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Dokumentenidentifikation DE69524823T2 19.09.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0694692
Titel Hochspannungskondensatorzündsystem für innere Brennkraftmaschinen
Anmelder Ducati Energia S.p.A., Bologna, IT
Erfinder Regazzi, Gianni, I-40128 Bologna, IT;
Baldoni, Beniamino, I-40129 Bologna, IT
Vertreter Kador und Kollegen, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69524823
Vertragsstaaten AT, DE, ES, FR, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.07.1995
EP-Aktenzeichen 951117597
EP-Offenlegungsdatum 31.01.1996
EP date of grant 02.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.2002
IPC-Hauptklasse F02P 1/08
IPC-Nebenklasse F02P 1/02   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zündsystem mit kapazitiver Entladung für Brennkraftmaschinen, das eine verbesserte Konstruktion einer Lichtmaschine (magnetischer Generator) umfaßt, in Kombination mit einer Steuerspannungsschaltung zum Speisen und Auslösen (Triggern) der Entladung eines Zündkondensators, mit der es möglich ist, die Kondensatorladespannung und einen einzelnen Zündauslöseimpuls (Zündtriggerimpuls) für jede Umdrehung der Lichtmaschine zu optimieren, wobei die Verwendung irgendeiner zusätzlichen Auslöserspule innerhalb oder außerhalb dieser Lichtmaschine vermieden wird.

Die Zündsysteme mit kapazitiver Entladung für Motorräder und dergleichen werden hauptsächlich von einem mehrpoligen Spannungsgenerator normalerweise des magnetischen Typs gebildet, der zusätzlich zur Zuführung der für die Niedrigspannungslasten des Motorrades erforderlichen Energie über eine geeignete Zusatzwicklung auch die Energie zum Aufladen des Zündkondensators liefert. Eine Abnehmer- oder Zeitsteuersensorspule ist normalerweise innerhalb oder außerhalb der Lichtmaschine vorgesehen, um ein Steuersignal zum Auslösen der Zündschaltung bei jeder Umdrehung des Motors zu erzeugen.

Die gewöhnliche elektronische Zündschaltung mit kapazitiver Entladung umfaßt üblicherweise eine Wicklung, die aus einer oder mehreren in Serie verbundenen Statorspulen zum Zuführen der für die Aufladung eines Zündkondensators benötigten Spannung besteht. Normalerweise umfassen die Spulen eine sehr hohe Anzahl von Windungen eines dünnen Drahtes, z. B. 3.000 bis 4.000 Windungen eines Drahtes mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,15 mm, die erforderlich sind, um den Zündkondensator auf eine Ladespannung im Bereich zwischen 100 und 300 Volt zu bringen. Während der Umdrehung des Rotors, an welchem Permanentmagneten vorgesehen sind, wird eine Wechselspannung in den Statorspulen induziert, deren positive Halbwellen einige in Serie mit der Kondensatorschaltung verbundene Dioden in Durchlaßrichtung beaufschlagen, wobei die Kondensatorschaltung auf die gewünschte Spannung aufgeladen wird. Wenn von einer Zusatzspule ein Impuls in zeitlicher Relation mit dem Motorzyklus erzeugt wird, wird ein elektronischer Schalter aktiviert, der in der Zündkondensator-Entladungsschaltung angeordnet ist; die Energie der Spannung, auf die der Zündkondensator vorher aufgeladen wurde, wird anschließend über die Primärwicklung der Zündspule entladen, wobei an der Sekundärwicklung eine hohe Spannung erzeugt wird, die einen elektrischen Funken an der Zündkerze der Zündschaltung hervorruft.

Obwohl sie häufig verwendet wird, hat die obenbeschriebene Lösung jedoch zwei grundsätzliche Nachteile:

- ein nicht optimaler Trend der Zündkondensator-Ladespannung, die dazu neigt, eine glockenförmige Kurve mit einem hohen Maximalwert aufzuweisen, der im wesentlichen durch die Drehzahl des Motors beeinflußt wird;

- die Anwesenheit einer separaten Spule für die Erzeugung des Auslösersignals innerhalb oder außerhalb des Generators für den Zündbefehl. Die Verwendung einer separaten Spule zur Erzeugung des Zündauslösesignals ist in vielen Anwendungen ungünstig, da eine geeignete Positionierung der Abnehmer- oder Zeitsteuerspule aufgrund der kleinen Gesamtabmessungen, die im allgemeinen für diese Typen von Zündsystemen erforderlich sind, sehr schwierig ist.

