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Dokumentenidentifikation DE2922454C2 28.02.1991
Titel Elektronisches Kondensator-Zündsystem für Verbrennungsmotore, insbesondere Außenbordmotore
Anmelder Aktiebolaget Svenska Elektromagneter, Åmål, SE
Erfinder Johansson, Sven Hans, Aamaal, SE
Vertreter Zimmermann, H., Dipl.-Ing.; Graf von Wengersky, A., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 01.06.1979
DE-Aktenzeichen 2922454
Offenlegungstag 13.12.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.02.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.02.1991
IPC-Hauptklasse F02P 3/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Kondensator- Zündsystem für Verbrennungsmotore, insbesondere Außenbordmotore, mit einem mit Magneten bestückten, eine Mehrzahl von Polen aufweisenden Schwungrad und zwei damit zusammenwirkenden Magnetkernen, deren einer zur Speisung von Kondensatorladekreisen dienende Kondensatorladewicklungen tragende Schenkel unter einem gegenseitigen Abstand, der gleich der Polteilung des Schwungrades ist, aufweist und deren von den die Kondensatorladewicklungen tragenden Schenkeln in einem bestimmten Winkelabstand getrennt angeordneter anderer einen eine zur Speisung von Triggerkreisen dienende Triggerwicklung tragenden Schenkel aufweist.

Beispielsweise bei Außenbordmotoren für Boote werden heutzutage sehr hohe Ansprüche an sichere Motorfunktion auch bei sehr kleinen Drehzahlen gestellt. Elektronische Zündsysteme, die sich bei derartigen Motoren als sehr vorteilhaft erwiesen haben, da sie feuchtigkeitssicheren Einbau ermöglichen, sind gewöhnlich mit einer Ladespule zur Aufladung des in dem elektronischen Zündsystem vorhandenen Kondensators versehen. Die Ladespule erhält ihre Induktion von am Schwungrad des Motors angeordneten Permanentmagneten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei niedrigen Drehzahlen sowie beim Starten die erzeugten Ladespannungen unzureichend sind, um einen Funkenüberschlag im jeweiligen Zündstift hervorzurufen. Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu beseitigen, besteht darin, daß eine Vielzahl, beispielsweise drei, Kernschenkel mit Ladespulen zur Zusammenarbeit mit dem betreffenden Ladekreis angeordnet werden, wobei jede Spule ihren Beitrag zum Aufbau der notwendigen Kondensatorladung abgibt. Dadurch werden gute Starteigenschaften sowie ein sehr verläßlicher Leerlauf beim Motor erzielt. Bei steigenden Drehzahlen entstehen jedoch unmittelbar Probleme mit Überspannungen im Ladekreis und demzufolge die Gefahr, daß Komponenten im Ladekreis, wie Gleichrichter, Thyristoren u. dgl., zerstört werden.

Bei einem modernen Außenbordmotor wird die Zündanlage im allgemeinen mit einem Generatorteil zusammengebaut, um Energie zu Beleuchtungszwecken und gegebenenfalls Ladeenergie für einen Akkumulator zu erhalten. Zu diesen Zwecken wird eine Mehrzahl von entlang des Schwungradumkreises verteilten Magnetpolen benötigt, die mit einer Mehrzahl von Generatorspulen tragenden Kernschenkeln zusammenarbeiten. Eine derartige Anordnung hat Komplikation bezüglich der eigentlichen Triggeroperation zur Folge, da die Triggerspule von einer Vielzahl vorbeilaufender Magnetfelder beeinflußt wird. Es kann zur Auslösung an unerwünschten Stellen entlang der Umdrehungsbahn kommen. Ferner soll sich die Triggerspannung auch innerhalb einer großen Drehzahlspanne innerhalb von vernünftigen Grenzwerten und auf konstanter Höhe halten.

