DE1464058A1 - Zuendanlage - Google Patents

Description

MOTOROLA Inc., 9*01 Vest Grand Avenue, Franklin Park/Illinois

U.S.A.

Zündanlage

Die Erfindung betrifft Zündsystem« für Verbrennungemotoran und insbesondere ein verbessertes transistorisiertes Zündsystem mit ou magnetisch betätigten ReeJ-Schaltor■.

Zündanlagen für Verbrannungemaschinen verwenden üblicherweise eine den Strom zur Zündspule an- und abschaltende in Reihe mit diener liegende Schalteinrichtung. Beim Abschalten des Stromes in der Zündspule induziert das zusammenbrechende Feld in der Sekundärwicklung einen Hochspannungsimpuls« der über einen Zündverteiler an den Motor weitergeleitet wird und das Kraftstoffgernisch im Verbrennungsraum zündet.

In der einfachsten Form umfaßt eine solche Schaltanordnung einen nockengesteuerten mechanischen unterbrecher, der synchron mit den Motor gesteuert wird· Die Unterbrecherkontakte liegen in Reihe mit der Zündspule an der Batteriespannung. Der hohe von diesen Kontakten geführte Strom, die Korrosion und Kraterbildung machen ein häufiges Auswechseln notwendig und geben Anlaß zu Betriebsstörungen.

Um di»e Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man Zündsysteme vorgeschlagen, bei denen Transistoren zur Unterbrechung des Primärstromee durch die Zündspule vorgesehen sind. Diese Systeme haben den Vortoll, daß der Spulenstrom elektronisch anstelle durch mechanische Unterbrecher geschaltet wird. Für die motorsynchrone Steuerung der Transistoren in leitenden oder nichtleitenden Zustand

909808/0486

14640S8

sind Steuereinrichtungen erforderlich; hierzu sind verschiedene Mittel verwendet vorden. Sie sind jedoch bezüglich ihrer Montage als auch im Betrieb recht komplex und einige dieser Systeme haben auch unzulässige Abhängigkeiten von der Temperatur oder Spanriungs« änderungen gezeigt· Um die Notwendigkeit einer sehr hohen Verstärkung in der Steuerschaltung asu vermeiden, haben solche Systeme in einigen Fällen die üblichen mechanischen Unterbrecher zur Steuerung verwendet» Nachteilig bei diesem zuletzt erwähnten System ist die mechanische Abnutzung und die Neigung zu fehlerhaftem Betrieb bei Verschmutzung durch Fremdkörper· Auch bringen die üblichen mechanischen Kontakte bei Systemen mit an feaue geschalteten Pluspol Isolationssc.'iwiorigkoiton aufgrund der durch ihre mechanische Konstruktion zwangsläufig anhaftenden Eigen·» Schäften·

Bs ist daher ein Ziel der Erfindung, ein stabiles verbesaortea Zündsystem für Verbrennungsmotoren zu «schaffen, dae sich durch sehr !lohe Zuverlässigkeit und zugleich einfache Konstruktion auszeichnet. Weitere Ziele sinA die Schaffung eines verbesserte Mittel zur Steuerung der T* an.' is tor en uxaf aasenden Zündsystem«, das sich mit niedrigen Kosten herstellen läßt; es noil sich leicht in Verbindung mit den bestehenden positiv oder negativ an Masse gelegten Systemen bei Verwendung der üblichen Zündverteiler verwenden lassen; mechanische Abnutzung und die Möglichkeit von Verunreinigungen ier Schaltkontakt ti durch Fremdkörper soll wesentlich vermindert oein.

CIn Merkmal der Erfindung £st dj.e Veivendung eines magnetisch zu betätigenden Reed-Schalters in einer Gteuexschaltung, die Halbleiter zwischen einem leitenden und extern nichtleitenden Zustand schaltet· Dabei ist der Read-Schaltt- ±_n weiterer Aue* gestaltung der Erfindung it» Zündverteiler

909808/0466

angeordnet, an dessen Umfang entgegengesetzte Magnetpole abwechseln. Ferner ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein transistorisiertes Zündsystem mit einem oder mehreren Schalttransistoren, die zur Unterbrechung des Primärstromes in Reihe mit der Zündspule liegen und mit einer Steuerschaltung für die Schalttransistoren, die einen weiteren Transistor aufweist, dessen Leitzuetand durch einen magnetisch betätigten Reed-Schalter bestimmt wird·

Die Erfindung ist anhand eines Beispiele näher erläuterte

Es zeigt:

Figur l:

eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Zündsystems;

eine Schaltungsvariante, die sich im System nach Figur 1 verwenden laßt
und

einen Querschnitt durch einen Zündverteiler, der sich im System nach Figur 1 verwenden läßt«

Das Zündsystem gemäß der Erfindung enthält eine Zündspule und einen in Reihe mit dieser an einer Spannungsqueile liegenden Schalttransistor »ur Unterbrechung des Spulenstromes und dadurch Erzeugung der Zündimpulse_c Für den Schalttransietor ist eine Steuerschaltung mit einem Steuertraneistor vorgesehen· Der Leitzustand des Steuertraneistors wird durch einen magnetisch betäti&bsren gekapselten Schutzrohrkontakt bestimmt, der neben einem rotierenden Magneten im Zündverteiler angeordnet let· Der rotierende Magnet öffnet und schließt den Schutzrohrkontakt synchron reit den Umdrehungen des Motors, so daß jeweils im rlehtijrnn Z^itn-uikt Zündimpulse auftreten»

909808/0466 _ß _/_

bad

'Eine Ausführungsform der Erfindung/ein Paar Schalttransistoren in Reihe mit der Zündspule und einen Steuertransistor, der die Vorspannung der beiden Transistoren bestimmt. Der magnetische Reed-Schalter oder Schutzrohrkontakt ist mit der Basis des steuernden Transistors verbunden und schaltet ihn an und ab, wodurch auch die Vorspannung der zuerst genannten beiden Traneistoren umgeschaltet und die Unterbrechung des Spulenstromes bewirkt wird« Der rotierende Magnet, der den Schutzrohrkontakt betätigt, kann ein ringförraiger Magnet sein, an dessen Peripherie in regelmäßigen Abständen Pole entgegengesetzter Polarität abwechseln· Der Magnet kann durch die Zündverteilerwelle gedreht werden, wobei die Pole abwechselnd an den Federn des Reed-Kontaktes vorbeilaufen, ao daß sich diese öffnen und schließenο

Iq Figur 1 ist das Zündsystem für den Verbrennungsmotor 11 dargestellt. Der Motor hat eine Mehrzahl Zündkerzen 12 zur Zündung des Kraftstoffgemisches in den Zylindern der Maschine 11. Die Hochspannungszündimpulse werden den Zündkerzen 12 über einen Verteiler 13 zugeführt, der mehrere mit den entsprechenden Zündkerzen 12 verbundene feststehende Kontakte lk sowie einen an der Sekundärwicklung der Zündspule l6 liegenden beweglichen Kontakt 15 hat ο

Die Zündspule l6 ist in üblicher Weise ein Spartransformator; es kann aber auch eine Zündspule mit zwei getrennten Wicklungen verwendet werden. Wenn ein durch die Primärwicklung der Spule fließender Strom plötzlich unterbrochen wird, wird eine Spannungspitze in der Sekundärwicklung induziert. Diese Spannungsspitze wird auf den beweglichen Kontakt 15 des Zündverteilers geführt, von wo er auf eine der Zündkerzen 12 des Motors 11 weitergeleitet wird. Die Primärseite der Zündspule l6 ist mit der Spannungsquelle, nämlich der Batterie 17, über ein Paar Tran-

909808/0466

sistoren ΐβ und 19 verbunden· Die Batterie 17 kann von der Lichtmaschine 21 aufgeladen werden und die Ausgang·spannung kann in bekannter Weise durch den Regler 23 geregelt werden. Ebenso in Reihe alt der Primärsrite der Spule 16 und den , Transistoren 18 und 19 liegen der Zündschalter 25 und der Lastwiderstand 27·

Wie bereits gesagt« steuern die Transistoren 18 und 19 den Streu in der Primärwicklung der Zündspule 16. Bei der Unterbrechung * dieses Stromes tritt eine hohe Spannung in umgekehrter Richtung auf; daher sind Zenerdioden 28 und 29 über Emitter und Kollektor der Transistoren 18 bsw. 19 geschaltet, um «u verhindern, daß diese umgekehrte Spannung über die Durchbruchespannung anwächst· Über Emitter und Basis des Transistors 18 ist ein Widerstand 31 geschaltet und die Basis liegt außerdem über eine Trenndiode 33 am Widerstand 35« Der Widerstand 37 verbindet die Basis des Tran« sistors 19 mit seinem Emitter und an die Basis ist weiterhin ein Widerstand 36 angeschlossen. Der Steuertransistor kl ist mit seinem Emitter an die Verbindungsstelle der Widerstände 36 und 35 angeschlossen, sein Kollektor ist geerdet·