Der erste Nachteil kann beseitigt werden, indem z. B. ein Kondensatorladesystem verwendet wird, das einen Spannungsverstärker verwendet, wie z. B. beschrieben ist in EP-A-0601460 auf den Namen des Anmelders.

Lösungen können auch für den zweiten Fall existieren, obwohl diese als nicht optimal betrachtet werden. Die am weitesten verbreitete Lösung ist zweifellos diejenige, die in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, die die Verwendung eines Kondensatorentladungssystems kombiniert mit einem Generator 10 aufzeigt, der eine Statorwicklung 1 und einen vierpoligen Rotor 11 umfaßt, wie schematisch gezeigt ist.

Wie aus der Fig. 1 deutlich wird, erfordert diese Lösung nicht die Verwendung irgendeiner zusätzlichen Wicklung zur Erzeugung des Zeitsteuersignals, sondern es ist die gleiche Zündspeisewicklung L1, die zusätzlich zum Aufladen des Kondensators C mittels der Diode D1 über die von L1 erzeugten positiven Halbwellen gemeinsam mit den negativen Halbwellen einen elektronischen Schalter SCR in der Entladungsschaltung des Kondensators C auslöst, die die Primärwicklung Lp der Hochspannungsspule umfaßt, deren Sekundärwicklung Ls mit der Zündkerze CD verbunden ist. Eine Diode D4 ist parallel zur Primärwicklung Lp der Hochspannungsspule angeschlossen, während eine Diode D2 und ein Vorspannwiderstand R1 parallel zwischen der Steuerelektrode des SCR-Schalters und der Ausgangsseite der Wicklung L1 über eine vorgespannte Diode D3 angeschlossen sind.

Während der positiven Halbwellen sind D1, D2, D4 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß der Kondensator C aufgeladen werden kann, während SCR gesperrt ist und kein Strom durch R1 fließt, da D3 in Sperrichtung vorgespannt ist.

Wenn die von L1 erzeugte Spannung negativ wird, ist D3 in Durchlaßrichtung vorgespannt, wobei über den Vorspannwiderstand R1 die Steuerelektrode des SCR in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und ausgelöst wird, was wiederum die Entladung des Kondensators C über die Primärwicklung Lp erlaubt und die Hochspannungsspule den Funken an der Zündkerze CD erzeugen läßt.

Diese Lösung ist jedoch nur in normalen vierspuligen Generatoren anwendbar, in welchen bei jeder Umdrehung zwei Funken um 180º zueinander phasenverschoben erzeugt werden. Da diese Zündung im allgemeinen bei Einzylindermotoren verwendet wird, die einen Zündfunken für jeden Zyklus erfordern, kommt es vor, daß einer der zwei erzeugten Funken, obwohl er auf den Betrieb des Motors keinen Einfluß hat, trotzdem zu einem unnötigen Leistungsverbrauch und einer Erhöhung der Temperatur der Zündschaltung beiträgt.

Es gibt andere Lösungen, die mehrpolige Lichtmaschinen ohne eine separate Auslöserspule verwenden, die in Kombination mit der Schaltung der Fig. 3 fähig sind, einen einzelnen Funken pro Umdrehung zu erzeugen, wie z. B. in US-A-4.636.671 gezeigt und beschrieben ist.

Gemäß dieser Lösung weist der Rotor eine bestimmte Anzahl von radial magnetisierten Magneten auf, die nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind und einen Pol mit der gleichen Nord- oder Südpolarität aufweisen, der den Statorspulen zugewandt ist, während die übrigen Magneten den üblichen Wechsel ihrer Nord- und Südpolaritäten aufweisen.

Der Stator dieses Generators besitzt außerdem einen großen Polschuh für die Kondensatorladespule, der größere Abmessungen aufweist als die Polschuhe der übrigen Pole, und somit zusätzliche Operationen für den Stator und die separate Wicklung der Spulen erfordert.

Wie aus Fig. 5 von US-A-4.636.671 deutlich wird, hat der Polschuh der Kondensatorladespule eine Umfangsausdehnung, die größer ist als ein einzelner Magnet, so daß er den magnetischen Fluß zwischen benachbarten Magneten immer dann kurzschließt, wenn die letzteren entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.

Gemäß dieser Lösung des Standes der Technik ist nur im Fall der benachbarten Pole mit der gleichen Polarität der Fluß fähig, durch den magnetischen Polschuh der Kondensatorladespule zu fließen, so daß diese ein Spannungssignal erzeugt, das in Fig. 6 gezeigt ist, wobei dieses Signal kompatibel ist mit der elektronischen Zündschaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist, um somit einen einzelnen Funken pro Umdrehung des Motors zu erzeugen.