Ein elektronisches Kondensator-Zündsystem der eingangs genannten Art wird in der nachveröffentlichten DE-OS 27 44 073 älteren Zeitrangs vorgeschlagen. Bei dem dort beschriebenen elektronischen Zündsystem ist auch der die Triggerwicklung tragende Schenkel der Magnetkerne entsprechend der Polteilung des Schwungrades angeordnet. Dadurch stellt sich eine Phasengleichheit zwischen den Triggerimpulsen und den während dieser Triggerimpulse auftretenden Ladeimpulse ein, so daß diese Ladeimpulse erst abgeschnitten werden, wenn die Triggerimpulse die Höhe des Triggerniveaus erreicht haben, weshalb die während des Auftretens der Triggerimpulse anfallenden Ladeimpulse einen Beitrag zur Ladespannung liefern, was bei steigenden Drehzahlen aufgrund einer Überladung des Ladekondensators zu unerwünschten Störungen führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektronisches Kondensator-Zündsystem zu schaffen, das sowohl gute Starteigenschaften und einen zuverlässigen Leerlauf als auch einen störungsfreien Betrieb bei höheren Drehzahlen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Kondensator-Zündsystem der vorausgesetzten Art dadurch gelöst, daß der die Triggerwicklung tragende Schenkel gegenüber der durch die Polteilung bestimmten Lage in der Drehrichtung des Schwungrades versetzt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der vorliegenden Erfindung gelingt es, die oben angeführten Probleme zu lösen, wobei u. a. die Vorteile des Vielspulensystemes bei niedrigen Drehzahlen beibehalten werden, ohne daß schädliche Überspannungen bei hohen Drehzahlen entstehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise drei Ladespulen angewandt, die in Reihe geschaltet und jeweils an einem Polschenkel angeordnet sind, wobei die Teilung des Polschenkel der Polteilung bei den zusammenarbeitenden Schwungradmagneten entspricht. Vorzugsweise ist über alle reihengeschaltete Spulen eine Schutzdiode geschaltet und parallel mit dieser ein Varistorkreis, wobei über eine Spule oder ein Spulenpaar eine weitere Schutzdiode geschaltet ist. Durch diese Anordnung wird innerhalb einer großen Drehzahlspanne eine unveränderliche Spannung erzielt. Das Auslösemoment wird durch Phasenverschiebung auf später näher erklärte Weise gesichert.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel betreffen, näher erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltkreises,

Fig. 2 die räumliche Anordnung von Lade-, Trigger- und Generatorspulen, beispielsweise bei einem Außenbordmotor,

Fig. 3, 4 und 5 verschiedene Drehlagen des Schwungrades,

Fig. 6 und 7 Aufladekurven bei verschiedenen Geschwindigkeiten,

Fig. 8 die Abhängigkeit der Ladespannung von der Drehzahl,

Fig. 9 die Abhängigkeit der Ladespannung von der Drehzahl unter anderen Bedingungen,

Fig. 10 den Induktionsverlauf im Ladekreis,

Fig. 11 die Lade- und Triggerimpulse und

Fig. 12 verschiedene Triggerimpulsbedingungen.

Der Kreis gemäß Fig. 1 besteht aus drei in Reihe miteinander geschalteten Ladespulen 1, 2, 3 zur Erzeugung der erforderlichen Ladespannung, die über einen Gleichrichter 4 einem Kondensator 5 aufgelegt wird. Über die Spulen 1, 2, 3 ist eine Schutzdiode 6, und über die Spulen 1, 2 eine weitere Schutzdiode 7 geschaltet. Parallel mit der Schutzdiode 6 sind in Reihe ein Widerstand 8 und ein Varistor 9 od. dgl. geschaltet. Zwischen der Erde und der Verbindung zwischen dem Gleichrichter 4 und dem Kondensator 5 ist auf übliche Weise eine Thyristor 10 eingeschaltet dessen Steuerelektrode 11 an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, der aus zwei reihengeschalteten Widerständen 12, 13 besteht. Zwischen den Widerständen 12, 13 ist ein Gleichrichter 14 geschaltet, der mit einem Triggerspulenkreis in Verbindung steht, der aus zwei parallelgeschalteten Spulen 15, 16 besteht. Der Kondensator 5 ist auf dargestellte Weise an die Primärwicklung 17 eines Transformators 18 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung 19 an einen Zündstift 20 angeschlossen ist.