BeJU; Leiten des Tranaistor· 41 erhält der Transistor 19 über den Widerstand 36 eine Vorspannung In Durchlaßrichtung, während der Transistor 18 eine solche über den Widerstand 35 und die Diode 33 erhält. Damit fließt Strom in der Spule l6. Wenn der Transistor kl abschaltet, steigt die Spannung an der Basis des Transistors 19 und auch an der des Transistors 18 wegen der Widerstände 37 und 31 schnell auf die Werte der entsprechenden SmItterpotentiale, so daß auch diese Traneistoren abschalten. Dadurch wird der Strom durch diie Spule 16 untobrochen und es stent ein Zündimpuls·

909808/0468

Leitzustand des Steuertransistors 4l wird seinerseits durch eine Schaltung gesteuert, die von der Geschwindigkeit und den Zeitbeziehungen des Motors 11 abhängt· Ein Widerstand 43 vorbindet die Basis des Transistors 41 über den Zündschalter 25 mit der Batterie 17. Außerdem führt von dieser Basis ein magnetisch betätigbarer Schutzrohrkontakt 25 nach Hasse.

Dieser Schutzrohrkontakt 45 hat ein Paar Schaltfedern 47 und 48, die .normalerweise geöffnet sind. Der Schalter 45 ist in Gl&s eingekapselt und neben einem rotierenden Hagnet 50 angeordnet, dessen entgegengesetzt abwechselnde Pole während seines Betriebes an den Federn 47 und 48 vorbeigleiten. Dadurch ziehen sich die Federn an und schließen den Kontakt. Die abwechselnden Pole sind mit M, S, N₁ usw. bezeichnet und befinden sich in gleichmäßigem Abstand um den !Anfang des Ringmagneten verteilt, so daß sie den Federkontakt in regelmäßigen Vinkellagen des Magnetes betätigen· Venn sich der Hagnet 50 dreht, erzeugen die abwechselnden Pole Felder entgegengesetzter Richtung, oo daß sich die Kontaktfedern auf dem halben Abstand zwischen den Polen öffnen und sich dann von neuem schließen, wenn das Feld vollständig umgekehrt ist. Es sei eigene betont, daß die Pole bei diesem halben Abstand die Blattfedern tatsächlich auseinanderdrücken, falls sie zum Aneinanderkleben infolge magnetischer Remanenz oder Feuchtigkeit neigen sollten.

Venn der Schalter 45 geschlossen ist, liegt dia Basis des Tran« sistors 4l an Hass· und daher 1st der Transistor 4l leitend, so daß dl« Verbindungsstelle der Viderstände 36 und 35 an Hasse liegt· Venn der Xontakt 45 öffnet, steigt die Spannung an der Basis des Transistors 41, der über den Widerstand 43 mit der Batterie verbunden ist, auf das Batteriepotential, so daß der Transistor 4l sum sohneilen Absehalten umgekehrt vorgespannt wird.

909803/0466

Magnetisch betätigbare Reed-Schalter nach Art des Schalters 45 sind von einer ganzen Anzahl Lieferfirmen im Handel erhältlich, beispielsweise von der Hamlln Incorporation in Lake Hills, Wisconsin /USA unter der BessInnung MRG-I· Das Glasschutzrohr kann etwa 3 an im Durchmesser und kürser als 25 mm sein· Die Kontaktfeder selbst kann e±ne Nlckel-lisen-Legierung alt Rhodiumauflage seine Andererseits kann auch ein Nickelüberzug vorgesehen sein, wobei man in die Blattfedern gegebenenfalls voher Gold eindiffundiert. Zahlreiche andere Arten von Reed-Schaltern bieten sich an und auch derartige Schalter, die normalerweise geschlossen anstatt geöffnet sind, sind im Handel erhältlich· Da sich sehr leicht an beide Enden des Schalters isolierte Verbindungen anbringen lassen, läfit er sich ohne weiteres In Systemen mit positiver oder negativer Masse verwenden·