Der Nachteil dieser Lösung besteht hauptsächlich darin, daß das Aufladen des Zündkondensators nicht optimiert werden kann, da während einer 360º-Umdrehung eine einzige positive Halbwelle (30º im Fall eines zwölfpoligen Generators) für die Aufladung des Kondensators und für den Zündungszweck vorgesehen werden kann.

Zusätzlich zu diesem Nachteil ergeben sich durch den Statorpolschuh mit größerer Abmessung, der sich so sehr von den anderen unterscheidet, weitere Problem hinsichtlich der Ausführung der Wicklung der Spulen.

US-A-537.174 beschreibt ferner eine zwölfpolige Lichtmaschine, in der die Kondensatorladespulen auf zwei benachbarte Polschuhe mit identischer Winkelbreite gewickelt sind und in der ein becherförmiger Rotor einen ringförmigen Hauptmagneten aufweist, der so magnetisiert ist, daß er mehrere abwechselnde Nord- und Südpole aufweist, die aufeinanderfolgend längs der gesamten Innenfläche der kreisförmigen Seitenwand des Rotors angeordnet sind; in diesem Generator wird auch eine Abnehmerspule zum Erzeugen des Zeitsteuersignals zum Auslösen des Zündkondensators verwendet, wobei die Abnehmerspule außerhalb des Generators positioniert ist, mit den daraus folgenden Nachteilen, die oben erwähnt worden sind.

GB-A-2171456 und EP-A-0584456 beziehen sich auf technische Hintergründe; wobei derzeit US-A-4.636.671 den neuesten Stand der Technik darstellt, mit dem die neuartigen Merkmale der Erfindung definiert werden können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zündsystem mit kapazitiver Entladung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, das eine mehrpolige Lichtmaschine verwendet, in der die herkömmliche separate Abnehmer- oder Zeitsteuerspule zum Erzeugen des Entladungsauslösesignals weggelassen ist, und in der zusätzlich zum Vorsehen eines einzelnen Funkens pro Umdrehung somit die Wärmebelastungen reduziert werden und auch das Aufladen des Zündkondensators optimiert werden kann durch Verwendung mehrerer positiver Halbwellen pro Umdrehung, wobei Statorschuhe mit im wesentlichen gleichen Abmessungen vorgesehen sind.

Dies kann erreicht werden mit einem Zündsystem mit kapazitiver Entladung für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1. Gemäß einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Zündsystem eine Statorwicklung zum Aufladen des Zündkondensators und zum Erzeugen eines Zeitsteuersignals pro Umdrehung, wobei die Statorwicklung wenigstens erste und zweite in Serie verbundene Spulen aufweist, die in zueinander entgegengesetzten Richtungen auf benachbarten Magnetpolelementen eines Statorkerns gewickelt sind, und bei der ein Zwischenspannungsentnahmepunkt zwischen den Spulen seinerseits mit einer Steuerelektrode eines elektronischen Schalters verbunden ist, der in der Entladungsschaltung des Kondensators vorgesehen ist, über einen elektronischen Hilfssteuerschalter, der durch ein negatives Spannungssignal vom Zwischenspannungsentnahmepunkt der zwei Spulen aktiviert wird unter der Steuerung eines Spitzendetektors, der zwischen dem Zwischenspannungsentnahmepunkt der Kondensatorladespulen und einem Zwischenspannungsreferenzpunkt eines unidirektionalen Spannungsteilers angeschlossen ist, welcher parallel zu den Kondensatorladespulen angeschlossen ist.

Im folgenden wird die Erfindung genauer mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1 das elektrische Schaltbild eines herkömmlichen Zündsystems ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht ist, die eine Lichtmaschine gemäß der Erfindung in einem ersten Betriebszustand zeigt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht ähnlich der vorangehenden Figur ist, die die Lichtmaschine in einem zweiten Betriebszustand zeigt, in welchem der Rotor um eine Polteilung weiterbewegt ist;

Fig. 4 ein Schaubild ist, das die von einer Spulen der Kondensatorladewicklung erzeugte Spannung zeigt;

Fig. 5 die Spannung zeigt, die von der anderen Spule der Kondensatorladewicklung erzeugt wird;

Fig. 6 die Spannung des Spitzendetektors zeigt, der für die Erzeugung des Entladungsauslösesignals verwendet wird;

Fig. 7 die Summe der von den beiden Kondensatorladespulen erzeugten Spannungen zeigt;

Fig. 8 ein Schaubild des gesamten Zündsystems gemäß der Erfindung ist;

und

Fig. 9 eine Einzelheit einer Spannungsverstärkungsschaltung ist, die mit der Zündschaltung der vorangehenden Figur verwendet werden kann, um das Aufladen des Zündkondensators zu optimieren.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Fig. 2 bis 9 beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigen, wobei Fig. 1 nicht erneut beschrieben wird, da sie sich auf eine an sich bekannte Zündschaltung bezieht.

