EP2020502A1 - Method for electrical ignition of combustion engines - Google Patents
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- EP2020502A1 EP2020502A1 EP07113616A EP07113616A EP2020502A1 EP 2020502 A1 EP2020502 A1 EP 2020502A1 EP 07113616 A EP07113616 A EP 07113616A EP 07113616 A EP07113616 A EP 07113616A EP 2020502 A1 EP2020502 A1 EP 2020502A1
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- F02P11/02—Preventing damage to engines or engine-driven gearing
- F02P11/025—Shortening the ignition when the engine is stopped
Definitions
- Magneto ignition according to the principle of capacitor discharge, for small engines, preferably hand-held small motors.
- the invention relates to an electrical ignition method for internal combustion engines, using an arrangement of a plurality of coils and a synchronous to the machine rotating magnetic generator whose magnetic field passes through the coils temporarily and generates a sequence of magnetic flux changes per revolution. In this case, a sequence of corresponding alternating voltage half-waves is induced in the coils in or on the coils.
- the invention relates to an ignition module, suitable for carrying out the generic ignition method, which has a magnetizable and surrounded by a plurality of induction coils yoke core.
- This is structurally-geometrically designed with a first and a second leg.
- the first leg is preferably surrounded by a charging coil, while the second leg is surrounded by at least the primary and secondary coils of a Zündüberitatis.
- the invention relates to a computer program product with program code elements which are provided for execution on the programmable controller to implement said method.
- the energy extraction for the individual areas strongly determines the energy that is ultimately available for the spark. There is a strong interaction. In this context was also in DE10232756 pointed. Thus determines the energy removal by the supply voltage part U3 (see Figure 3 the registration) of the control not insignificant the charging of the ignition capacitor.
- the energy extraction is strongly determined by the coupling of the supply voltage part to the charging coil. For cost reasons, the coupling is kept as simple as possible, the electrolytic capacitor C30 of the supply voltage is coupled without resistance or via a fixed resistor R10 to the charging coil U1.
- the object of the invention is to further increase the spark energy with the possibilities of circuit change, software changes and continue without cost increases.
- invention 1 to x which can be used individually or in combination.
- speed limitation balancing, parking.
- a spark shutdown is used.
- the operating mode speed limitation of the internal combustion engine starts as soon as a certain engine speed is exceeded.
- the state of the art for this purpose is that above the speed limitation uses a spark shutdown, so no spark at the spark plug.
- the ignition switch above the speed limit is constantly controlled to prevent charging of the ignition capacitor, the current from the charging coil is shorted to ground.
- a mere non-trigger the ignition switch exudes, since typically the internal combustion engine in the case of low load extraction accelerated so far beyond the limiting speed that it remains several revolutions above this threshold and thus the ignition capacitor would be charged to a multiple of its allowable voltage. Although voltage limiting components would prevent this, they increase the complexity of components and thus the costs.
- microelectronic control can be reduced by modern microprocessors far, so that values below 1mA can easily be undercut.
- the drive current for the ignition switch gains more and more importance, this is usually several mA, this is also because circuit technology always a resistor parallel to the ignition switch control input to ground must be turned on to protect it against misadjustment, to keep insensitive.
- the power consumption with activated ignition switch determines the design of the power supply of the controller, thus how much energy is taken from the charging coil into the power supply of the controller, thus how low impedance the coupling between charging coil and power supply can be designed Activation of the ignition switch to be ensured especially during shutdown even if by incorrect installation of the ignition module in the service of the air gap L deviating from nominal usually 0.3 mm to z. B. 2mm was set so that the stop function stops until the engine comes to a standstill. As a result of the cost pressure, the mechanical components are designed with higher tolerances, with the result that the setting clearance in the fastening bores of the ignition iron core, with unfavorable part pairing, permits the setting of such large air gaps.
- the shutdown mode also uses spark shutdown. As in DE102004059070 shown it offers advantages of the shutdown to initiate a button. After releasing this button, it is still necessary to generate no ignition spark until the motor stops. For this purpose, the charging current is again short-circuited by the ignition switch to a charging of the ignition capacitor to be avoided.
- Farther EP 1 496 249 15 shows that the ignition switch is actuated with the signal s4 over the full revolution in order to detect the state of stopping (h1 Fig. 15c) even after releasing the stop switch 10 Fig.12 the charge of the ignition capacitor by shorting the positive charging coil half-waves FIG. 15 e1 to prevent.
- the coupling resistance can be increased. So that this resistor R10 can be increased to 2 kohms and more without the use of a series regulator, preferably to> 3 .... kohms. With the maximum air gap L of 1mm, which can be set by the mechanical design, the coupling resistance R10 can be increased to 10kOhm. This leads to a significant increase in the charging voltage of the ignition capacitor at high speeds, see attached diagram Fig. 4 , By increasing the Ankoppelwiderstandes in the example of 0.3kOhm to 10kOhm increases especially at higher speeds, the charging voltage of the ignition capacitor in the diagram shown as measure b.
- invention 5 Regardless of each of these inventions or in (partial) combination with these inventions is proposed in a further invention (invention 5) below a certain speed despite spark shutdown the charging current of the ignition capacitor does not short-circuit by driving the ignition switch, but no longer to control the ignition switch.
- the speed must be set so low that the ignition capacitor is not charged to impermissibly high voltages, risk of voltage breakdown in the ignition capacitor, despite the absence of discharging processes from the charging coil. This makes it possible to design the power supply of the controller only for normal operation, especially at low speeds, so that only the relatively short drive pulse (5 ... 100 ⁇ s) must be applied to trigger the ignition spark for triggering the ignition switch.
- the spark shutdown is achieved in that the ignition switch is no longer activated, so no discharge of the ignition capacitor is more until the engine is stopped, the The ignition capacitor is reliably charged to a high level when the engine is at a standstill.
- start boost ignition energy available
- invention 3 as an alternative to or in (partial) combination with the invention 1, 2, 5, proposes to achieve the spark shutdown that outside of a motor uncritical angular range in which the engine does not accelerate further.
- z. B. UT - the ignition switch is controlled to prevent overcharging.
- the ignition timing of small engines is in the range of about 0 ° .... 35 ° v. OT.
- R10 high-impedance coupling resistor of the power supply of the controller to the charging coil.
- the trigger coil can be omitted and cost savings can be achieved. Since by means of one of the above inventions or the combination thereof, the power consumption of the control circuit could be greatly reduced, it is opposite DE 102 32 768 no longer necessary the voltage supply of the control circuit from the low-impedance trigger coil ( DE 102 32 768 Fig. 4 U2), but now from the charging coil, since a high-impedance coupling is possible, are the disadvantages of supplying the control of the charging coil, as in DE 102 32 768 named, avoided. Since the voltage signals ( DE 102 32 768 Fig.
- the signal of the primary coil is used as an alternative, since this is arranged on the same core leg, it has the same shape with sufficient accuracy, only other amplitudes, which Sensitivity of the analog-to-digital converter can be compensated, so provides the same information.
- the control sequence of DE1 0232768 which is based on the fact that the controller uses the signals from the trigger coil, or the signals from charging coil and trigger coil, so evaluates the signals from coils of both core legs, are accepted, although the trigger coil has been saved.
- the primary coil By using the primary coil, or the signals also results in a simplification of the signal evaluation EP1496249 , in which the distances of the positive half-waves of the charging pulses are measured for the speed detection. Since these are short-circuited during the speed limitation, it is necessary to change to another signal in this operating mode. This is not necessary if, as described above, the rotational speed is obtained by measuring the signals of the primary coil.