In Figur 2 ist eine andere Schaltung dargestellt. Ks ist nur ein einziger Schalttransistor 51 »lt einer Senatz-Zenerdiode 52 verwendet. Die Basis des Transistors 51 liegt über den Widerstand 57 am Bmittor des Steuertraneistors 6l, der, wenn er leitet, den Transistor 51 über den Widerstand 57 ebenfalls »um Leiten bringt. Dieser Zustand des Transistorβ 6l wird durch einen Widerstand 63« der seine Basis mit den Zündschalter verbindet* und durch den magnetisch betätigbaren Schutzrohrkontakt 45 gesteuert. Bei Schließen der Blattfederkontakte 4t und 48 des Schalters 45 wird der Transistor 6l in den leitenden Zustand gebracht, so dall Strom durch den Widerstand 57 fließt. Dadurch erhält der Transistor 51 eine Vorspannung, die ihn sum Leiten bringt« Mach Öffnen des Schalters 45 steigt die Baslsspannung des Transistors 6l bis zum Abschalten»tential· Dabei kehrt die Spule 55, die zwischen Emitter und Basis des Transistors 51 liegt, die Vorspannung des Transistors 51 um und schaltet inn ab· Dabei wird der Strom durch, die Spule l6 unterbrochen und ein Zündimpuls entsteht·

909808/0466

Die räumlich© Lage des Magnetisch betätigten Schutzrohrkontaktes 45 in Besiehung zu de» rotierenden Magnet und anderen Elementen des Systems kann dessen Betrieb beeinflussen· In Figur 3 ist eine bestimmte Anordnungsart des Schutzrohrkontaktes in einem üblichen Zündverteiler dargestellt. Der Verteiler enthält ein Gehäuse 71 und eine Verteilerkappe 72· Die Verteilerwelle 73 ragt in das Gehäuse und treibt die Antriebsplatte 75» die über die in üblicher Weise unter Vorspannung stehenden Fliehgewichte 77 und Antriebastifte 78 an der Zentrifugnlantrlebsplatte 79 angreifen.

Die Antriebsplatte 79 treibt die Rotorwelle 8l, auf der der Verteilerfinger 83 montiert ist· Sr trägt den umlaufenden Kontakt 15 und die feststehenden Kontakte 14 des Verteilers ragen nach unten in das Innere der Kappe 72. Die Verteilerwelle 8l trägt einen Hocken 85, der der zum Antrieb mechanischer Unterbrecher Übliche sein kann· Bin Ring 87 aus Gummi, Plastik oder einem anderen geeigneten Material trägt einen ringförmigen Magnet 89 und ist auf den Hocken 85 aufgesetzt, so daß er von ihn mitgenommen wird· Der Magnet 89 kann aus einem Bariumferrit gesintert sein und ist an seinem Umfang mit Polen in gleichmäßigen Abständen magnetisiert· Der Magnet braucht jedoch nicht unbedingt ringförmig zu sein, und kann auch ohne abwechselnde Pole konstruiert sein. Anstelle eines rotierenden Magneten kann auch ein fester Magnet mit einem rotierenden Stück Weicheisen Verwendung finden.

Der magnetische Blattfederschalter 45 ist neben dem Umfang des Magneten 89. angeordnet und wird in einem kanalförmig ausgebildeten Kunst st off tragt eil 91 gehalten. Zn diesem Tragteil 91 ist eine weitere Hut zur Aufnahme der elektrischen Leitungen 93 für den Schalter 45 vorgesehen· Da· Tragteil 91 ist auf de« Deckel der

909808/0466

Unterdruckdose 95 dee Verteilers in gleicher Weise wie übliche Unterbrecherkontakt· angeordnet und befestigt. Es kann erwünscht sein, zum Zwecke der Flußkonzentration an Jeder Blattfeder des Schalters %5 «in Polstück vorzusehen· Der Abstand des Sehalter· k5 vom Magnet $0 beeinflußt die Betriebs- oder Leitungeperiode; desgleichen hat die Form des Magneten 50 einen Einfluß hierauf·

In Figur 3 ist dargestellt, in welcher Weise eine robuste Konstruktion des erfindungsgemäßen Zündsysteme verwirklicht «erden kann· Die Nuten des Tragteils 91 können zum Schutz gegen Beschädigungen Hit eine» Isolierharz gefüllt sein· Verwendet Man einen Ring 87ι der über einen üblichen Verteilernocken paßt« so laßt eich ein Verteiler mit eine» normalen Unterbrechernocken und -Kontakten leicht in Verbindung Mit der vorliegenden Erfindung benutzen, indem einfach die Kontakte entfernt werden und statt ihrer der Ring, der Magnet und der Reed-Schalter eingesetzt wird· Auch andere Magnetische Teile zur Betätigung de· Reed-Schalters 45 lassen sich im Rahmen der Erfindung verwenden·