Fig. 2 zeigt eine Lichtmaschine gemäß der Erfindung des zwölfpoligen Typs; der Generator (Lichtmaschine) umfaßt einen becherförmigen Rotor 12, der aus einem magnetischem Material wie z. B. Eisen gefertigt ist und mehrere Permanentmagneten 13, z. B. zwölf, umfaßt, die im Inneren an der kreisförmigen Seitenwand 12' des Rotors in gleichmäßigen Winkelintervallen befestigt sind. Da zwölf Magneten vorgesehen sind, wie gezeigt ist, ist die Winkelteilung zwischen benachbarten Magneten gleich 30º. Jeder Magnet 13 ist in Radialrichtung magnetisiert, so daß ihre jeweiligen Polaritäten der Spulenwicklung eines inneren Stators in der gezeigten Weise zugewandt sind. Genauer weisen gemäß der vorliegenden Erfindung drei benachbarte Magneten 13A, 13B und 13C Pole mit der gleichen Polarität S auf, die alle in Radialrichtung der Spulenwicklung eines Statorkerns 14 innerhalb des Rotors 12 zugewandt sind, während die übrigen Magneten, die abwechselnd mit 13D und 13E bezeichnet sind, Nord- und Südpole, d. h. entgegengesetzte Polaritäten, aufweisen, die sich normalerweise abwechseln, wie gezeigt ist.

In Fig. 2 bezeichnet 14 den Statorkern des Generators, der aus ferromagnetischem Material gefertigt ist und mit zwölf Polelementen 15 versehen ist, die in Umfangsrichtung am Kern 14 angeordnet sind, wobei die Polelemente 15 mit der gleichen polaren Teilung beabstandet sind wie die Magneten 13 und in einem vergrößerten T-förmigen Polschuh mit einer Umfangsbreite enden, die gleich oder etwas kleiner ist als die Umfangsbreite der Magneten 13.

Wie in der gleichen Figur gezeigt, sind zehn Polschuhe 13C, 13D und 13E in wechselweise entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen Anzahl von Niedrigspannungsspulen 16 umwickelt, die in Serie miteinander verbunden sind, um die elektrischen Lasten eines Fahrzeuges zu versorgen, während die übrigen zwei Polschuhe 13A und 13B mit zwei Spulen A und B umwickelt sind, die nur zur Speisung und Steuerung des Zündsystems dienen, wie gezeigt ist.

Genauer sind die zwei Spulen A und B in Serie miteinander verbunden und weisen die gleiche Anzahl von Windungen auf und sind in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, um somit zwei Wechselspannungen VA und VB mit dem gleichen Wert und in Phase zueinander zu erzeugen, die addiert werden können.

Die Spulen A und B weisen außerdem Ausgangsenden A1 und B1 sowie einen Zwischenanschlußpunkt X zwischen diesen auf.

Fig. 3 der Zeichnungen zeigt eine Ansicht des Generators ähnlich der Fig. 2, bei dem der becherförmige Rotor 12 nun im Gegenuhrzeigersinn um eine Polteilung, d. h. um 30º, bezüglich des Stators 14 nach vorne gedreht ist; ansonsten entspricht die Fig. 3 exakt der Fig. 2.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Signalform der Wechselspannungen VA und VB, die von jeder individuellen Spule A und B erzeugt werden, während die Fig. 7 die Spannung VA + VB zeigt, die die Summe der letzteren ist.

Es wird deutlich, daß jede der Zündspeisespulen A und B eine Wechselspannung erzeugt, die gleich 0 ist, wenn keine Flußänderung vorliegt, insbesondere dann, wenn jede der Spulen zwischen benachbarten Magneten mit gleicher Polarität hindurchläuft, die dem Statorkern zugewandt ist.

Da die zwei Speisespulen A und B einander benachbart sind, um eine Polteilung im Winkel beabstandet sind und in entgegengesetzter Richtung zueinander gewickelt und in Serie verbunden sind, weisen die resultierenden Spannungen VA und VB, obwohl sie in Phase gleich sind, Nullspannungszonen mit einer Länge gleich einer doppelten Polteilung auf, jedoch zueinander um 30º, d. h. nur eine Polteilung, verschoben.