- Another invention 4 also in (partial) combination with the other inventions also allows to achieve an increase in the charging voltage of the ignition capacitor at low speeds by an extended control of the ignition switch.
- the pre-charging of the ignition capacitor is prevented by the 2nd positive half-wave of the charging coil by this half-wave is short-circuited via the ignition switch. Since the ignition capacitor is not charged when the 1st positive half-wave of the charging coil occurs, a higher charging current sets in, whereby the resulting field of charging current through the charging coil and the magnetic field of the rotating pole wheel causes a faster flux change and thereby the amplitude of this half-wave higher values achieved as with a less loaded charging coil, as it would be in a pre-charge of the ignition capacitor.
- This effect is speed-dependent and has an effect in the range up to approximately 3000 revolutions as an increase of the ignition capacitor charging voltage.
- the course of the charging voltage of the ignition capacitor via the speed is shown in diagram 4.
- the effect of measure a is shown in diagram 4, in which according to the invention 4, the precharging of the energy store (U4) by the half-wave 8 corresponds to the half-wave LS4, is prevented.
- the measure a is activated in this case up to the speed of 2600 revolutions per minute, here is the fall in the charging voltage after the shutdown the largest. As the speed increases, the increase in voltage becomes less and less by preventing the precharge until it eventually reverses into a voltage reduction.
- Fig. 1 are the magnetic generator M, S. N whose radial lines of symmetry in different rotational positions 30, 31, 32, 33, 34 located. These correspond to the magnetic flux changes 1, 3, 5, 7 in Fig. 2d and 9, 11, 13, 15 in Fig. 2b and with the AC half-waves 2, 4, 6, 8 in Fig. 2c and 10, 12, 14, 16 in Fig. 2a , Wherein the illustrated time courses for the individual leg magnetic fluxes Ba, Bb and the coil voltages U1, U5 or the same time scale and the same time intervals are plotted to each other according to their respective time-synchronous occurrence. The voltages on the Y-axes are shown with different scaling, depending on the different number of coil turns. To better clarify the physical relationships is in the Fig. 2a to 2d the occurrence of the rotational positions 30-34 also marked.
- the pole wheel rotates with the magnet M integrated therein.
- the magnetic field of this magnet M is conducted via the pole shoes S, N to the circumference of the pole wheel P.
- the circumference is in Depending on the rotational position 30,31,32,33,34 the magnetic flux Ba penetrates the core limb Ka and the magnetic flux Bb penetrates the core limb Kb.
- the charge coil is thus penetrated U1, the voltage signal 2c and induced in the primary coil Lp of the transmitter U5, the voltage signal 2a.
- the positive half-waves Lsp are conducted via the rectifier D1 to the ignition capacitor U4 and charge it via the series-connected primary coils Lp.
- Diode D2 allows this charging current to flow back to the charging coil.
- the negative half-waves of the charging coil U1 pass through D4 and the coupling resistor R10 to the voltage supply circuit U3 and charge therein the electrolytic capacitor C30. This current can flow back to the charging coil via D3.
- the coupling resistor R10 limits the current flow to U3. From the electrolytic capacitor C30 is provided according to the prior art via a further current limiting resistor R30 and the Zener diode ZD30 which limits the voltage, the supply voltage VDD for the control U8.
- the controller detects via the coupling circuit by means of the inputs / outputs of the controller A1, A2, P1,2,3,4 the voltage signals LSn of the charging coil U1 and the voltage signal c of the primary coil Lp. From the sequence determines the controller U8 the state of the engine, so speed, rotational position, direction of rotation and controls the ignition switch U9. This is state of the art and eg in DE 102 32 756 , By driving the ignition switch U9, with charged ignition capacitor U4, this is discharged via the primary coil Lp of the ignition transformer U5 and thereby in the secondary coil coupled Ls which has about 100 times the number of turns, generates a high voltage pulse, which causes a sparkover on the spark plug Fu.
Abstract
Description
Magnetzündung, nach dem Prinzip der Kondensatorentladung, für Kleinmotoren, vorzugsweise handgeführte Kleinmotoren. Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zündverfahren für Brennkraftmaschinen, unter Verwendung einer Anordnung mehrerer Spulen und eines sich synchron zur Maschine drehenden Magnetgenerators, dessen Magnetfeld dabei die Spulen zeitweise durchsetzt und darin pro Umdrehung eine Folge von Magnetflussänderungen erzeugt. Dabei wird in oder an den Spulen eine Folge entsprechender Wechselspannungshalbwellen in den Spulen induziert. Diese werden nach Stand der Technik zu folgendem verwendet:Magneto ignition, according to the principle of capacitor discharge, for small engines, preferably hand-held small motors. The invention relates to an electrical ignition method for internal combustion engines, using an arrangement of a plurality of coils and a synchronous to the machine rotating magnetic generator whose magnetic field passes through the coils temporarily and generates a sequence of magnetic flux changes per revolution. In this case, a sequence of corresponding alternating voltage half-waves is induced in the coils in or on the coils. These are used in the prior art for the following:
- zum Laden eines Energiespeicherelements, das durch Betätigen eines Zündschalters über die Primärspulenwicklung eines Zündüberträgers zum Auslösen eines Zündfunkens entladen wird. Dieser Energieanteil des Zündfunkes hiervon ist in
- und zur Bildung der Spannungsversorgung einer mikroelektronischen und/oder programmierbaren Steuerung (zum Beispiel Mikrocontroller), die zur Betätigung des Zündschalters, in einem Zündzeitpunkt oder in anderen Winkelstellungen, in Abhängigkeit von erfassten Wechselspannungs-Halbwellen und/oder vom Zustand der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Drehstellung oder Drehzahl, oder Betriebsarten wie Motorlauf, Abstellen, Drehzahlbegrenzung, Austaktung, eingesetzt wird. Mit "Austaktung" ist zum Beispiel gemeint, dass nicht bei jeder Umdrehung gezündet wird. Vielmehr wird nach einem vorbestimmten Muster erst bei jeder x-ten Umdrehung (x=2, 3, 4...) gezündet. Hierzu sei auf
DE10232756 EP1643120 EP1496249 - und zur Verlängerung der Brenndauer des Zündfunkens durch eine Spannungsinduktion durch den Magnetflusswechsel durch das an dem Zündüberträger vorbeidrehenden Polrades mit Magneten entsprechend
DE10232756
- and to form the power supply of a microelectronic and / or programmable controller (microcontroller, for example), for operating the ignition switch, in an ignition point or in other angular positions, as a function of detected AC half-waves and / or the state of the internal combustion engine, such as its rotational position or speed, or operating modes such as engine run, stop, speed limitation, balancing, is used. By "balancing" is meant, for example, that is not ignited at each revolution. Rather, according to a predetermined pattern, firing takes place only at every x-th revolution (x = 2, 3, 4...) . Be on this
DE10232756 EP1643120 EP1496249 - and for extending the burning time of the spark by a voltage induction by the magnetic flux change by the rotating past the ignition transformer pole wheel with magnets accordingly
DE10232756
Ferner betrifft die Erfindung ein Zündmodul, geeignet zur Durchführung des gattungsgemässen Zündverfahrens, das einen magnetisierbaren und von mehreren Induktionsspulen umgebenen Jochkern aufweist. Dieser ist konstruktiv-geometrisch mit einem ersten und einem zweiten Schenkel gestaltet. Der erste Schenkel ist vorzugsweise von einer Ladespule umgeben, während der zweite Schenkel wenigstens von den Primär- und Sekundärspulen eines Zündüberträgers umgeben ist. Mit der Ladespule ist das Energiespeicherelement verbunden. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogramm-Erzeugnis mit Programmcodeelementen, die zur Ausführung auf der programmierbaren Steuerung vorgesehen sind, um das genannte Verfahren umzusetzen.Furthermore, the invention relates to an ignition module, suitable for carrying out the generic ignition method, which has a magnetizable and surrounded by a plurality of induction coils yoke core. This is structurally-geometrically designed with a first and a second leg. The first leg is preferably surrounded by a charging coil, while the second leg is surrounded by at least the primary and secondary coils of a Zündüberträgers. With the charging coil, the energy storage element is connected. Furthermore, the invention relates to a computer program product with program code elements which are provided for execution on the programmable controller to implement said method.