Aus Fig. 2 geht die mechanische Anordnung der in Fig. 1 angegebenen Spulen hervor. Auf einer Ankerplatte 21 sind vier Kerne 22, 23, 24 und 25 aus magnetisch leitendem Material angeordnet. Die Ankerplatte ist mit einer Öse 21&min; zur Zusammenarbeit mit einer nicht dargestellten Anordnung zur Drehung der Ankerplatte zwecks Zündeinstellung versehen. Die Kerne haben jeweils vier Schenkel. Die Schenkel des Kernes 22 sind mit 26, 27, 28 und 29 bezeichnet. Die Schenkel 27, 28 und 29 tragen die jeweiligen Ladespulen 1, 2 und 3. Der Schenkel 26 trägt einen Triggerspulenkreis 15&min;/16&min;, der später näher erläutert wird. Die vier Schenkel des Kernes 23 mit zugehörigen Polschuhen 30 tragen jeweils eine Generatorspule 31 und bilden somit einen Teil des elektrischen Generators der Anordnung. Der Kern 24 hat, gleicher Weise wie der Kern 22, vier Schenkel 32, 33, 34 und 35. Der Schenkel 32 trägt die dem vorher beschriebenen Kreis zugehörigen Triggerspulen 15/16. Die Schenkel 33, 34 und 35 tragen, gleicher Weise wie die Schenkel 27, 28 und 29, jeweils eine Triggerspule 1&min;, 2&min;, 3&min; eines zweiten Triggerkreises, der von dem ersten Kreis getrennt ist und einen Zündstift in einem zweiten Zylinder versorgt, wobei die Triggerspulen dieses zweiten Kreises von den vorher erwähnten Spulen 15&min;/16&min; am Schenkel 26 gebildet werden. Der Kern 25 hat in gleicher Weise wie der Kern 23 vier mit Polschuhen 36 versehene Schenkel, die weitere Generatorspulen 37 tragen, welche auf zweckentsprechende Weise mit den vorher genannten Generatorspulen 31 verbunden sind. Da die vorliegende Erfindung die Anordnung der Generatorspulen nicht betrifft, ist deren Schaltung in der Zeichnung nicht näher dargestellt.

Auf der Innenseite eines Schwungrades 38 ist kranzförmig eine Mehrzahl von Magneten mit den Polen N und S angeordnet. Ungefähr zwei Drittel der Innenseite des Schwungrades sind mit Magneten bestückt, wobei das weitere Drittel frei von Magneten ist. In der Praxis werden am Schwungrad natürlich Gegengewichte zur Ausbalancierung der Magnete angeordnet, die jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Es wird angenommen, daß sich das Schwungrad in Richtung des Pfeiles 39 dreht. Der in Drehrichtung erste Magnet, der einen Südpol aufweist, ist mit 40 bezeichnet. Der nächste Magnet, der einen Nordpol aufweist, ist mit 41 bezeichnet und der darauffolgende Magnet 42 weist wiederum einen Südpol auf. Die übrigen Magneten, die abwechselnd Nord- und Südpole aufweisen, sind mit 43 bis 51 bezeichnet.

Was den allgemeinen Aufbau anbelangt, so ist zu beachten, daß die die Trigerspulen tragenden Schenkel 26 und 32 nicht radial wie die übrigen Schenkel verlaufen, sondern schräg gegen die Drehrichtung geneigt sind. Der Zweck dieser Anordnung wird später erklärt werden. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Diode 7 zwischen der Erde, d. h. dem Kern 22, und der Verbindung zwischen den Spulen 2 und 3 angeordnet ist. Von der Spule 3 geht eine Leitung 52 aus, welche zu der in Fig. 1 dargestellten Diode 4 und zur Anode der Diode 6 sowie zum Widerstand 8 führt.

Eine ähnliche Leitung 52&min; geht von der Spule 3&min; zu deren Zündkreis. Zwischen der Erde, d. h. dem Kern 24, und dem Verbindungspunkt zwischen den Spulen 2&min; und 3&min; ist eine Diode 7&min; eingeschaltet. Von den verbundenen Zündspulen 15/16 geht eine Leitung 53 zur Diode 14 (Fig. 1). Eine ähnliche Leitung 53&min; geht von den Zündspulen 15+/16&min; aus. Da es sich hier um zwei identische Zündanlagen handelt, wird im folgenden die Arbeitsweise bloß der ersten Zündanlage beschrieben.

Im Zentrum der ganzen Anordnung befindet sich die das Schwungrad 38 tragende Welle 54.

