DE1228461B

DE1228461B - Electronic thyristor controlled ignition device for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1228461B
Application number: DEA40088A
Authority: DE
Original assignee: Ateliers de la Motobecane SA
Current assignee: MBK Industrie SA
Priority date: 1962-03-19
Filing date: 1962-04-28
Publication date: 1966-11-10
Also published as: FR1325736A; NL277751A; ES283480A1

Description

Elektronische thyristor gesteuerte Zündvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Zündvorrichtung für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit synchron angetriebenem Wechselstromgenerator zur Stromversorgung, vorzugsweise Schwungradmagnetgenerator, wobei ein gesteuertes Halbleiterbauelement, wie z. B. ein Thyristor, die Generatorspannung mittels eines induktiv erzeugten Generatorsteuerimpulses über einen Zündtransformator entlädt. Sie wird nachstehend in ihrer Anwendung an einem Einzylindermotor eines Mopeds erläutert, der ein Magnetschwungrad aufweist, wobei es selbstverständlich ist, daß dieses durch einen beliebigen Generator ersetzt werden könnte, der den Zündstrom liefert.Electronic thyristor-controlled ignition device for internal combustion engines The present invention relates to an electronic ignition device for Mixture-compressing internal combustion engines with synchronously driven alternating current generators for power supply, preferably flywheel magnet generator, with a controlled Semiconductor component, such as. B. a thyristor, the generator voltage by means of a inductively generated generator control pulse discharges via an ignition transformer. It is explained below in its application to a single cylinder engine of a moped, which has a magnetic flywheel, it being understood that this by any generator that supplies the ignition current could be replaced.

. Ein Magnetschwungrad besteht aus einem Rotor mit Magneten und deren Polstücken und einem Stator, auf dem die Zündspulen befestigt sind und gegebenenfalls die Beleuchtungsspulen, wenn es sich um einen Fahrzeugmotor handelt. . A magnetic flywheel consists of a rotor with magnets and their pole pieces and a stator on which the ignition coils are attached and, if applicable, the lighting coils, if it is a vehicle engine.

# Die Energie 1/2 L 12, die im Selbsterreger-Primärstromkreis L im Kurzschluß im Unterbrecher gespeichert ist, wird plötzlich bei dessen öffnen frei und überträgt sich in die Primärwicklung der Zündspule, wodurch auf diese Weise eine schnelle V > eränderung des Flusses in derselben hervorgerufen wird, der eine hohe Spannung in deren Sekundärwicklung induziert. Die öffnung der Kontaktstücke oder Schrauben des Unterbrechers, der im Magnetschwungrad eingebaut ist, muß erfolgen, wenn die Intensität im kannt, die zwar keinen mechanischen Unterbrecher mehr benutzt, aber einer besonderen Steuerspule bedarf. Außerdem handelt es sich bei dieser Vorrichtung nicht um eine solche mit kapazitiver Entladung. Es kann also nicht die Energiespeicherung erreicht werden wie bei einer Kondensatorzündschaltung, die zur Erlangung eines kräftigen Zündfunkens notwendig ist.# The energy 1/2 L 12 which is stored in the self-exciting the primary circuit L in the short circuit in the interrupter, is suddenly when it is freely open and is transferred into the primary winding of the ignition coil, whereby in this manner a quick V> hange of the river in the same which induces a high voltage in its secondary winding. The contact pieces or screws of the interrupter built into the magnetic flywheel must be opened when the intensity in the which no longer uses a mechanical breaker, but requires a special control coil. In addition, this device is not one with capacitive discharge. The energy storage cannot be achieved as with a capacitor ignition circuit, which is necessary to obtain a powerful ignition spark.