Die Energieentnahme für die einzelnen Bereiche bestimmt stark die Energie welche letztlich für den Zündfunken zur Verfügung steht. Es besteht eine Starke Wechselwirkung.
Auf diesen Zusammenhang wurde ebenfalls in
So bestimmt die Energieentnahme durch den Versorgungsspannungsteil U3 (siehe
In this context was also in
Thus determines the energy removal by the supply voltage part U3 (see
Der Stand der Technik ist in
Maßnahmen zur Erzielung einer verlängerten Brenndauer und einer hohen Funkenenergie sind aus
Die Aufgabe der Erfindung ist es die Funkenenergie weiter zu erhöhen mit den Möglichkeiten von Schaltungsänderung, Softwareänderungen und weiterhin ohne Kostensteigerungen.The object of the invention is to further increase the spark energy with the possibilities of circuit change, software changes and continue without cost increases.
Dies wird gemäß der allgemeinen Erfindungsidee durch eine gezielte Erweiterung der Ansteuerung des Zündschalter durch die mikroelektronische und/oder programmierbare Steuerung erreicht, abhängig von den einzelnen Betriebsarten und Zustände des Motors.This is achieved according to the general invention idea by a targeted extension of the control of the ignition switch by the microelectronic and / or programmable controller, depending on the individual operating modes and states of the engine.
Gemäß Grundidee der Erfindung wird vorgeschlagen, die Ansteuerung des Zündschalters zu erweitern, je nach Betriebszustand. Diese Erweiterung wird nachfolgend mit Erfindung 1 bis x bezeichnet, welche für sich einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können.
Zunächst die Betriebsarten Drehzahlbegrenzung, Austaktung, Abstellen. In diesen Betriebsarten wird jeweils eine Funkenabschaltung eingesetzt.According to the basic idea of the invention, it is proposed to expand the triggering of the ignition switch, depending on the operating state. This extension is hereinafter referred to as
First of all the operating modes speed limitation, balancing, parking. In each of these modes, a spark shutdown is used.
Die Betriebsart Drehzahlbegrenzung des Verbrennungsmotors setzt ein sobald eine bestimmte Motordrehzahl überschritten wird.
Stand der Technik hierzu ist es dass oberhalb der Drehzahlbegrenzung eine Funkenabschaltung einsetzt, also kein Zündfunke an der Zündkerze entsteht. Hierzu wird der Zündschalter oberhalb der Drehzahlbegrenzung ständig angesteuert, um eine Aufladung des Zündkondensators zu verhindern, der Strom von der Ladespule wird gegen Masse kurzgeschlossen. Ein bloßes nicht ansteuern des Zündschalters scheidet aus, da typischerweise der Verbrennungsmotor im Falle von geringer Lastentnahme soweit über die Begrenzungsdrehzahl beschleunigt, dass er mehrere Umdrehung oberhalb dieser Schwelle bleibt und somit der Zündkondensator auf ein mehrfaches seiner zulässigen Spannung aufgeladen würde. Spannungsbegrenzungsbauteile würden dies zwar verhindern, erhöhen jedoch den Bauteilaufwand und somit die Kosten.The operating mode speed limitation of the internal combustion engine starts as soon as a certain engine speed is exceeded.
The state of the art for this purpose is that above the speed limitation uses a spark shutdown, so no spark at the spark plug. For this purpose, the ignition switch above the speed limit is constantly controlled to prevent charging of the ignition capacitor, the current from the charging coil is shorted to ground. A mere non-trigger the ignition switch exudes, since typically the internal combustion engine in the case of low load extraction accelerated so far beyond the limiting speed that it remains several revolutions above this threshold and thus the ignition capacitor would be charged to a multiple of its allowable voltage. Although voltage limiting components would prevent this, they increase the complexity of components and thus the costs.
Dies ist so in
In dieser
Wie oben angegeben wird ein Teil der Energie vom Flusswechsel im Generator für die Versorgung der Steuerelektronik verwendet. Dieser Verbrauch setzt sich zusammen neben dem Stormverbrauch für die mikroelektronische Steuerung und der Ansteuerung des Zündschalters. Der Stromverbrauch der mikroelektronischen Steuerung kann durch moderne Mikroprozessoren weit reduziert werden, so dass Werte unter 1mA leicht unterschritten werden können. Dadurch gewinnt der Ansteuerstrom für den Zündschalter immer mehr Bedeutung, dieser liegt meist bei mehreren mA, dies liegt auch daran, dass Schaltungstechnisch immer ein Widerstand parallel zum Zündschaltersteuereingang zu Masse eingeschaltet werden muss um diesen vor Fehleinschalten zu schützen, unempfindlich zu halten.This is so in
In this
As stated above, part of the energy from the flux change in the generator is used to supply the control electronics. This consumption is in addition to the Stormverbrauch for the microelectronic control and the control of the ignition switch. The power consumption of microelectronic control can be reduced by modern microprocessors far, so that values below 1mA can easily be undercut. As a result, the drive current for the ignition switch gains more and more importance, this is usually several mA, this is also because circuit technology always a resistor parallel to the ignition switch control input to ground must be turned on to protect it against misadjustment, to keep insensitive.
Zusammenfassung: Der Stromverbrauch bei aktivierten Zündschalter bestimmt die Auslegung der Spannungsversorgung der Steuerung, somit wie viel Energie von der Ladespule in die Spannungsversorgung der Steuerung entnommen wird, somit wie niederohmig die Ankopplung zwischen Ladespule und Spannungsversorgung ausgelegt werden kann, zudem muss die Ansteuerung des Zündschalters vor allem beim Abstellbetrieb sichergestellt sein auch wenn durch Falschmontage des Zündmoduls im Service der Luftspalt L abweichend von nominal meist 0,3mm auf z. B. 2mm eingestellt wurde, damit die Abstellfunktion anhält bis der Motor zum Stillstand kommt. Durch den Kostendruck werden die mechanischen Komponenten mit höheren Toleranzen ausgeführt, was dazu führt, dass das Einstellspiel in den Befestigungsbohrungen des Zündereisenkerns bei ungünstiger Teilepaarung die Einstellung solch große Luftspalte zulässt. Da mit größerem Luftspalt L die Spannung welche in der Ladespule induziert wird abfällt, muss um bei solchen Zuständen ein sicheres abstellen zu ermöglichen, dieser Fall auch bei der Dimensionierung des Ankoppelwiderstandes R10 berücksichtigt werden, also auch für diesen Fall genügend Strom von der Ladespule L1 durch R10 zu Spannungsversorgung U3 gelangen.Summary: The power consumption with activated ignition switch determines the design of the power supply of the controller, thus how much energy is taken from the charging coil into the power supply of the controller, thus how low impedance the coupling between charging coil and power supply can be designed Activation of the ignition switch to be ensured especially during shutdown even if by incorrect installation of the ignition module in the service of the air gap L deviating from nominal usually 0.3 mm to z. B. 2mm was set so that the stop function stops until the engine comes to a standstill. As a result of the cost pressure, the mechanical components are designed with higher tolerances, with the result that the setting clearance in the fastening bores of the ignition iron core, with unfavorable part pairing, permits the setting of such large air gaps. Since the voltage which is induced in the charging coil decreases with a larger air gap L, in order to enable a safe switching off in such states, this case must also be taken into account in the dimensioning of the coupling resistor R10, ie also for this case, sufficient current from the charging coil L1 R10 get to power supply U3.