Die Anordnung arbeitet auf folgende Weise:

Es sei angenommen, daß die Ausgangslage der in Fig. 2 dargestellten Lage entspricht, d. h., daß der Magnet 40 mit dem Schenkel 27 und der Magnet 41 mit dem Schenkel 26 zusammenarbeitet, so daß zusammen mit dem betreffenden Teil des Kernes 22 ein geschlossener Magnetkreis zustandekommt. Die Wicklungsrichtung der Spule 1 ist derartig, daß bei Induktion ein s. g. negativer Initialimpuls erzeugt wid. Dieser Impuls ist verhältnismäßig schwach und in Anbetracht der Richtung der Ladediode 4 wird er von ihr gesperrt. Wenn sich nun das Schwungrad in Richtung des Pfeiles 39 dreht, so daß der Magnet 40 mit dem Schenkel 28 und der Magnet 41 mit dem Schenkel 27 zusammenarbeiten, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, so findet im Schenkel 27 maximale Flußumkehrung statt, was zur Folge hat, daß in der Spule 1 ein Spannungsimpuls in positiver Richtung induziert wird, d. h. in solcher Richtung, daß der Ladestrom nun über die zwei anderen Ladespulen 2 und 3 durch die Diode 4 fließen kann. Die Wicklungsrichtung der Spule 2 ist entgegengesetzt derjenigen der Spule 1. Dadurch entsteht in der Spule 2 infolge der Zusammenarbeit des Schenkels 28 mit dem Magneten 40 ein positiver Initialimpuls, der also das gleiche Vorzeichen wie der in der Spule 1 erzeugte Impuls hat. Der Impuls in der Spule 1 addiert sich somit mit dem letztgenannten Initialimpuls. Wenn die Magnete sich gemäß Fig. 4 um einen Schritt weiter gedreht haben, so daß der Magnet 41 mit dem Schenkel 2 zusammenarbeitet, findet im Schenkel 28 durch Einwirkung des Magneten 41 eine volle Flußumkehrung in negativer Richtung statt, wobei ein negativer Initialimpulse in der Spule 3, die die gleiche Wicklungsrichtung wie die Spule 1 hat, erzeugt wird. Inzwischen hat eine entgegengesetzte Flußumkehrung in dem ersten Schenkel 27 stattgefunden, wodurch in der Spule 1 eine Induktion in negativer Richtung entstanden ist, gleichzeitig mit einer negativen Induktion in der Spule 2.

Wenn sich das Schwungrad weiter in Richtung des Pfeiles 36 dreht, entsteht, wie klar ersichtlich ist, volle Flußumkehrung in allen drei Schenkeln, wobei gleichzeitig in den Spulen 1, 2 und 3 gleichzeitige Sinusschwingungen entstehen. Nachdem diese Sinusschwingungen der Diode 4 zugeführt worden sind, entstehen während der positiven Halbperiode Impulse, die dem Kondensator 5 zwecks dessen Aufladung zugeführt werden können.

Wie aus der Kurve 55 in Fig. 6 ersichtlich ist, wird bei jeder Flußumkehrung die Ladung des Kondensators 5 auf ein neues Niveau gehoben. Bei der hier in Betracht kommenden, verhältnismäßig niedrigen Rotordrehzahl erreicht man bei einer ersten maximalen Flußumkehrung in der betreffenden Spule ein Ladeniveau 56, bei der nächsten Flußumkehrung ein Ladeniveau 57 und bei der folgenden Flußumkehrung ein Ladeniveau 58, welches der Vollaufladung des Kondensators entspricht. Auch bei weiteren Flußumkehrungen in den betreffenden Schenkeln werden gewiß Spannungsimpulse erzeugt, welche den maximal zugelassenen Wert der Ladespannung überschreiten, doch werden diese überschreitenden Spannungswerte vom Varistorkreis 8, 9 unschädlich gemacht.

Bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten des Schwungrades verkürzt sich die Zeit für die Induktion der Ladeimpulse, auch wenn die induzierte Spannung momentan höher als bei niedriger Drehzahl werden kann. Fig. 7 zeigt, wie der Ladeverlauf bei höheren Drehzahlen, z. B. bei Vollauf, aussieht. Die Kurve 59 weist eine Mehrzahl von Ladeniveaus 60, 61, 63 und 64 auf, die von den horizontalen Kurventeilen dargestellt sind, wobei das letzte Niveau 64 der Volladung entspricht.