Daraus folgt, daß die aus der Summe der zwei Spannungen VA und VB resultierende Spannung Va + VB mit den letzteren in Phase ist und eine Nullspannungszone mit einer Länge gleich nur einer Polteilung aufweist.

Mit Bezug auf die Fig. 4 bis 7 und auf die Fig. 8 wird im folgenden die Zündschaltung und ihre Funktionsweise gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 12 schematisch den Magnetrotor, während A und B erneut die zwei Zündspeisespulen bezeichnen, die wie oben erwähnt identisch sind und die gleiche Anzahl von Windungen aufweisen und in entgegengesetzten Richtungen auf zwei benachbarten Magnetpolelementen des Rotorkerns gewickelt sind.

Der Ausgang A1 der Spule A ist mit Masse verbunden oder definiert den negativen Anschluß, während der andere Ausgang B1 der Spule B mit dem positiven Anschluß des Zündkondensators C1 über eine Diode D1 verbunden ist.

In Fig. 8 bezeichnen außerdem Lp und Ls die Primärwicklung und die Sekundärwicklung einer Hochspannungszündspule, die die Zündkerze CD speist, wobei die Primärwicklung Lp in Serie mit einer Entladungsschaltung für den Kondensator C1 verbunden ist, die einen elektronisch gesteuerten Schalter SCR umfaßt, wie gezeigt ist. D5 bezeichnet eine Diode für die Rückführung des Stroms in Lp, während R4 den Vorspannwiderstand für die Steuerelektrode G des SCR-Thyristors oder eines anderen äquivalenten elektronischen Schalters zum Auslösen der Entladung des Kondensators C1 bezeichnet.

Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt die Schaltung einen elektronischen Schalter T2 zum Aktivieren des Kondensatorentladungsschalters SCR, wobei der Schalter T2 durch einen elektronischen Hilfsschalter T1 unter der Steuerung eines Spitzendetektors aktiviert wird; der Spitzendetektor umfaßt einen Kondensator C2 und einen Widerstand R6, die parallel angeordnet sind und gemeinsam mit einer in Sperrichtung vorgespannten Diode D4 und einem Vorspannwiderstand R7 an der Basis von T1 eine Steuerschaltung zwischen den Zwischenspannungsausgangspunkt X zwischen den Spulen A und B und einem Zwischenpunkt Y eines Unidirektional-Spannungsteilers bilden, der den Widerstand R2 und die Diode D1 in Serie zum Widerstand R3 und der Diode D3 umfaßt, die parallel zu den obenerwähnten Spulen A und B angeschlossen sind; insgesamt definieren A, B, R2 und R3 eine Art Brückenschaltung, bei der T1 und der Spitzendetektor im Hauptzweig angeordnet sind, so daß sie aktiviert werden, wenn die Brücke infolge einer negativen Spannung an der Spule A, die mit dem negativen Anschluß verbunden ist, im Ungleichgewicht ist, während die Spannung an der Spule B, die mit dem positiven Anschluß oder mit C1 verbunden ist, gleich 0 ist.

Genauer umfaßt der elektronische Steuerschalter T1 im gezeigten Beispiel einen NPN-Transistor mit einem Vorspannwiderstand R7 zwischen der Basis B und dem Emitter E, während der Kollektor C über einen Widerstand R1 mit der Basis B des elektronischen Schalters T2 verbunden ist, der seinerseits einen PNP-Transistor umfaßt, dessen Kollektor C mit der Steuerelektrode G des SCR verbunden ist und dessen Emitter E über den Widerstand R8 mit einer positiven Spannungsquelle verbunden ist, z. B. der positiven Seite des Zündkondensators C1; R5 bezeichnet außerdem den Vorspannwiderstand von T2.

In Fig. 8 bezeichnet schließlich das Bezugszeichen 17 eine Spannungsverstärkungsschaltung zum Optimieren des Aufladens des Kondensators C1, die im Schaubild der später beschriebenen Fig. 9 genauer gezeigt ist.

Die Operation der in Fig. 8 gezeigten Schaltung ist folgende: Die Zündspeisespulen A und B, wie oben erwähnt, liefern zwei Wechselspannungen VA und VB in Phase und zueinander gleich, mit der Ausnahme, daß dann, wenn eine der Spulen von einem Magneten 13A mit einer Polarität S zu einem nächsten Magneten 13B mit der gleichen Polarität S läuft, die andere Spule B von einem Magneten 13C erneut mit der gleichen Polarität S zu einem nächsten Magneten 13B mit einer Polarität N läuft, die der ersteren entgegengesetzt ist.