Vergleichbares gilt auch bei der Betriebsart Austaktung. Hier wird ähnlich bei der Drehzahlbegrenzung eine Funkenabschaltung eingesetzt, oftmals nach einem bestimmten Muster. Jedoch liegt dies oftmals bei wesentlich geringeren Drehzahlen z. B. im Leerlauf.
Die Austaktung wird eingesetzt um bestimmten motorischen Verhältnissen gerecht zu werden.
Entscheidend ist hierbei dass durch die geringeren Drehzahlen die Energieentnahme noch verstärkt wird da bei den geringeren Drehzahlen die Periodendauer einer Umdrehung länger ist, also der Zündschalter länger angesteuert werden muss. Die Ankopplung zwischen Ladespule und Spannungsversorgung der Steuerung muss also niederohmiger ausgelegt werden, zudem kommt noch dass die in der Ladespule induzierte Spannung bei geringeren Drehzahlen geringer ist, was wiederum in Richtung einer niederohmigen Auslegung der Ankopplung zwischen Ladespule und Spannungsversorgung der Steuerung wirkt.The same applies to the mode "clocking off". Here, similar to the speed limit, a spark shutdown is used, often according to a specific pattern. However, this is often at much lower speeds z. B. idle.
The clocking is used to meet certain motor conditions.
The decisive factor here is that the lower rotational speeds, the energy extraction is enhanced because at the lower speeds, the period of a revolution is longer, so the ignition switch must be controlled longer. The coupling between the charging coil and the power supply of the controller must therefore be designed low-impedance, moreover, that the voltage induced in the charging coil is lower at lower speeds, which in turn acts in the direction of a low-impedance design of the coupling between charging coil and power supply of the controller.
Auch bei der Betriebsart Abstellen wird ebenfalls die Funkenabschaltung eingesetzt.
Wie in
As in
Abweichend vom Stand der Technik wird vorgeschlagen, den Zündschalter nach Erfindung 1 in den beschriebenen Betriebsarten, Drehzahlbegrenzung, Austaktung und Abstellen nicht über 360° oder annähernd 360° anzusteuern, sondern nur in den Winkelbereichen in denen der Zündkondensator von der Ladespule oder anderen Spulen aufgeladen würde.
Hierdurch kann der Energieverbrauch zur Ansteuerung des Zündschalters nach Erfindung 1, gegenüber dem Stand der Technik um etwa Faktor 2..4 verringert werden.
Nach Erfindung 2, alternativ zu oder in (Teil-)Kombination mit der Erfindung 1 oder den sonstigen Erfindungen, innerhalb diesem nun eingeschränkten Winkelbereich den Zündschalter durch einen Burst, ein Impulsbündel anzusteuern, wobei die Pausen dazwischen so weit gewählt werden dass sich der Spannungswert des Zündkondensators nicht so weit erhöht, dass sich beim nächsten Einschalten des Zündkondensator durch die Entladung des Zündkondensators kein Funkenüberschlag an der Zündkerze bilden kann. Dies ist in
Diese Dauer der Pausen zwischen den Ansteuerpulsen ist im Speicher der Steuerung abgelegt und können nach Drehstellung und Drehzahl unterschiedliche Werte annehmen, je nach den Kennwerten des Ladesystems.
Zu beachten ist, dass als Zündschalter nach Stand der Technik für Kondensatorentladungszündungen vorzugsweise ein Thyristor verwendet wird. Dieser bleibt solange leitend bis ein bestimmter Haltestrom über die Schaltstrecke nicht unterschritten wird. In den Darstellungen ist der ungünstigste Fall angenommen, nämlich dass der Haltestrom jeweils unterschritten wird und somit der Zündschalter immer neu angesteuert werden muss, also der höchste Strombedarf für die Ansteuerung des Zündschalters berücksichtigt ist.
Durch diese Erfindung 2 kann der Energieverbrauch zur Ansteuerung des Zündschalters gegenüber Erfindung 1 nochmals um etwa Faktor 1,5..4 gesenkt werden.Notwithstanding the prior art, it is proposed not to control the ignition switch according to the invention in the modes described, speed limitation, Austaktung and stopping over 360 ° or approximately 360 °, but only in the angular ranges in which the ignition capacitor would be charged by the charging coil or other coils ,
As a result, the energy consumption for driving the ignition switch according to the
According to
This duration of the pauses between the drive pulses is stored in the memory of the controller and can take different values according to rotational position and speed, depending on the characteristics of the charging system.
It should be noted that as a prior art ignition switch for capacitor discharge ignition, a thyristor is preferably used. This remains conductive until a certain holding current over the switching path is not exceeded. In the representations is the worst case assumed, namely that the holding current is exceeded in each case and thus the ignition switch must always be redirected, so the highest power requirements for the control of the ignition switch is taken into account.
By this
Entsprechend dem, durch die Erfindungen 1, 2, 3 (siehe unten) erreichten geringeren Verbrauch für die Ansteuerung des Zündschalters, kann der Ankoppelwiderstand vergrößert werden. So dass dieser Widerstand R10 ohne Einsatz eines Längsreglers auf 2 kOhm und mehr vergrößert werden kann, Vorzugsweise auf > 3.... kOhm.
Bei den durch die mechanische Konstruktion standardmäßig maximal einstellbaren Luftspalt L von 1mm, kann der Ankoppelwiderstand R10 auf 10kOhm erhöht werden.
Dies führt zu deutlichen Erhöhung der Ladespannung des Zündkondensators bei hohen Drehzahlen,
siehe beiliegendes Diagram
Folgende Werte wurden gemessen, Ladespannung (Uc) auf dem Zündkondensator bei verschiedenen Werten von R10, bei einer Drehzahl und dem Faktor der Energieerhöhung im Zündkondensator, wobei die Energie im Quadrat zur Spannung (Uc) steigt.
n = 12000 Umdrehungen pro Minute; R10 = 0,3kOhm; Uc = 148V; Energieerhöhungsfaktor 1 (als Stand der Technik angenommen)
n = 12000 Umdrehungen pro Minute; R10 = 3,2kOhm; Uc = 184V; Energieerhöhungsfaktor 1,54
n = 12000 Umdrehungen pro Minute; R10 = 10kOhm, Uc = 215V; Energieerhöhungsfaktor 2,11According to the lower consumption achieved by the
With the maximum air gap L of 1mm, which can be set by the mechanical design, the coupling resistance R10 can be increased to 10kOhm.