Schließlich ist noch eine andere derartige Zündvorrichtung bekannt, die mit Gleichstrom gespeist wird, wozu eine besondere Batterie vorgesehen ist. Diese Vorrichtung bedarf demgemäß notwendigerweise eines Umformers, der die Schaltung entsprechend kompliziert und verteuert. Eine derartige Zündvorrichtung ist wohl für Automobilmotoren geeignet, bei welchen üblicherweise sowieso eine Akkumulatorenbatterie als Stromquelle zur Verfügung steht. Die Erfindung befaßt sich aber vorzugsweise mit einer Zündvorrichtung für kleine Motoren, z. B. von Mopeds, wo als einzige Stromquelle der Schwungradmagnetgenerator zur Verfügung steht.Finally, another such ignition device is known, which is fed with direct current, for which a special battery is provided. This device therefore necessarily requires a converter that controls the circuit correspondingly complicated and expensive. Such an ignition device is well suitable for automobile engines, which usually have an accumulator battery anyway is available as a power source. However, the invention is preferably concerned with an ignition device for small engines, e.g. B. from mopeds, where as the only power source the flywheel magnet generator is available.

Zur Abstellung der aufgezeigten Unzuträglichkeiten wird erfindungsgemäß, ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung, vorgeschlagen, in einer an sich bekannten Kondensatorzündschältung mit Thyristor die Steuerspannung des Thyratron-Thyristors an einem Zwischenabgriff der Wechselstromgeneratorwicklung abzunehmen und die Entladung des Ladekondensators jeweils in der Phasenlaue vorzunehmen, bei der-die positive sinusförmige Spannung C des Wechselstromgenerators den höchsten Wert erreicht.To remedy the indicated inconveniences, according to the invention, based on the device described above, proposed in a known capacitor ignition circuit with thyristor the control voltage of the thyratron thyristor take off at an intermediate tap of the alternator winding and the discharge of Charging capacitor to be carried out in each case in the phase accuracy, in which-the positive sinusoidal Alternator voltage C reaches the highest value.

Diese Zündvorrichtung enthält also kein bewegliches mechanisches örgän# mehr, das zeitweiliger Kontrollen und, Einstellungen _bedarf, sie erreicht weiterhin gegenüber den vorbekannten Vorrichtungen ohne mechanische Teile ein Maximum an Einfachheit und damit, Billigkeit und Betriebssicherheit. Sie kann als kompakte Einheit geringen Platzbedarfs hergestellt und demgemäß bequem in dem sie schützenden Magnetschwungrad untergebracht werden.This ignition device therefore no longer contains any movable mechanical parts that require temporary controls and adjustments, and compared to the previously known devices without mechanical parts, it still achieves a maximum of simplicity and thus cheapness and operational reliability. It can be manufactured as a compact unit with little space requirement and accordingly conveniently accommodated in the magnetic flywheel protecting it.

Es ist bekannt, daß, eine gesteuerte Diode in Ruhestellung nichtleitend ist. Wenn ein positiver Impuls bestimmter Schwingungsweite auf ihre Steuerelektrode zur Einwirkung gebracht wird, dann läßt diese Diode den Strom in der Richtung Anode-Kathode hindurchtreten'. Im Falle der Montage der gesteuerten Diode in einem Wechselstromkreis sperrt diese, wenn die Spannung der Kathode höher wird als die der Anode, wodurch auf diese Weise die gesteuerte Diode in den Ruhezustand zurückgeführt wird.It is known that a controlled diode is non-conductive in the rest position is. When a positive pulse of a certain oscillation range hits your control electrode is brought into action, then this diode lets the current in the direction of the anode-cathode step through '. In the case of mounting the controlled diode in an alternating current circuit blocks this when the voltage of the cathode is higher than that of the anode, whereby in this way the controlled diode is returned to the idle state.