In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand und in den darauf folgenden Drehlagen der Magnete entsteht, wie bereits angeführt, bei der ersten maximalen Flußumkehrung in der Spule 1 ein positiver Impuls, der über die Spulen 2 und 3 der Diode 4 zugeleitet wird. In den Spulen 2 und 3 entsteht hierbei, und das gilt insbesondere für die Spule 3, die frei von magnetischem Fluß ist, eine Drosselwirkung, die den induzierten Ladestrom aus der Spule 1 dämpft. Diese Drosselwirkung wird natürlich umso markanter, je schneller sich die Magnete drehen, d. h., daß die Drosselwirkung mit steigender Impulsfrequenz wächst. Dies erklärt u. a. die niedrigen Ladewerte, die am Anfang der Kurve 59 in Fig. 7 erhalten werden. Während des Betriebes entstehen gewiß ansehnliche negative Halbperioden, und die Diode 4 muß natürlich gegen allzu hohe Rückspannungen geschützt werden. Zu diesem Zwecke ist in erster Reihe eine Diode 6 über allen drei Spulen 1, 2, 3 angeordnet. Für die Funktion des Kreises ist es jedoch notwendig, daß der Spannungsabfall so aufgeteilt wird, daß aus den Spulen 1 und 2 stammende negative Halbperioden separat von einer Diode 7 übernommen werden. Durch eine derartige Stromverteilung während der negativen Halbperioden werden mehrere Vorteile erreicht. Wie klar ersichtlich ist, ist der von den Spulen 1 und 2 und der Diode 7 gebildete Kreis völlig kurzgeschlossen, wobei die Spulen 1 und 2 hoch belastet werden. Während der negativen Halbperioden bildet der aus den Spulen 1 und 2 und der Diode 7 bestehende Stromkreis eine Impedanz für die Spule 3 und die Diode 6, wodurch der durch diese Diode fließende Strom begrenzt wird. Das hat zur Folge, daß die Spule 3 beim Übergang in die positive Halbperiode von einem über dem erstgenannten Kreis aufgebauten Spannungspegel ausgeht, wodurch auch bei hohen Drehzahlen im ganzen Kreis eine Spannungsverzögerung zustande kommt. Dies ist deutlich ersichtlich aus Fig. 8, wo die Abhängigkeit der Ladespannung von der Drehgeschwindigkeit der Schwungradmagnete gezeigt wird. In einem praktischen Fall sei angenommen, daß die Spulen 1 und 2 jeweils 5000 Windungen, die Spule 3 jedoch 3500 Windungen, aufweisen. Aus der voll ausgezogenen Kurve in Fig. 8 ist ersichtlich, daß die Windungszahl 3500 der Spule 3 bei Drehzahlen über 6000 Umdrehungen je Minute eine unbedeutende Senkung der Ladespannung herbeiführt in Verhältnis zu derjenigen Spannung, die beispielsweise bei 500 oder 1000 Umdrehungen erreicht wird. Wenn die Windungszahl der Spule 3 auf 4000 erhöht wird, so entsteht eine ansehnliche Spannungssenkung im Bereich der hohen Drehzahlen, während, wenn die Spule 3 bloß 3000 Windungen aufweist, eine im wesentlichen gerade Kurve im Bereich der hohen Drehzahlen erhalten wird. Wie ersichtlich, so ist es bei der dargestellten Schaltung die Dimensionierung der Spule 3, welche die Spannungskurve für die Aufladung bestimmt. Würde aus dem dargestellten Kreis die Diode 7 ausgeschlossen werden, so erhält die Ladespannungskurve die aus Fig. 9 ersichtliche Form mit einer unmittelbar eintretenden markanten Senkung der Ladespannung bei steigenden Drehzahlen. Die Einschaltung und Funktion der Diode 7 ist somit ausschlaggebend. Folglich ist mittels der dargetellten Schaltung eine erwünschte Funktion ausschließlich durch Kombination von passiven Komponenten erreicht worden, was vom Gesichtspunkt der Konstruktion sehr vorteilhaft ist.

Wie bereits angeführt, so werden beim Drehen der Schwungradmagnete an den Schenkeln 27, 28, 29 vorbei auch weiterhin Spannungsimpulse in den Spulen 1, 2 und 3 erzeugt, aber diese Impulse haben nach voller Aufladung keinen weiteren Einfluß auf den Ladezustand. Der erste Magnet 40 nähert sich nun dem Schenkel 32, der die Triggerspulen 15/16 trägt. Während seiner vorherigen Bewegung an den Polschuhen 30 und Spulen 31 vorbei hat dieser Magnet zufolge der entstandenen Flußumkehrung die erforderliche Generatorspannung in diesen Spulen erzeugt. Wenn der Magnet 40 mit dem Schenkel 32 zusammenzuarbeiten beginnt, entsteht zufolge der gegebenen Windungsrichtung ein für die Zündung negativer Initialimpuls. Wenn der Magnet 41 nachher mit dem Schenkel 32 zusammenarbeitet, entsteht volle Flußumkehrung, was zur Folge hat, daß ein positiver Impuls aufgebaut wird, der über den Gleichrichter 14 und den Spannungsteiler 12, 13 der Steuerelektrode 11 des Thyristors 10 zugeführt wird.