This leads to a significant increase in the charging voltage of the ignition capacitor at high speeds,
see attached diagram
The following values were measured, charging voltage (Uc) on the starting capacitor at different values of R10, at a speed and the factor of increasing the energy in the starting capacitor, the energy increasing in the square of the voltage (Uc).
n = 12,000 revolutions per minute; R10 = 0.3k ohms; Uc = 148V; Energy increase factor 1 (assumed as state of the art)
n = 12,000 revolutions per minute; R10 = 3.2k ohms; Uc = 184V; Energy increase factor 1.54
n = 12,000 revolutions per minute; R10 = 10kOhm, Uc = 215V;
Im Zusammenhang mit dem Stromverbrauch für die Steuerung ist es auch vorteilhaft die Erfindung von
Weiterhin ist es vorteilhaft die Steuerung so auszulegen nach
Unabhängig von jeder dieser Erfindungen oder in (Teil-)Kombination mit diesen Erfindungen wird in einer weiteren Erfindung (Erfindung 5) vorgeschlagen, unterhalb einer bestimmten Drehzahl trotz Funkenabschaltung den Ladestrom des Zündkondensators nicht durch Ansteuerung des Zündschalters kurzzuschließen, sondern den Zündschalter nicht mehr anzusteuern. Die Drehzahl muss so tief gelegt werden, dass der Zündkondensator trotz fehlender Entladevorgänge von der Ladespule nicht auf unzulässig hohen Spannungen, Risiko Spannungsdurchschlag im Zündkondensator, geladen wird.
Dies ermöglicht insbesondere bei geringen Drehzahlen die Spannungsversorgung der Steuerung nur für den Normalbetrieb auszulegen, dass also für die Ansteuerung des Zündschalters nur der relativ kurze Ansteuerpuls (5...100µs) zum Auslösten des Zündfunkens aufgebracht werden muss.Regardless of each of these inventions or in (partial) combination with these inventions is proposed in a further invention (invention 5) below a certain speed despite spark shutdown the charging current of the ignition capacitor does not short-circuit by driving the ignition switch, but no longer to control the ignition switch. The speed must be set so low that the ignition capacitor is not charged to impermissibly high voltages, risk of voltage breakdown in the ignition capacitor, despite the absence of discharging processes from the charging coil.
This makes it possible to design the power supply of the controller only for normal operation, especially at low speeds, so that only the relatively short drive pulse (5 ... 100μs) must be applied to trigger the ignition spark for triggering the ignition switch.
Durch die oben genannte Erfindung 5, dass bei der Betriebsart Abstellen zumindest im unteren Drehzahlbereich die Funkenabschaltung dadurch erreicht wird, dass die der Zündschalter nicht mehr angesteuert wird, also keine Entladung des Zündkondensators mehr erfolgt bis zum Motorstillstand, ist der Zündkondensator mit Erreichen des Motorstillstandes sicher auf einen hohen Wert aufgeladen. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Wiederstart nach einer Pause im Minutenbereich eine wesentlich höhere Zündenergie zur Verfügung steht (Startanhebung) wie bei einem Motorstart ohne ausnutzen dieses Effektes, insbesondere bei Motoren mit Handstartvorrichtung Hierzu ist es von Vorteil Bauteile mit geringen Leckströmen einzusetzen um die angesprochene Zeit für einen Start mit Startanhebung auszudehnen. Hierdurch ist in der ersten Umdrehung eine hohe Zündenergie vorhanden und es wird begünstigt, dass bei einem warmen Verbrennungsmotor, bei welchem über eine gewisse Zeit nach dem Abstellen noch brennfähiges Gemisch im Ansaugtrakt ist, der Motor anspringt.By the above-mentioned
In Erfindung 3 wird alternativ zur oder in (Teil-)Kombination mit der Erfindung 1, 2, 5, vorgeschlagen die Funkenabschaltung dadurch zu erreichen, dass außerhalb eines motorisch unkritischen Winkelbereiches, bei welchem der Motor nicht weiter beschleunigt. z. B. um UT - der Zündschalter angesteuert wird um eine Überladung zu verhindern. Im Standardfall liegt der Zündzeitpunkt von Kleinmotoren im Bereich von etwa 0°....35°v. OT. Somit wird auch in den Betriebsarten mit Funkenabschaltung, nur ein kurzer Ansteuerpuls für den Zündschalter benötigt, ermöglicht also ebenfalls einen hochohmigen Ankoppelwiderstand R10 der Spannungsversorgung der Steuerung an die Ladespule. Diese Erfindung kann auch mit einer der vorhergehenden kombiniert werden. Zudem lässt sich bei dieser Erfindung unmittelbar nach erkennen einer Überschreitung der Drehzahlbegrenzung darauf reagieren, d.h. trotz Ladung auf dem Zündkondensator sofort keinen Zündfunken mehr auszugeben welcher den Motor weiter beschleunigen könnte. Zur Klarstellung - bei den Erfindungen 1, 2 und Stand der Technik, muss der Zündkondensator erst entladen sein, um beim Einschalten des Zündschalters zum Kurzschluss des Ladestromes, keinen Zündfunken zu veranlassen. Ein Zündfunke in diesem Winkelbereich könnte wie bekannt, den Motor geführten da dies im Aufbau nach
Durch eine weitere vorteilhafte Alternative gemäß Ausführung der Erfindung 6 (auch in (Teil-)Kombination mit den anderen Erfindungen) kann die Triggerspule entfallen und eine Kostenersparnis erreicht werden.
Da mittels einer der obigen Erfindungen oder der Kombination daraus der Stromverbrauch der Steuerschaltung weit reduziert werden konnte, ist es gegenüber
Since by means of one of the above inventions or the combination thereof, the power consumption of the control circuit could be greatly reduced, it is opposite
Durch Verwendung der Primärspule, bzw. der Signale ergibt sich zudem eine Vereinfachung der Signalauswertung gegenüber
Energieoptimierung
Eine weitere Erfindung 4 (auch in (Teil-)Kombination mit den anderen Erfindungen) ermöglicht ebenfalls durch eine erweiterte Ansteuerung des Zündschalters eine Anhebung der Ladespannung des Zündkondensators bei niedrigen Drehzahlen zu erreichen.
Hierbei wird die Vorladung des Zündkondensators durch die 2. positive Halbwelle der Ladespule verhindert, indem diese Halbwelle über den Zündschalter kurzgeschlossen wird. Da der Zündkondensator bei auftreten der 1. positiven Halbwelle der Ladespule nicht geladen ist, stellt sich ein höherer Ladestrom ein, wodurch das resultierende Feld aus Ladestrom durch die Ladespule und dem Magnetfeld des rotierenden Polrades eine schnellere Flussänderung bewirkt und dadurch die Amplitude dieser Halbwelle höhere Werte erreicht wie bei einer weniger belasteten Ladespule, wie es bei einer Vorladung des Zündkondensators wäre. Dieser Effekt ist Drehzahlabhängig und wirkt sich im Bereich bis ca 3000 Umdrehungen als Erhöhung der Zündkondensatorladespannung aus.
Der Verlauf der Ladespannung des Zündkondensators über die Drehzahl ist im Diagramm 4 dargestellt. Weiterhin ist im Diagramm 4 die Auswirkung der Maßnahme a dargestellt, bei welcher entsprechend der Erfindung 4, die Vorladung des Energiespeichers (U4) durch die Halbwelle 8 entspricht der Halbwelle LS4, verhindert ist.
Die Maßnahme a ist hierbei bis zur Drehzahl von 2600 Umdrehungen pro Minute aktiviert, hier ist der Rückgang der Ladespannung nach der Abschaltung am größten. Bei steigenden Drehzahlen wird der Spannungszuwachs durch Verhindern der Vorladung immer geringer, bis er sich schließlich in eine Spannungsverringerung umkehrt.
Als Stand der Technik angenommene Werte: Drehzahl n = 2600 Umdrehungen pro Minute; R10 = 10kOhm; Uc = 281 Volt; Energieerhöhungsfaktor 1 Vorladung zugelassen.