Die Einwirkung im gewünschten Augenblick eines Impulses auf die Steuerelektrode gestattet es demgemäß, eine schnelle Impedanzveränderung des Primärstromkreises der Zündspule zu erzielen, wodurch im Sekundärstromkreis die für die Zündung notwendige hohe Spannung induziert wird. Die gesteuerte Diode kann zu diesem Zweck mit einem Impulsaufnehmer beliebigen Typs kombiniert werden. Dieser Impuls kann auch von einer vorhandenen Spule abgenommen werden, beispielsweise der Beleuchtungsspule, die sich normalerweise im Magnetschwungrad eines Mopeds befindet.The effect of a pulse on the control electrode at the desired moment accordingly allows a rapid change in the impedance of the primary circuit to achieve the ignition coil, whereby the necessary for the ignition in the secondary circuit high voltage is induced. The controlled diode can for this purpose with a Pickups of any type can be combined. This impulse can also come from a existing coil can be removed, for example the lighting coil, which is usually located in the magnetic flywheel of a moped.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der schematischen Zeichnungen.Further features of the invention and details of the same The advantages achieved result from the following description of the schematic Drawings.

F i g. 1 zeigt die klassische Anordnung einer Zündvorrichtung mit Magnetschwungscheibe und Unterbrecher; F i g. 2 zeigt das elektrische Schaltbild derselben; F i g. 3 ist das elektrische Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsfo.rm einer kapazitiven Schaltung; F i g. 4 zeigt eine Vorderansicht einer automatischen Vorverstelle - inrichtung der Zündung, die bei der Erfindung anwendbar ist; F i g. 5 ist ein Schnitt durch die Einrichtung nach Fig,4; F i g. 6, 7 und 8 sind erläuternde graphische Darstellungen.F i g. 1 shows the classic arrangement of an ignition device with magnetic flywheel and interrupter; F i g. Fig. 2 shows the electric circuit diagram of the same; F i g. 3 is the electrical schematic of a preferred embodiment of a capacitive circuit; F i g. 4 is a front view showing an automatic Vorverstelle - inrichtung the ignition, which is applicable to the present invention; F i g. Figure 5 is a section through the device of Figure 4; F i g. 6, 7 and 8 are explanatory graphs.

Der Rotor der Magnetschwungscheibe, der teilweise und scheinati#cli dargestellt ist, ist mit 1 bezeichnet und der St tor -mit 2. 3 sind die Magnete mit ihren Polstücken, 4 sind die Erregerwicklungen der Zündspule, 5 der Kondensator, 6 der Unterbrecher, dessen Koniaktstücke mit 7 und 8 bezeichnet sind. Sein Nockeiifolgeorgan 9 arbeitet mit dem Nocken 10 zusammen, um den Niederspannungsstromkreis 11 zu unterbrechen, in dem die Primärwicklung 12 der Zündspule 13 liegt, deren Sekundärwicklung 14 mit- dem Zündkabel 15 der Kerze 16 verbunden ist. Die Wicklung 4, der Kondensator 5, die Zündspule 13 u#ä die Kerze 16 haben einen gemeinsamen übergangspunkt an Masse. Das elektrische Schaltbild dieser klassischen Anordnung ist in F i g. 2 wiedergegeben, F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Auslösung der gesteuerten Diode mit Hilfe eines Abgriffs 23 an der Erregerwicklung 4 erfolgt, wodurch eine Spannung geliefert wird, deren -Maximalwert genau der Spannung an der Auslöseschwelle der gesteuerten Diode entspricht, wobei dieser Maximalwert synchron mit der Maximalspannung ist, die von der Magnetschwungscheibe geliefert wird. Die gesteuerte Diode 20 wird in diesem Augenblick ausgelöst und wird im Moment der Umkehrung der Spannung stromlos. Im Falle einer zweipoligen Magnetschwungscheibe ergibt sich demgemäß ein Funken je Umdrehung.The rotor of the magnetic flywheel, which is partially and schematically shown, is denoted by 1 and the st tor - with 2. 3 are the magnets with their pole pieces, 4 are the excitation windings of the ignition coil, 5 the capacitor, 6 the breaker, its Koniakt pieces with 7 and 8 are designated. Its cam follower 9 works together with the cam 10 in order to interrupt the low-voltage circuit 11 in which the primary winding 12 of the ignition coil 13 is located, the secondary winding 14 of which is connected to the ignition cable 15 of the plug 16. The winding 4, the capacitor 5, the ignition coil 13 and the plug 16 have a common transition point to ground. The electrical circuit diagram of this classic arrangement is shown in FIG. 2 reproduced, FIG. 3 shows an embodiment of the invention in which the triggering of the controlled diode takes place with the help of a tap 23 on the excitation winding 4, whereby a voltage is supplied whose maximum value corresponds exactly to the voltage at the triggering threshold of the controlled diode, this maximum value being synchronized with is the maximum voltage delivered by the magnetic flywheel. The controlled diode 20 is triggered at this moment and is de-energized at the moment when the voltage is reversed. In the case of a two-pole magnetic flywheel, there is accordingly one spark per revolution.