In Fig. 10 sind zwei Kurven 65 und 66 dargestellt, wobei mittels Trennlinien die Länge der Kurven verkürzt wurde zwecks Auszuklammerung unwesentlicher Kurventeile. Die Kurven zeigen den Spannungsaufbau in offenem Kreis in den betreffenden Lade- und Triggerspulen. Es ist hier klar ersichtlich, daß die Kurve 66 phasenmäßig etwas vor der Kurve 65 liegt, was darauf zurückzuführen ist, daß der betreffende Schenkel 32 schräg gegen die Bewegungsrichtung 39 der Magnete gerichtet ist. Die dadurch entstandene Phasenverschiebung hat Bedeutung für den Verlauf der eigenen Zündfunktion.

In Fig. 11 sind bloß die positiven Halbwellen 65&min;, 66&min; der Kurven 65, 66 gemäß Fig. 10 dargestellt. In der ersten positiven Halbperiode der Kurve 66 und bei einem Triggerniveau T, d. h. in dem Augenblick, in dem Triggerung stattfinden soll, entladet sich die bereits im Kondensator vorhandene Ladung völlig, und ein Zündfunke entsteht. Gleichzeitig mit dieser Entladung entsteht jedoch zufolge der noch andauernden Induktion in den Spulen 1, 2 und 3, ein Ansatz zum Aufbau einer Ladespannung, was durch den Kurventeil 65&min;&min; dargestellt ist. Wie aus dem rechten Teil der Fig. 11 klar hervorgeht, wird jedoch eine Aufladung durch den anwachsenden und phasenverschobenen Triggerimpuls 66&min; wirksam verhindert. Wenn die Kurve 65&min;&min; das Null-Niveau durchquert, hat die Triggerkurve 66&min;, die zeitmäßig nach vorwärts phasenverschoben ist, das Trigger-Niveau erreicht und der Thyristor 10 öffnet sich, so daß der Ladeimpuls, der bei geschlossenem Thyristor 10 den Kondensator 5 aufgeladen hätte, über den Thyristor abgeleitet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich auch weiterhin, und jede Tendenz, eine Ladung im Kondensator 5 aufzubauen, wird durch die betreffende Phasenverschiebung der Triggerimpulse unterdrückt. Auch wenn der letzte Magnet 51 der Spule 3 verlassen hat, werden weiterhin Triggerimpulse in den Spulen 15/16 erzeugt, was zur Folge hat, daß, wenn der letzte Magnet 51 auch die Triggerspulen 15/16 verlassen hat, der Kondensator 5 garantiert ladungsfrei ist. Gleichzeitig mit voller Flußumkehrung in der Spule 1 kommt es, wie aus Fig. 3 hervorgeht, zu einer Triggerung zufolge dessen, daß die letzte Flußumkehrung nun im Triggerschenkel 32 zufolge des Durchganges des Magnetens 51 stattgefunden hat. Das hat zur Folge, daß der zuerst erzeugte Ladeimpuls in der Spule 1 immer abgeleitet wird. Der Grund hierfür ist einerseits, daß die erste Flußumkehrung nie die Kraft erreicht, welche die folgenden Umkehrungen zufolge physikalischer Bedingungen erreichen, anderseits, daß es erwünscht ist, die Zeit während der der Kondenator aufgeladen ist, so kurz wie möglich zu halten, um Degeneration zu verhindern.