Werte gemäß Erfindung, Maßnahme a: N=2600 Umdrehungen pro Minute; R10=10kOhm, Uc= 302 Volt, Energieerhöhungsfaktor 1,13 Vorladung unterdrückt Der Effekt kann noch verstärkt werden wenn der Zündschalter nicht nur bei der Vorladehalbwelle eingeschaltet ist sondern auch zu beginn der Hauptladehalbwelle kurz eingeschaltet ist.energy optimization
Another invention 4 (also in (partial) combination with the other inventions) also allows to achieve an increase in the charging voltage of the ignition capacitor at low speeds by an extended control of the ignition switch.
Here, the pre-charging of the ignition capacitor is prevented by the 2nd positive half-wave of the charging coil by this half-wave is short-circuited via the ignition switch. Since the ignition capacitor is not charged when the 1st positive half-wave of the charging coil occurs, a higher charging current sets in, whereby the resulting field of charging current through the charging coil and the magnetic field of the rotating pole wheel causes a faster flux change and thereby the amplitude of this half-wave higher values achieved as with a less loaded charging coil, as it would be in a pre-charge of the ignition capacitor. This effect is speed-dependent and has an effect in the range up to approximately 3000 revolutions as an increase of the ignition capacitor charging voltage.
The course of the charging voltage of the ignition capacitor via the speed is shown in diagram 4. Furthermore, the effect of measure a is shown in diagram 4, in which according to the
The measure a is activated in this case up to the speed of 2600 revolutions per minute, here is the fall in the charging voltage after the shutdown the largest. As the speed increases, the increase in voltage becomes less and less by preventing the precharge until it eventually reverses into a voltage reduction.
Values assumed as prior art: speed n = 2600 revolutions per minute; R10 = 10kOhms; Uc = 281 volts;
Values according to the invention, measure a: N = 2600 revolutions per minute; R10 = 10kOhms, U c = 302 volts, energy increase factor 1.13 Precharge suppressed The effect can be amplified if the ignition switch is not only switched on during the precharge half wave but is also briefly switched on at the beginning of the main charging half wave.
Zeichnungen und Diagramme
- Fig. 1
- in axialer Teil-Draufsicht die Ausführung und das Zusammenwirken des Magnetgenerators mit wenigstens einem Teil des Zündmoduls
- Fig. 2a,b,c,d
- Verläufe der in den Spulen U1 und Lp induzierten Spannungen und die magnetischen Flüsse durch die Eisenkernabschnitte über den jeweils gleichen Drehwinkel des Motors
- Fig. 2a
- Spannungsverlauf der in der Primärspule induzierten Spannung = Signal c, bei Anordnung nach
Fig. 1 - Fig. 2b
- magnetischer Fluss Bb durch den Kernschenkel Kb
- Fig. 2c
- Spannungsverlauf der in der Ladespule induzierten Spannung, bei Anordnung nach
Fig. 1 - Fig. 2d
- magnetischer Fluss Ba durch den Kernschenkel Ka
- Fig.2-1
- die Verläufe von Signalen im Zündmodul in jeweils unterschiedlichen Skalierungen in Y Richtung, über den jeweils gleichen Drehwinkel des Motors, jeweils nach Stand der Technik und nach der Erfindung durch die der Erfindungen durch Erweiterung der Ansteuerung des Zündschalters, Signal h.
- Fig. 2-1 a
- die Signale der in den Spulen induzierten Signale vereinfacht darstellt, wobei diese nur zur Orientierung dienen, um eine bessere Zuordnung der Signale darunter zu erhalten. Rückwirkungen durch die unterschiedlichen Betriebsarten darunter auf diese Signale wurden nicht berücksichtigt, so wären die Amplitude von Lsp bei eingeschalteten Zündschalter entsprechend stark bedämpft.
- Fig. 2-1 b
- Hier sind die Signale nach Stand der
Technik und Erfindung 4 dargestellt. Bei geringen Drehzahlen ist die Vorladung inder Winkelstellung 34 durch den eingeschalteten Zündschalter verhindert. - Fig. 2-1 c
- Hier sind die Signale nach Stand der
1, 2 und 3 dargestellt in der Betriebsart Drehzahlbegrenzung, Detail A zeigt einen Signal Ausschnitt gezoomt, die Zündkondensatorladespannung und die Ansteuerung, Signal h, des Zündschalters.Technik und Erfindung - In Fig. 2-1c
- ist angenommen dass die nicht dargestellte Umdrehung vor der Umdrehung 1 schneller dreht als der Wert der Drehzahlbegrenzung. In der Annahme, dass aus dieser Umdrehung wie dargestellt eine Vorladung auf dem Energiespeicherelement, dem Zündkondensator vorhanden ist, kann die Hauptladung nicht verhindert werden, da sonst beim Ansteuern des
Zündschalters 9 durch Entladung der Vorladung über die Primärspule ein Zündfunke ausgelöst werden könnte. Somit wird inder Umdrehung 1 noch gezündet und die Vorladung für die 2. Umdrehung verhindert, damit kann inder 2. Umdrehung die Aufladung verhindert werden ohne dass eine Vorladung entladen wird.
Die Umdrehung 1 ist über der Drehzahlbegrenzung, dieUmdrehung 2 unter der Drehzahlbegrenzung. Dies ist der Steuerung amBeginn der Umdrehung 3 bekannt, somit wird amBeginn der Umdrehung 3 das Zünden wieder eingeleitet. Dies kann so erfolgen, dass inder Umdrehung 3 zunächst die Vorladung zugelassen wird um dann inUmdrehung 4 mit der Energie aus Vorladung und Hauptladung einen Zündfunken auszulösen so ist dies inFig.2- 1c für Erfindung 1 und 2 dargestellt. FürErfindung 3 ist dargestellt den Zündfunken um OT bereits inder 3. Umdrehung wieder einzuschalten, hier wurde auf die Vorladung verzichtet. Die beiden Varianten vom Wiedereinschalten des Zündfunkens um OT, mit, oder ohne Vorladung kann für jeden der 1, 2, 3 beliebig verwendet werden.Erfindungen
- Fig. 1
- in axial partial top view of the execution and the interaction of the magnetic generator with at least a portion of the ignition module
- Fig. 2a, b, c, d
- Traces of induced in the coils U1 and Lp voltages and the magnetic flux through the iron core sections on the same rotation angle of the motor
- Fig. 2a
- Voltage profile of the induced voltage in the primary coil = signal c, when arranged to
Fig. 1 - Fig. 2b
- magnetic flux Bb through the core leg Kb
- Fig. 2c
- Voltage profile of the voltage induced in the charging coil, when arranged after
Fig. 1 - Fig. 2d
- magnetic flux Ba through the core leg Ka
- Fig.2-1
- the courses of signals in the ignition module in different scales in the Y direction, on the same angle of rotation of the engine, respectively according to the prior art and according to the invention by the inventions by expanding the control of the ignition switch, signal h.
- Fig. 2-1 a
- represents the signals of the signals induced in the coils simplified, these serve only for orientation, in order to obtain a better assignment of the signals below. Repercussions due to the different operating modes including these signals were not taken into account, so the amplitude of Lsp would be correspondingly strongly attenuated when the ignition switch is turned on.
- Fig. 2-1 b
- Here, the signals according to the prior art and
invention 4 are shown. At low speeds, the pre-charge in theangular position 34 is prevented by the switched-on ignition switch. - Fig. 2-1 c
- Here are the signals of the prior art and
1, 2 and 3 shown in the operating mode speed limitation, detail A shows a signal excerpt zoomed, the Zündkondensatorladespannung and the control, signal h, the ignition switch.invention - In Fig. 2-1c
- It is assumed that the revolution, not shown, rotates faster than the speed limit value before the
rotation 1. Assuming that from this revolution, as shown, a precharge on the energy storage element, the ignition capacitor, the main charge can not be prevented, otherwise could trigger a spark when driving theignition switch 9 by discharging the precharge via the primary coil. Thus, in therotation 1 is still ignited and prevented the summons for the 2nd revolution, so that can be prevented in the 2nd revolution, the charge without a precharge is discharged.