Wenn die Magnetschwungscheibe mit einer Spule ausgerüstet ist, die den notwendigen Wechselstrom für die Beleuchtung des Fahrzeuges liefert, wobei diese Spule um 180' gegenüber der Erregerspule 4 versetzt ist, kann sie vorteilhafterweise unter den Bedingungen verwendet werden, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind.If the magnetic flywheel is equipped with a coil which supplies the necessary alternating current for the lighting of the vehicle, this coil being offset by 180 ' with respect to the excitation coil 4, it can advantageously be used under the conditions as shown in FIG. 3 are shown.

Im Stromkreis der Steuerelektrode der Diode ist einerseits ein Widerstand 24 in Serie und ein Kondensator 25 parallel geschaltet, so daß die Amplitude geregelt wird, und außerdem eine Diode 26, die den Zweck hat, die umgekehrte Spannung auszuschalten.In the circuit of the control electrode of the diode, a resistor 24 is connected in series and a capacitor 25 is connected in parallel, so that the amplitude is regulated, and also a diode 26, which has the purpose of switching off the reverse voltage.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist der Zündpunkt fest und wird einzig und allein durch die winkelmäßige Verschiebung der Magnetschwungscheibe bestimmt. Eine selbsttätige Vorverstellung der Zündung kann in sehr einfacher Weise erreicht werden, indem mit Hilfe einer Zentrifugalvorrichtung die zum Impulsaufnehmer 21 gehörende ferromagnetische Masse 22 verschoben wird. Eine derartige Vorrichtung ist in F i g. 4 und 5 dargestellt. Am Rotor 1 ist eine gebogene Federklinge 30 befestigt, deren freies Ende eine ferromagnetische Masse 31 trägt, die bei Stillstand die Stellung einnimmt, die in vollen Strichen gezeigt ist, aber unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft die gestrichelt gezeigte Endstellung einnimmt. Diese entspricht einer winkelmäßigen Verschiebung a dieser Masse, die die gewünschte Zündvorverstellung ergibt.In the device shown, the ignition point is fixed and is determined solely by the angular displacement of the magnetic flywheel . An automatic advance adjustment of the ignition can be achieved in a very simple manner in that the ferromagnetic mass 22 belonging to the pulse pickup 21 is displaced with the aid of a centrifugal device. Such a device is shown in FIG. 4 and 5 shown. A curved spring blade 30 is attached to the rotor 1 , the free end of which carries a ferromagnetic mass 31 which, when stopped, assumes the position shown in full lines, but assumes the end position shown in dashed lines under the action of centrifugal force. This corresponds to an angular shift a of this mass, which results in the desired ignition advance.

Es könnte auch durch analoge Mittel eine Zündrückverstellung erfolgen, um eine selbsttätige Beschränkung der Drehgeschwindigkeit des Motors zu erzielen, wie dies vom Erfinder bereits früher vorgeschlagen wurde.The ignition could also be reset by analog means, in order to achieve an automatic limitation of the rotational speed of the motor, as suggested earlier by the inventor.