Bs ist soMit ersichtlich, daß die Erfindung ein verbesserte· transistorisiertes Zündsystem schafft, da· niedrig in den Kosten, einfach in der Konstruktion und zuverlässig im Betrieb ist· Das System benutzt einen Magnetischen Reed-Schalter zur Ansteuerung der Steuerschaltung für die Transistorzündung und es läßt sich leicht an vorhandene Übliche Zündeysteme anpassen· Weiterhin kann das erfindungsgeMäße Zündsystem, obgleich es für eine Polarität Mit negativer Mass« dargestellt 1st, auch bei positiver Masse ohne Änderung der Schaltung verwenden»

909808/0468

Claims (4)

1. - iO - 6.
2. 2.1965

   Gzl/goe

   Patentanaprüche

   Zündsystem für Verbrennungemaschinen Bit einem umlaufenden Verteiler, dessen sieh bewegender Kontakt zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen über eine Zündspule an einen unterbrecher angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher ein magnetischer Schutzrohrkontakt (45) ist, der mit einen Magneten (5O) zusammenwirkt, und daß der Magnetische Schutzrohrkontakt (45) ein oder mehrere Halbleiterschalter (18, 19, 4l; 51, 6l) zur IMterbrechung des Zündspulenstromes steuert.

   Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicb net, daß der Magnet (50) als flache, ringförmige Scheibe «it abwechselnden Polen (N₁ S) entgegengesetzter Polarität, die um den Umfang der Scheibe verteilt sind, ausgebildet ist, und daß er für «ine mit der Verteilerwelle synchrone Drehung vorgesehen ist, und daß die ringförmige magnetische Scheibe neben dem magnetischen Schutzrohrkontakt angeordnet iet.
3. 3· Zündsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschalter (l8, 19* 4lj 51t 6l), die durch den magnetischen Schutzrohrkontakt gesteuert werden, in Reihe mit dem Primärabschnitt der Zündspulen (l6) und einer Spannungsquelle (I7) angeordnet sind·
4. 4. Zündsystem nach Anspruch 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschalter eine erste und eine zweite Transistorstufe enthalten, die nichtleitend vorgespannt sind und daß die zweite Transistorstufe (l8, 19; 51) mit der Zündspule (l6) verbunden ist, um den Stromfluß durch sie zu steuern und daß sie leitend ist, wenn die erste Tran sister stufe

   909808/0466

   6l), die nit der »reiten Transistorstufe verbunden ist, bei. geschlossenem Schutzrohrkontakt (45) leitend' wird«

   Zündsystem nach Anspruch 1 bie % ,dadurch gekennzeichnet, daß die streite Transistorstufe <--: zwei Transistoren (18, 19) erhält, die in Reihe geschaltet sind, daß der Kollektor des einen Transistors (l8) «it der Zündspule (l6) verbunden und der Knitter des anderen Transistors (19J über einen Widerstand (27) alt der Spannungsquelle verbunden ist und daß ein Widerstand (31, 37) entsprechend zwischen Basis und Emitter jedes der Transistoren (18, 19) der «weiten Stuf· zur Erzeugung einer Durchlaßvorspannung geschaltet ist und daß zwischen ihren Basiselektroden zwei Vlderstände (35· 36) in Reihe «it einer Diode (33) liegen, wobei die Verbindungsstellen ame Yiderst&nde (35· 36) Mit de« Emitter des Transistors (4i) der ersten Stufe verbunden sind und daft der Magnetische Schutzrohrkontakt (%5) zwischen der Basis und de« Kollektor des Transistors (4l) liegt, und dafi die Basis des Transistors (4l) < >«u über einen Widerstand (43) an der Spannungsquelle liegt·

   Zündsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träneistor (51) der zweiten Stufe «it seinen Kollektor an die Zündspule (l6) und mit seine« Emitter über einen Widerstand (27) an die Spannungsquelle angeschlossen ist, daß der Transistor der zweiten Stufe «it seiner Basis Über einen Widerstand (57) an den Emitter des Transistors (6l) der er(?Vir Stuf« angeschlossen ist, daß Basis und Kollektor des Transistors <*er treten Stufe «it de« magnetischen Schuterohrkon* · takt (45) verbunden sind und daß die Vorspannung der Basis des Transistors (6i) der ersten Stufe durch einen mit der Spatmungsquelle verbundenen Widerstand (63) zugeführt wird und daß Basis und Emitter des Transistors (5D der zweiten Stufe über eine Drosselspule (55) verbunden sind·

   909808/0466