Im ersten Fall wird keine Spannung erzeugt, da keine Änderung des magnetischen Flusses vorliegt, während im zweiten Fall eine Spannungserzeugung in den Spulen A und B auftritt.

Wenn somit die summierte Spannung von VA und VB (Fig. 7) positiv ist, laden die Spulen A und B den Zündkondensator C1 über die Diode D1 auf.

Während dieses Schritts kann der SCR oder der andere äquivalente Schalter zum Auslösen der Entladung von C1 nicht aktiviert oder eingeschaltet werden und bleibt gesperrt, da die Dioden D1 und D3 des Spannungsteilers in Sperrichtung vorgespannt sind und kein Strom durch den Spannungsteiler fließt, so daß die Spannung am Referenzpunkt Y gleich 0 ist oder negativ ist bezüglich der Spannung am Punkt X, was D4 daran hindert, irgendeinen Strom des Spitzendetektors und des elektronischen Steuerschalters T1 weiterzuleiten.

Der elektronische Schalter T1 wird daher in der gleichen Weise gesperrt wie der elektronische Schalter T2.

Wenn die Spannung VA gleich VB ist und beide negativ sind, und wenn die Widerstände R2 und R3 gleich sind, ebenso wie die Spannungsabfälle an den Dioden D2 und D3, ist folglich die Spannung VA' an R3 und D3 gleich der Spannung VB an R2 und D2, die ihrerseits gleich den Spannungen VA und VB sind. Somit tritt zwischen den Punkten X und Y der Abzweig-Zeitsteuersignal- Erzeugungsschaltung T1, R7, R6, C2 und D4 keine Spannungsdifferenz auf und der Steuerschalter T1 wird in diesem Fall ebenfalls gesperrt, ebenso wie der Schalter T2, der den SCR-Schalter zum Entladen des Kondensators T1 steuert.

Wenn in ähnlicher Weise VA gleich 0 ist und VB negativ ist, wird die Diode D4 in Sperrichtung vorgespannt, wobei der Schalter T1 erneut gesperrt wird, in der gleichen Weise wie der Schalter T2 und der SCR-Schalter.

Der einzige Ungleichgewichtszustand für die Brücke, die eine Aktivierung des SCR erlaubt, wie in Fig. 6 gezeigt, und somit des Kondensators C1 und das Auslösen des Funkens in der Zündkerze CD erlaubt, umfaßt den Zeitpunkt T in Fig. 6, in welchem VB gleich 0 ist, während VA negativ ist, so daß die Dioden D2, D3 und D4 alle leitend sind, während die Spannung des Punkts Y größer ist als die Spannung am Punkt X.

Die in Fig. 8 gezeigte Anordnung D4, C2 und R6 bildet einen optionalen Spitzendetektor, der dazu dient, irgendeine Fehlauslösung des SCR-Schalters aufgrund möglicher magnetischer Differenzen in den Schaltungen der Spulen A und B oder aufgrund irgendwelcher Toleranzen der Widerstände R2 und R3 zu vermeiden.

Wenn daher die Spannungsdifferenz zwischen den obenerwähnten Punkten Y und X größer ist als die Summe der Spannungen VD4 + Vc2 + VBE bezüglich des Spannungsabfalls an D4, C2 und zwischen der Basis B und dem Emitter E von T1, beginnt T1 zu leiten und spannt über den Strombegrenzungswiderstand R1 die Basis des PNP-Transistors T2 vor, dessen Emitter E mit einer positiven Spannungsquelle verbunden ist, und der seinerseits die Steuerelektrode G des SCR vorspannt, um diesen leitend zu machen.

Unter diesen Bedingungen kann der Zündkondensator C1 über die Primärwicklung Lp der Hochspannungspule entladen werden, was an der Sekundärwicklung Ls eine hohe Spannung erzeugt, die einen Funken an der Zündkerze CD auslösen kann.

Wenn C1 entladen wird, fließt der in Lp fließende Strom in einem geschlossenen Stromkreis, der die Rückführungsdiode D5 umfaßt.

Wie vorher erwähnt worden ist, zeigt Fig. 8 auch die mögliche Verwendung eines Spannungsverstärkers 17, der, obwohl er nicht unabdingbar ist, trotzdem eine effiziente Aufladung von C1 erlaubt.