In der Praxis kann es zweckmäßig sein, mehr Magnete vorzusehen, als dargestellt sind, wodurch eine Kondensatoraufladung bloß während eines oder einiger weniger kräftiger Ladeimpulse stattfindet. Die Triggerschenkel 26 und 32 sind der Einwirkung von Magnetfeldern ausgesetzt, die zwischen den Schenkeln der Generatorspulen und dem betreffenden Triggerschenkel entstehen. Die Generatorspulen sind oft belastet mit der Folge, daß der im Triggerschenkel aufgebaute Magnetfluß in gewissem Ausmaß ausgeglichen wird, wodurch eine verhältnismäßig störungsfreie Triggerfunktionskurve erreicht wird. Der Anschluß an die benachbarten Magnetkreise 33, 34, 35 trägt ebenfalls zu diesem Ausgleich der Triggerimpulse bei. Nach dem Anfangsstadium des eigentlichen Triggermomentes werden die Triggerspulen 15/16 selbst über einen Widerstand 13 belastet, wodurch eine regelmäßige und abgewogene Triggersteuerung erreicht wird.

Wie bereits erwähnt wurde, besteht der eigentliche Triggerkreis aus zwei Spulen 15 und 16 mit stark abweichenden Windungszahlen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine sehr ausgeglichene Triggerspannung in einem großen Drehzahlgebiet sowie ausgeprägte Triggerimpulse erreicht werden. In Fig. 12 sind links die Impulsformen dargestellt, die erreicht werden, wenn eine einfache Spule zur Erzeugung von Triggerimpulsen angewandt wird. Diese Triggerimpulse 67 weisen an ihrem unteren abschließenden Teil Unregelmäßigkeiten 68 in Form von Sprungkurven auf. Diese Unregelmäßigkeiten verursachen, insbesondere bei hohen Drehzahlen, undeutliche Triggerung und man erhält nicht den gewünschten reinen Verlauf, trotz der zur Belastung der jeweiligen Magnetkreise unternommenen Maßnahmen. Außerdem entstehen Zwischenimpulse 69. In diesem Zusammenhang muß in Betracht gezogen werden, daß zufolge der hier vorkommenden vielen Flußwellen s. g., magnetische Turbulenz leicht entstehen kann, d. h. Flußwanderungen, die nicht regelmäßig an gewünschte Flußwellen gebunden sind. Durch die parallele Anordnung von zwei Spulen 15, 16 mit verschiedenen Windungszahlen wird erreicht, daß bei niedrigen Drehzahlen die Spule mit den vielen Windungen, im vorliegenden Fall die Spule 16, für die Erzeugung der erforderlichen Triggerspannungen entsteht, aber von der Spule mit weniger Windungen kräftig belastet wird. Bei hohen Drehzahlen dagegen hält die Spule mit weniger Windungen die zur Erzeugung der Triggerimpulse erforderliche Spannung, steuert aber wegen ihrer niedrigeren Windungszahl die Spannung der Spule 16 mit den vielen Windungen. Bei höheren Drehzahlen des Motors wächst natürlich auch die Frequenz, wobei die inneren Verluste in der Spule 16 mit vielen Windungen zur erwünschten Aufrechterhaltung der Spannung beitragen. Die Triggerimpulse 70, die hierbei erhalten werden, sind in Fig. 12 rechts dargestellt.