Therotation 1 is above the speed limit, theturn 2 is below the speed limit. This is the control at the beginning of therevolution 3 known, thus the ignition is initiated again at the beginning of therevolution 3. This can be done so that in thefirst revolution 3, the pre-charge is allowed to then inturn 4 with the energy from precharge and main charge a spark so this is in triggerFig.2-1c for 1 and 2 shown. ForInvention Invention 3 is shown to turn the spark back to OT already in the 3rd turn again, here was waived the summons. The two variants of reconnecting the spark at OT, with, or without precharge can be arbitrarily used for each of the 1, 2, 3.inventions
Im Weiteren ist noch darauf verwiesen, dass die beschriebenen Erfindungen auch an Kondensatormagnetzündanlagen angewendet werden können bei welchem der Eisenkern aus 3 Schenkeln besteht oder bei welchem die aufgeführten Spulen anders auf den Kernschenkeln verteilt sind.
- Fig.2-1d
- Hier sind die Signale nach Stand der
Technik und Erfindung 5 dargestellt. - Fig. 3
- ein schematisches Blockschaltbild für das erfindungsgemäße Zündmodul
- Fig. 4
- ein Diagramm mit Ladespannung des Zündkondensators über der Drehzahl, im Vergleich Stand der Technik und einsetzen der angegebenen Erfindungen.
- Fig.2-1d
- Here, the signals according to the prior art and
invention 5 are shown. - Fig. 3
- a schematic block diagram for the ignition module according to the invention
- Fig. 4
- a diagram with charging voltage of the ignition capacitor over the speed, compared with the prior art and use of the specified inventions.
- PP
- Polradflywheel
- MM
- Dauermagnetpermanent magnet
- S. NS. N
- Polschuhepole pieces
- DD
- Drehrichtungdirection of rotation
- KK
- Jochkernyoke core
- Kaka
- erster Schenkelfirst leg
- Kbkb
- zweiter Schenkelsecond leg
- Kmkm
- Mittelteilmidsection
- LL
- Luftspaltair gap
- Ba, BbBa, Bb
- Magnetflussmagnetic flux
- U1U1
- Ladespulecharging coil
- U3U3
- Spannungsversorgung der SteuerungPower supply of the controller
- U4U4
- Energiespeicherelement / ZündkondensatorEnergy storage element / ignition capacitor
- U9U9
- Zündschalterignition switch
- U8U8
- Steuerungcontrol
- U5U5
- Zündüberträger / ZündtransformatorIgniter transformer / Ignition transformer
- U10U10
- Spannungsversorgungseinheit für die SteuerungPower supply unit for the controller
- ADCADC
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- A1, A2A1, A2
- SignalabtastungseingängeSignal sampling inputs
- VDDVDD
- Betriebsspannung (2.5...5.5V)Operating voltage (2.5 ... 5.5V)
- U7U7
- Signalpegel-AbschwächschaltungSignal level Abschwächschaltung
- P1...P4P1 ... P4
- Portanschlüsse (digitale Ausgänge der Steuerung zur Umschaltung von U7)Port connections (digital outputs of the controller for switching U7)
- LSpSpkrOn
- Signalverlauf, positive Halbwellen LSp2 und LSp4, für die Ladung des ZündkondensatorsWaveform, positive half-waves LSp2 and LSp4, for the charge of the ignition capacitor
- LSnLSn
-
Signalverlauf, negative Halbwellen LSn1und LSn3, gleichgerichtet als positive Halbwellen zur Speisung von U3 LS in der Ladespule induzierte Spannung, mit den Halbwellen LS1, LS2, LS3, LS4 (diese entsprechen den Halbwellen 2,4,6,8 von
Fig. 2c )Waveform, negative half-waves LSn1 and LSn3, rectified as positive half-waves for feeding U3 LS in the charging coil induced voltage, with the half-waves LS1, LS2, LS3, LS4 (these correspond to the half- 2,4,6,8 ofwaves Fig. 2c ) - bb
- Spannung des ZündkondensatorsVoltage of the ignition capacitor
- cc
- Primärspannungssignal, mit den Halbwellen PS1, PS2, PS3, PS4Primary voltage signal, with the half-waves PS1, PS2, PS3, PS4
- dd
- HochspannungsimpulsHigh voltage pulse
- ff
- Spannung der Versorgungsspannung, am ElkoVoltage of the supply voltage, at the Elko
- LpLp
- Primärspuleprimary coil
- Lsls
- Sekundärspulesecondary coil
- FUFU
- Zündfunkenstreckespark gap
- D1, D2, D3, D4D1, D2, D3, D4
- Gleichrichterrectifier
- R10R10
- Vorwiderstand für Spannungsversorgungsankopplung /AnkoppelwiderstandSeries resistor for power supply connection / coupling resistance
- C30C30
- SpannungsversorgungskondensatorPower Capacitor
- GNDGND
- MasseDimensions
- ZD30ZD30
- SpannungsstabilisierungsdiodeVoltage stabilization diode
- 30-3430-34
- Drehstellungen der SymmetrielinienRotational positions of the symmetry lines
Beschreibung der Funktion: In
Synchron mit dem Verbrennungsmotor dreht sich das Polrad mit den darin integrierten Magneten M. Das Magnetfeld dieses Magneten M wird über die Polschuhe S,N an den Umfang des Polrades P geleitet. Am Umfang ist in geringem Abstand, dem Luftspalt L der Eisenkern K des Zündsystems angeordnet, je nach Drehstellung 30,31,32,33,34 durchdringt der Magnetfluss Ba den Kernschenkel Ka sowie der Magnetfluss Bb den Kernschenkel Kb. In den darum gewickelten Spulen werden hierdurch in der Ladespule U1 das Spannungssignal 2c und in der Primärspule Lp des Überträgers U5 das Spannungssignal 2a induziert.Synchronously with the internal combustion engine, the pole wheel rotates with the magnet M integrated therein. The magnetic field of this magnet M is conducted via the pole shoes S, N to the circumference of the pole wheel P. The circumference is in Depending on the
Von der Spannung der Ladespule U1 nach
Die Steuerung erfasst über die Ankopplungsschaltung mittels der Ein/Ausgänge der Steuerung A1,A2, P1,2,3,4 die Spannungssignale LSn der Ladespule U1 und das Spannungssignal c der Primärspule Lp. Aus deren Abfolge ermittelt die Steuerung U8 den Zustand des Verbrennungsmotors, so Drehzahl, Drehstellung, Drehrichtung und steuert den Zündschalter U9 an. Dies ist Stand der Technik und z. b. in
Durch Ansteuern des Zündschalters U9, bei geladenen Zündkondensator U4, wird dieser über die Primärspule Lp des Zündtransformators U5 entladen wird und hierdurch in der damit gekoppelten Sekundärspule Ls welche etwa die 100fache Windungszahl hat, eine Hochspannungspuls erzeugt, welcher an der Zündkerze Fu einen Funkenüberschlag hervorruft.From the voltage of the charging coil U1 to
The controller detects via the coupling circuit by means of the inputs / outputs of the controller A1, A2, P1,2,3,4 the voltage signals LSn of the charging coil U1 and the voltage signal c of the primary coil Lp. From the sequence determines the controller U8 the state of the engine, so speed, rotational position, direction of rotation and controls the ignition switch U9. This is state of the art and eg in
By driving the ignition switch U9, with charged ignition capacitor U4, this is discharged via the primary coil Lp of the ignition transformer U5 and thereby in the secondary coil coupled Ls which has about 100 times the number of turns, generates a high voltage pulse, which causes a sparkover on the spark plug Fu.