Eine mögliche Lösung der Spannungsverstärkungsschaltung 17 ist in Fig. 9 schematisch gezeigt, die im folgenden zwecks einer vollständigen Erläuterung beschrieben wird.

Die Schaltung der Fig. 9 ist mit der Zündkondensatorladeschaltung an den Punkten 1, 2 und 3 verbunden, wie in den gleichen Figuren gezeigt ist.

Genauer umfaßt die Schaltung der Fig. 9 einen elektronischen Schalter S1 und einen Widerstand R9 oder andere äquivalente Schaltungsmittel zum Zuführen eines Eingangssignals eines ersten Spannungskomparators CP1, einer Spannung V2, die proportional ist zu dem durch den elektronischen Schalter S1 fließenden Strom, um mittels der Ausgangsspannung V4, die an die Eingangsseite einer Schnittstelle F angelegt wird, schnell wiederholte Öffnungs- und Schließoperationen des gleichen Schalters S1 zu steuern. Tatsächlich ermöglicht das wiederholte schnelle Öffnen und Schließen des Schalters S1 die Verstärkung der Ausgangsspannung der Spulen A und B und das Aufladen des Kondensators C1 auf einen im wesentlichen konstanten Spannungswert, unabhängig von der Ausgangsspannung des elektrischen Generators und den Betriebsbedingungen des Motors. Das Öffnen und Schließen des Schalters S1 wird vom Spannungskomparator CP1 gesteuert, dem an seiner Eingangsseite die Spannung V2 zugeführt wird, die den durch den Schalter S1 fließenden Stromwert anzeigt, wobei eine Spannung V3, die von einem Kondensator C3 geliefert wird, der mit der Spannung VC des Kondensators C1 versorgt wird, dazu dient, einen ersten Betriebszustand des Komparators CT1 aufrechtzuerhalten, oder mit einer beliebigen anderen Vorrichtung, die fähig ist, eine abgeleitete Funktion der Erhöhung der Spannung des Zündkondensators C1 während jeder Ladeoperation des Kondensators sowie eine Referenzspannung VR9 bereitzustellen, die den Maximalpegel der für V2 zulässigen Spannung und somit den Maximalstrom des Schalters S1 anzeigt, bezüglich dem der Komparator C1 das Öffnen und Schließen des Schalters in schneller Folge bewirkt.

CP2 in Fig. 9 bezeichnet außerdem eine Vorrichtung zum Sperren von CP1, die so konfiguriert ist, daß sie den Maximalpegel der Spannung VC des Kondensators C1 definiert, und zum Schaffen einer zweiten Referenzspannung VR2 zum Verhindern der Operation von CP1 und zum Offenhalten von S1, wenn VC den maximal zulässigen Pegel für die Zündkondensatorladespannung erreicht oder zu überschreiten beginnt.

Somit wird der Ausgang V5 von CP2 zu einem Steuereingang von CP1 für den obenerwähnten Zweck gesendet. Schließlich stellt PS schematisch eine Versorgungsschaltung für die verschiedenen Funktionseinheiten des Systems dar.

Aus der obigen Beschreibung und Erläuterung und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen wird klar, daß die vorliegende Erfindung eine neuartige Lösung schafft, mit der es möglich ist, ohne eine separate Spule für die Auslösung der Entladung des Kondensators einen einzelnen Funken pro Umdrehung zu erhalten, wobei gleichzeitig eine große Anzahl von Impulsen zum Aufladen des Zündkondensators erzeugt wird.

Es ist daher klar, daß die obige Beschreibung und Erklärung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen lediglich der Erläuterung dient: Zum Beispiel können die elektronischen Schalter T1 und T2 zusätzlich zu NPN- und PNP-Transistoren mittels N-Kanal-MOS-Transistoren oder P-Kanal-MOS-Transistoren ausgebildet werden, ohne hierdurch von den neuartigen Prinzipien der beanspruchten Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]

1. Zündsystem mit kapazitiver Entladung für die Brennkraftmaschine eines Motorrades, mit:

- einem Spannungsgenerator (10) mit einem Leistungsausgang (VA, VB);

- einer Zündschaltung, die einen Kondensator (C1) zum Speichern von vom Spannungsgenerator (10) bereitgestellter elektrischer Energie und Steuerschaltmittel (SCR) zum Triggern des Kondensators (C1) und zum Verbinden des Kondensators mit einer Hochspannungsfunkenspule (LP, LS) einer Funkenerzeugungsschaltung (CD) der Maschine zu verbinden, besitzt; wobei der Spannungsgenerator (10) umfaßt:

- einen becherförmigen Rotor (12) aus magnetischem Material, der eine kreisförmige Seitenwand (12') und mehrere Magneten (13), die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet und von der kreisförmigen Wand (12') des Rotors (12) radial vorstehen, um nach innen gewandte Polflächen (N, S) zu schaffen, besitzt; wobei die mehreren Magneten (13) eine erste Gruppe aus wenigstens zwei Magneten (13A, 13B, 13C) umfassen, die Polflächen derselben Polarität (S) besitzen, die sich über einen ersten Abschnitt der kreisförmigen Wand (12') erstrecken, wobei die mehreren Magneten (13) außerdem eine zweite Gruppe von Magneten (13D-13E) mit Polflächen mit entgegengesetzten Polaritäten (N-S) besitzen, die sich abwechselnd über den verbleibenden Abschnitt der kreisförmigen Wand (12') erstrecken;

- einen Statorkern (14) in dem becherförmigen Rotor (12), wobei der Statorkern (14) mehrere Polelemente (15) umfaßt, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet und zu den Polflächen (N, S) der Magneten (13) auf der kreisförmigen Wand (12') des Rotors (12) radial vorstehen, wobei jedes der Polelemente (15) eine um es gewickelte Spule (A, B, 16) besitzt;

- dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (A, B, 16) der Polelemente (15) eine erste Menge von wenigstens zwei in Reihe geschalteten Spulen (A, B), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen auf benachbarte Polelemente (15) des Stators (14) gewickelt sind, definieren, um die Ladung des Kondensators (C1) zu erzeugen, sowie eine zweite Menge von in Reihe geschalteten Spulen (16), die in zueinander entgegengesetzten Richtungen auf die verbleibenden Polelemente (15) des Rotors (14) gewickelt sind, definieren, um elektrische Lasten des Motorrades mit Leistung zu versorgen; und

- daß spannungsaktivierte Schaltmittel (T1, T2) an einen Zwischenpunkt (X) zwischen zwei Spulen der ersten Menge von Spulen (A, B) angeschlossen sind, um während jeder Umdrehung des Spannungsgenerators (10) ein Triggersignal für die Steuerschaltmittel (SCR) für die Entladung des Kondensators (C1) zur Hochspannungsspule (LP-LS) der Funkenschaltung (CD) zu erzeugen.

2. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsaktivierten Schaltmittel (T1) einen Spitzendetektor (R6, C2) umfassen, der an die Steuerelektrode eines ersten Hilfsschalters (T1) angeschlossen ist, um das Funkensteuersignal bereitzustellen, wobei der erste Hilfsschalter (T1) an einen Zwischenpunkt (Y) des Spannungsteilers (R2, R3) durch eine in Reihe geschaltete und in Sperrichtung vorgespannte Diode (D4) angeschlossen ist und der Spannungsteiler (R2, R3) zu der ersten Menge von Spulen (A, B) parallelgeschaltet ist.

3. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen der ersten Menge von Spulen (A, B) die gleiche Anzahl von Windungen besitzen und daß der Spannungsteiler (R2, R3) einen ersten und einen zweiten Widerstand (R2, R3) mit im wesentlichen gleichem Wert sowie in Reihe geschaltete Dioden (D2, D3), die in der gleichen Richtung vorgespannt sind, umfaßt.

4. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (R2) und der zweite Widerstand (R3) des Spannungsteilers jeweils einen Spannungsabfall erzeugen, der im wesentlichen einer Spannung entspricht, die von jeder Spule (A, B) der ersten Menge von Spulen des Spannungsgenerators (10) erzeugt wird.

5. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Menge von Spulen (A, B) und der Spannungsteiler (R2, R3) eine Brückenschaltung definieren und der erste Hilfsschalter (T1) in den spannungsaktivierten Schaltmitteln (T1, T2) zwischen einen Zwischenpunkt (X) der ersten Menge von Spulen (A, B) und den Zwischenpunkt (Y) des Spannungsteilers (R2, R3) geschaltet ist.

6. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Spannungsverstärkungsschaltung (17), die zu der ersten Menge von Spulen (A, B) parallelgeschaltet ist.

7. Zündsystem mit kapazitiver Entladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule der ersten Menge von Spulen (A, B) auf ein Polelement (15) des Statorkerns (14) gewickelt ist, das sich über ein Winkelintervall erstreckt, das höchstens gleich einem Winkelintervall ist, das jeden der mehreren Magneten (13) trennt, die in dem becherförmigen Rotor (12) vorgesehen sind.







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