In den F i g. 6, 7 und 8, die gemeinsam betrachtet werden müssen, stellt F i g. 6 die Spannungsveränderung des Stromes dar, der von der Erregerwicklung geliefert wird, und F i g. 7 gibt die entsprechenden Spannungsveränderungen wieder, die im elektromagnetischen Impulsaufnehmer erzeugt werden. N-N ist die Spannungshöhe, die für die Auslösung der Diode 20 notwendig ist. F i g. 8 zeigt unter den gleichen Umständen wie F i g. 6 die Spannungsveränderung des Stromes, der von der Erregerwicklung abgenommen wird, beispielsweise am Punkt 23 der Fig. 3. In the F i g. 6, 7 and 8, which must be considered together, is represented by FIG. 6 represents the change in voltage of the current supplied by the excitation winding, and FIG. 7 shows the corresponding voltage changes that are generated in the electromagnetic pickup. NN is the voltage level that is necessary for the triggering of the diode 20. F i g. 8 shows under the same circumstances as FIG. 6 shows the change in voltage of the current that is drawn from the field winding, for example at point 23 in FIG. 3.

F i g. 6 und 7, aneinander angenähert, zeigen sehr wohl, daß die Veränderung des Zündpunktes nur zwischen zwei Punkten P, und P2 liegen kann, was einer minimalen Amplitude entspricht, wodurch die Energie ausgedrückt wird, die für die Zündung notwendig ist. Dieser Parameter bestimmt den winkelmäßigen Spielraum, der für die selbsttätige Zündvorverstellung oder Nachverstellung zur Verfügung steht und demgemäß, wie das in F i g. 7 gezeigt ist, die Zone A, in der die Auslöseimpulse des Impulsaufnehmers geliefert werden können.F i g. 6 and 7, approximated to one another, clearly show that the change in the ignition point can only lie between two points P1 and P2, which corresponds to a minimum amplitude, which expresses the energy which is necessary for ignition. This parameter determines the angular leeway that is available for the automatic ignition advance or readjustment and accordingly, as shown in FIG . 7 shows zone A, in which the trigger pulses of the pickup can be delivered.

In F i g. 7 ist gezeigt, daß die Steilheit der Kurve, die den vom Impulsaufnehmer gelieferten Impuls ausdrückt, so ist, daß der Zündpunkt mit Genauigkeit festgelegt wird und sich wenig im Falle einer Veränderung des Wertes dieses Impulses ändern würde (was der Fall ist, wenn sich die Anzahl der Umdrehungen des Rotors verändert).In Fig. 7 it is shown that the steepness of the curve expressing the pulse delivered by the pulse pick-up is such that the ignition point is fixed with accuracy and would change little if the value of this pulse were to change (which is the case if the Number of rotations of the rotor changed).

F i g. 8 zeigt schließlich, daß die Kurve der Steuerspannung, die von einer Wicklung am Abnahmepunkt 23 geliefert wird, notwendigerweise zwischen den Punkten P, und P2 die Gerade N-N schneiden muß, die die Spannungshöhe darstellt, die für das Auslösen der Diode 20 notwendig ist.F i g. Finally, FIG. 8 shows that the curve of the control voltage which is supplied by a winding at the tapping point 23 must necessarily intersect the straight line NN between the points P 1 and P2, which represents the voltage level which is necessary for the diode 20 to trip.

Die Erfindung ist selbstverständlich auf alle Motoren mit elektrischer Zündung, Zweitakter und Viertakter, Ein- und Mehrzylinder anwendbar. Sie ist nicht auf diejenigen Motoren beschränkt, deren Zündung durch Magnetschwungscheiben sichergestellt wird, obwohl die vorstehende Beschreibung zur Vereinfachung sich auf diese besondere Zündungsart bezogen hat. Die Erfindung ist ganz besonders wichtig für Motoren, die durch eine Wechselstromeinrichtung gezündet werden, was es gestattet, die gesteuerte Diode leicht auszulösen.The invention is of course applicable to all motors with electric Ignition, two-stroke and four-stroke, single and multi-cylinder can be used. she is not limited to those engines whose ignition is ensured by magnetic flywheels will, although the foregoing description refers to this particular for simplicity Type of ignition. The invention is particularly important for engines that be ignited by an AC device, which allows the controlled Easy to trip diode.