Analog wie nun für den Kreis beschrieben worden ist, der den Spulen 1, 2, 3 zugehört, arbeitet auch ein nicht dargestellter, den Spulen 1&min;, 2&min;, 3&min; zugehöriger Kreis mit Triggerspulen 15&min; und 16&min;. Im vorliegenden Zusammenhang ist es zweckmäßig, die Magnete so zu verteilen, daß ungefähr zwei Drittel einer Umdrehung bedeckt sind. Eine Anordnung, bei der die ganze Umdrehung bedeckt wäre, würde nicht arbeiten, da konstante Austriggerung der Ladespannungen stattfinden würde, insofern nicht z. B. ein Magnet gewendet wird, wodurch eine magnetische Lücke entstehen würde. Bloß zwei einander gegenüber angeordnete Segmente mit Magneten könnten rein zündtechnisch funktionieren, aber mit Hinsicht auf den Generatorteil ist eine derartige Anordnung minder empfehlenswert, da man einerseits unregelmäßigen Spannungsaufbau im Generatorkreis und anderseits allzu ungünstige Energieausbeute erreichen würde.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektronisches Kondensator-Zündsystem für Verbrennungsmotore, insbesondere Außenbordmotore, mit einem mit Magneten (40-51) bestückten, eine Mehrzahl von Polen aufweisenden Schwungrad (38) und zwei damit zusammenwirkenden Magnetkernen (22 bzw. 24), deren einer zur Speisung von Kondensatorladekreisen dienende Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) tragende Schenkel (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) unter einem gegenseitigen Abstand, der gleich der Polteilung des Schwungrades (38) ist, aufweist und deren von den die Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) tragenden Schenkeln (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) in einem bestimmten Winkelabstand getrennt angeordneter anderer einen eine zur Speisung von Triggerkreisen dienende Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/16&min;) tragenden Schenkel (32 bzw. 26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/16&min;) tragende Schenkel (32 bzw. 26) gegenüber der durch die Polteilung bestimmten Lage in der Drehrichtung des Schwungrades (38) versetzt ist.
  2. 2. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ladewicklungen tragenden Schenkel (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) im Verhältnis zum Schwungrad (38) radial verlaufen und der die Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/ 16&min;) tragende Schenkel (32 bzw. 26) von der radialen Richtung abweicht und gegen die Drehrichtung des Schwungrades (38) geneigt ist.
  3. 3. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/ 16&min;) tragende Schenkel (32 bzw. 26) von der radialen Richtung um etwa 10° abweicht.
  4. 4. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerpegel (T) und die Steigung des ansteigenden Teils der in der Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/16&min;) induzierten Triggerimpulse derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Triggerung im wesentlichen dann stattfindet, wenn der Aufbau eines in einer Kondensatorladewicklung (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) induzierten Ladeimpulses beginnt (Fig. 11).
  5. 5. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des die Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/16&min;) tragenden Schenkels (32 bzw. 26) zur Lage der zugeordneten die Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) tragenden Schenkel (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) derart bestimmt ist, daß jeweils einer oder mehrere der anfänglichen in den Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) induzierten Kondensatorladeimpulse ausgetriggert wird bzw. werden.
  6. 6. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerwicklung aus zwei miteinander parallelgeschalteten Teilwicklungen (15, 16 bzw. 15&min;, 16&min;) besteht, von denen die eine (15) eine niedrige und die andere (16) eine hohe Impedanz hat und vorzugsweise über einen Gleichrichter (14) an den Triggerkreis (10 bis 13) angeschlossen sind.
  7. 7. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Triggerwicklung (15/16 bzw. 15&min;/16&min;) tragende Schenkel (32 bzw. 26) in einem Abstand von ungefähr sechs Magnetpolen längs der Umlaufbahn des Schwungrades (38) von den zugehörigen die Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) tragenden Schenkeln (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) entfernt angeordnet ist.
  8. 8. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (38) die Magnetpole (40 bis 51) entlang eines Teiles, vorzugsweise zwei Drittel, seines Umfanges aufweist.
  9. 9. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schenkeln (27, 28, 29 bzw. 33, 34, 35) des einen Magnetkerns (22 bzw. 24) getragenen Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) in Reihe geschaltet sind, wobei zwei benachbarte Kondensatorladewicklungen (1, 2 bzw. 1&min;, 2&min;) von einem Gleichrichter (7) überbrückt sind, der so gepolt ist, daß er für die in den beiden Kondensatorladewicklungen (1, 2 bzw. 1&min;, 2&min;) erzeugten Kondensator-Ladeimpulse stromsperrechend ist, und wobei alle Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) gemeinsam von einem Spannungsreglerkreis (6, 8, 9) überbrückt sind.
  10. 10. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsreglerkreis aus einem Varistor (8, 9) und einem zu diesem parallelgeschalteten Gleichrichter (6) besteht, der so gepolt ist, daß er für die Kondensator-Ladeimpulse stromsperrend ist.
  11. 11. Elektronisches Zündsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite der in Reihenschaltung verbundenen Kondensatorladewicklungen (1, 2, 3 bzw. 1&min;, 2&min;, 3&min;) eine zu den anderen entgegengesetzte Windungsrichtung hat.
  12. 12. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Kondensatorladewicklungen (1, 2 bzw. 1&min;, 2&min;) von insgesamt drei in Reihe geschalteten Kondensatorladewicklungen im wesentlichen die gleiche Windungszahl haben, während die dritte Kondensatorladewicklung (3, 3&min;) zur Anpassung der Ladespannungskurve innerhalb des in Betracht zu ziehenden Drehzahlbereichs des Verbrennungsmotors eine abweichende Windungszahl aufweist.
  13. 13. Elektronisches Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Magnetkernen (22 bzw. 24) weitere Magnetkerne (23, 25) angeordnet sind, die Schenkel aufweisen, welche Generatorwicklungen (31, 37) zu Beleuchtungszwecken tragen.






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