Zündspule A ändert wird die Aufladung des Kondensators 1 nicht immer bereits durch die Halbwelle V₂ vollendet sein, wie durch die voll ausgezogene Linie in (G) gemäß Fig. 2 dargestellt ist und die Aufladung kann früher vollendet sein, beispielsweise schon durch die Halbwelle V. oder später durch die Halbwelle Vg und V₄. Die strichlierte Linie zeigt den extremen Fall, wo die Aufladung erst durch die Halbwelle V» vollendet wird. In diesem Fall wird nur die Halbwelle entgegengesetzter Polarität der Last zugeführt.

Wenn die Generatorspule A eine elektromotorische Kraft erzeugt, die kleiner ist als die der Zündschaltung B zuzuführende, dann kann je nach Art der Belastung 5 ein Transformator eingesetzt werden, der die Spannung hochtransformiert und der durch den Block D (D¹) angedeutet ist, so daß eine höhere Spannung der Zündschaltung B zugeführt werden kann.

Claims

ό ο / ο ο ο ο Patentanwälte Dipl.-ing. Curt Wallach

Europäische Patentvertreter D i ρ 1.-In g. Günther Koch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

28. Dezember 1982

Datum:

Kioritz Corporation unser zeichen: ^{17 600} ~ ^K/Ap

5-1, Shimorenjaku-7-chome
Mitaka-shi
Tokyo (Japan)

Elektronisches Zündsystem für eine Brennkraftmaschine Patentansprüche:

Elektronisches Zündsystem mit Kondensatorentladung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Zündgenerator, der eine einzige Generatorspule aufweist,, um eine Wechselspannung synchron zur Drehung der Motorwelle zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Zündschaltung (B) vorgesehen ist, die einen Kondensator (1) aufweist, der in Reihe mit der Generatorspule (A) geschaltet ist und durch eine Halbwelle der einen Polarität der Wechselspannung aufgeladen wird, daß die Zündschaltung weiter einen Zündsteuerthyristor

(3) aufweist, der gemäß einem Zündsignal zündet, das in einer Zündsignalspule (4) erzeugt wird, um die Entladung des Kondensators (1) zu steuern und einen Entladestrom über eine Primärwicklung eines Zündtransformators (2) zu schicken, daß eine Lastschaltung (5) an die Generatorspule

(4) parallel zum elektronischen Zündkreis (B) anschaltbar ist, und

daß eine Umschaltstufe (C) zwischen die Generatorspule (4) und die elektronische Zündschaltung (B) und zwischen die Generatorspule (4) und die

elektrische Belastungsstufe (5) geschaltet ist, wobei die Umschaltstufe (C) feststellt, wann der Kondensator (1) der elektronischen Zündschaltung (B) auf einen vorbestimmten Pegel aufgeladen ist, um dann eine Umschaltung der Wechselspannung der Generatorspule vom Kondensator nach der elektrischen Last (6) vorzunehmen.
2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltstufe (C) folgende Teile umfaßt:

ein erstes Schaltelement (6), welches zwischen die Generatorspule (A) und den Kondensator (1) geschaltet ist,

ein zweites Schaltelement (7), welches in Reihe mit der elektrischen Last (5) geschaltet ist und

eine Detektorstufe zur Feststellung einer Ladespannung des Kondensators und zur Steuerung der ersten und zweiten Schaltelemente, derart, daß das erste Schaltelement (6) leitfähig und das zweite Schaltelement (7) sperrt, bis die Ladespannung des Kondensators einen vorbestimmten Spannungswert erreicht, um die Wechselspannung dem Kondensator zuzuführen, wobei dann wenn die Ladespannung die vorbestimmte Spannung erreicht, das erste Schaltelement (6) sperrt und das zweite Schaltelement (7) leitfähig wird, um die Wechselspannung an die Last (5) anzulegen.

Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (15) parallel zu dem zweiten Schaltelement (7) geschaltet ist_s wodurch eine Halbwelle der Wechselspannung, die in ihrer Polarität der Ladehalbwelle entgegengesetzt ist, auch während der Aufladung des Kondensators an die Last (5) angelegt wird.