Je nach Lage der Fälle könnte die Anzahl der Pole der Magnetschwungscheibe verändert werden oder allgemeiner des Generators, der den Zündstrom liefert, und die Schwungscheibe könnte entweder auf der Kurbelwelle oder bei Viertaktmotoren auf der Nockenwelle aufgekeilt werden. In dem besonderen Falle einer beispielsweise dreipoligen Schwungscheibe liefert die einen elektromagnetischen Impulsaufnehmer benutzende Vorrichtung einen Funken je Umdrehung, während man zwei Funken je Umdrehung erhält, wenn die Auslösung der gesteuerten Diode durch den Erregerrotor oder durch die Zündspule sichergestellt wird.Depending on the situation, the number of poles of the magnetic flywheel could be changed or, more generally, of the generator that supplies the ignition current, and the flywheel could be keyed either on the crankshaft or, in the case of four-stroke engines, on the camshaft. In the particular case of a three-pole flywheel, for example, the device using an electromagnetic pickup delivers one spark per revolution, while two sparks per revolution are obtained if the triggering of the controlled diode is ensured by the exciter rotor or the ignition coil.

In der Praxis stellt übrigens ein zusätzlicher Funken je Umdrehung, der nicht mit der Kompressionszeit zusammenfällt, keinerlei Nachteile dar.In practice, by the way, an additional spark per revolution, which does not coincide with the compression time, does not represent any disadvantages.

Lediglich als Beispiel sei erwähnt, daß die Erfindung ganz besonders für stationäre Motoren, landwirtschaftliche Motoren, Schiffsmaschinen, für alle Motoren von Kraftfahrzeugen und ganz besonders bei Zweitaktmotoren in Mopeds verwendet werden kann, und zwar wegen der sehr großen baulichen Einfachheit, dem geringen Bedarf an Platz und der Funktionssicherheit, die durch die Einrichtung sichergestellt wird, wodurch es auf diese Weise möglich wird, den Selbstkostenpreis dieser kleinen Motoren zu senken, die dazu bestimmt sind, von einem Benutzerkreis verwendet zu werden, für den das Wegfallen jeglicher Instandhaltung einen äußerst wichtigen Punkt darstellt.Merely as an example it should be mentioned that the invention is very special for stationary engines, agricultural engines, marine engines, for everyone Motor vehicle engines and more particularly used in two-stroke engines in mopeds can be, because of the very great structural simplicity, the low Requirement for space and the functional safety ensured by the facility which makes it possible in this way to reduce the cost price of these small ones To lower motors that are intended to be used by a group of users for which the elimination of any maintenance is an extremely important point represents.

Was Schiffsmotoren anbetrifft, bietet die Erfindung einen besonderen Vorteil, denn die ganze Einrichtung kann in einem wasserdichten Isoliermittel untergebracht werden, beispielsweise in Araldit.As for marine engines, the invention offers a special one Advantage, because the entire facility can be housed in a waterproof insulating material be, for example in araldite.

Claims

Claim: Electronic ignition device for mixture-compressing internal combustion engines with synchronously driven alternating current generator for power supply, preferably flywheel magnet generator, wherein a controlled semiconductor component, such. B. a thyristor that discharges the generator voltage by means of an inductively generated generator control pulse via an ignition transformer, characterized in that in a known capacitor ignition circuit with thyristor, the control voltage of the thyristor at an intermediate tap (23) of the alternator winding is taken and the discharge of the charging capacitor (5 ) is carried out in the phase position at which the positive sinusoidal voltage of the alternator reaches the highest value. Documents considered: French Patent Nos. 1137 949, 1155 541, 1237 802; French additional patent specification No. 75 571 (2nd amendment to French patent specification No. 1170 981); British Patent No. 873 187.