Claims (12)
dass der Zündschalter (U9) von der Steuerung (U8)
in der Betriebsart Funkenabschaltung durch einen Burst an Pulsen angesteuert wird.Invention 2: Electrical ignition method for internal combustion engines, using an arrangement of a plurality of coils (U1, U5) and a synchronous to the machine rotating magnetic generator (P, M, S, N), the magnetic field while the coils (U1, U5) temporarily flooded and in each revolution a sequence of magnetic flux changes (Ba, 1, 3, 5, 7; Bb, 9, 11, 13, 15), inducing a train of respective AC half-waves (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) in the coils (U1, U5) which are used :
that the ignition switch (U9) from the control (U8)
in the operating mode spark-cutoff is triggered by a burst of pulses.
dadurch gekennzeichnet,
so dass der Abstand der Pulse sicherstellt, dass die Aufladung des Energiespeicherelement (U4) keine Spannung überschreitet, welche bei deren Entladung durch ansteuern des Zündschalter (U9) einen Funkenüberschlag an der Funkenstrecke (FU) hervorruft.Ignition method according to claim 1 or 2,
characterized
so that the spacing of the pulses ensures that the charging of the energy storage element (U4) does not exceed a voltage which, when it is discharged by triggering the ignition switch (U9), causes a flashover at the spark gap (FU).
dass in der Betriebsart Funkenabschaltung ein Funkenüberschlag an der Funkenstrecke (FU) nur in so einem Winkelbereich (z.B. um UT) erfolgt in dem der Motor dadurch keine, bzw. keine effektive Verbrennung durchführt und in welchem keine Gefährdung der Maschine entsteht.
that in the operating mode spark-cut a spark-over at the spark gap (FU) only in such an angular range (eg to UT) takes place in which the engine thereby no, or no effective combustion is performed and in which no risk to the machine.
dadurch gekennzeichnet dass zwischen dem Ladespulenanschluss und der Spannungsversorgung (U3) ein Serienwiderstand von > 3 kOhm geschaltet istMethod according to one of the preceding claims 1, 2, 3 or 4,
characterized in that a series resistance of> 3 kOhm is connected between the charging coil terminal and the voltage supply (U3)
dadurch gekennzeichnet dass zwischen dem Ladespulenanschluss und der Spannungsversorgung (U3) ein Serienwiderstand von > 3 kOhm und die Spannungsversorgung (U3) keinen Längsregler enthält.Method according to one of the preceding claims 1, 2, 3, 4 or 5,
characterized in that between the charging coil terminal and the power supply (U3), a series resistance of> 3 kOhm and the power supply (U3) contains no longitudinal regulator.
zum Laden eines Energiespeicherelements (U4), das durch Betätigen eines Zündschalters (U9) über die Primärspulenwicklung (Lp) eines Zündübertragers (U5) zum Auslösen eines Zündfunkens über der Funkenstrecke (FU) entladen wird,
dadurch gekennzeichnet,
und dass in einem anderen Drehzahlbereich das Energiespeicherelement (4), keine Vorladung durch die Ladespule erhält, in einem Winkelbereich außerhalb des Hauptflusswechsels oder
for charging an energy storage element (U4) which is discharged by actuating an ignition switch (U9) via the primary coil winding (Lp) of an ignition transformer (U5) for triggering a spark over the spark gap (FU),
characterized,
and that in another speed range, the energy storage element (4) receives no precharge by the charging coil, in an angular range outside of the main flow change or
dass in der Betriebsart Funkenabschaltung, im Abstellbetrieb, die Steuerung (U8) den Zündschalter (U9) so ansteuert, dass
und im Drehzahlbereich, in dem das Energiespeicherelement (U4) nicht über seine Spannungsfestigkeit hinaus aufgeladen würde, der Zündschalter (U9) nicht aktiviert wird oder
geladen wird
und in einem anderen Drehzahlbereich das Energiespeicherelement (U4) geladen wird
und dass das Energiespeicherelement (U4) am Ende des Abstellvorganges auf einer Spannung aufgeladen ist welches einer Ladung von einer Drehzahl entspricht welche in der ersten Umrechung beim Motoranwerfen sonst nicht erreicht wird.
that in the operating mode spark shutdown, in the shutdown mode, the controller (U8) the ignition switch (U9) controls so that
and in the speed range in which the energy storage element (U4) would not be charged beyond its dielectric strength, the ignition switch (U9) is not activated or
is loaded
and in another speed range, the energy storage element (U4) is loaded
and that the energy storage element (U4) is charged at the end of the shutdown process to a voltage which corresponds to a charge of a speed which is otherwise not achieved in the first conversion when Motoranwerfen.
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Betriebsart Abstellen kein Funkenüberschlag an der Funkenstrecke (FU) in einem Winkelbereich erfolgt in dem der Motor dadurch eine effektive Verbrennung durchführt und in welchem eine Gefährdung der Maschine entstehen würde,
und dass in der Betriebsart Abstellen kein Funkenüberschlag an der Funkenstrecke (FU) im Bereich 90°v. OT bis 5° nach OT (oberer Totpunkt) erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims,
characterized,
that in the parking mode no flashover at the spark gap (FU) takes place in an angular range in which the engine thereby performs an effective combustion and in which a risk to the machine would arise,
and that in the parking mode no flashover at the spark gap (FU) in the range 90 ° v. OT is generated up to 5 ° after TDC (top dead center).
induziert wird
dadurch gekennzeichnet dass
die Halbwellen (4,8) der Ladespule (U1) zum Laden eines Energiespeicherelements (U4) verwendet werden
und dass die Halbwellen (2,4,6,8) der Ladespule (U1) zur Bildung der Spannungsversorgung (VDD) für eine mikroelektronische und/oder programmierbare Steuerung verwendet werden
und dass die Halbwellen (10,12,14,16) der Primärspule von der Steuerung erfasst werden zur Bestimmung der Drehstellung und Drehzahl (n) und Drehrichtung.Invention 6: Electrical ignition method for internal combustion engines, using an arrangement of a plurality of coils (U1, U5) and a synchronous to the machine rotating magnet generator (P, M, S, N), the magnetic field while the coils (U1, U5) flooded temporarily and a sequence of magnetic flux changes (Ba, 1, 3, 5, 7, Bb, 9, 11, 13, 15) is generated per revolution, a sequence of corresponding alternating half-waves (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) in the coils (U1, U5)
is induced
characterized in that
the half-waves (4, 8) of the charging coil (U1) are used to charge an energy storage element (U4)
and that the half-waves (2, 4, 6, 8) of the charging coil (U1) are used to form the voltage supply (VDD) for a microelectronic and / or programmable control
and that the half-waves (10,12,14,16) of the primary coil are detected by the controller for determining the rotational position and speed (n) and direction of rotation.
dadurch gekennzeichnet
dass zusätzlich die Halbwellen (2,4,6,8) der Ladespule von der Steuerung erfasst werden zur Bestimmung der Drehstellung und Drehzahl (n) und DrehrichtungMethod according to one of the preceding claims,
characterized
that in addition the half-waves (2,4,6,8) of the charging coil are detected by the controller to determine the rotational position and speed (s) and direction of rotation
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