ITMI940374U1 - Dispositivo elettronico di controllo dell'accensione per motore da motocicletta - Google Patents

Abstract

Il presente modello riguarda un dispositivo di controllo dell'accensione per motore di motocicletta. Il dispositivo consiste di mezzi raddrizzatori, mezzi di immagazzinamento di energia, mezzi elettronici di commutazione, un circuito di controllo automatico di angolo di anticipo di accensione ed un survoltore. Il circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo dell'accensione comprende un circuito di scatto di sfasamento consistente di triodi, diodi, stabili volt e resistori e condensatori associati, il tempo di generazione del segnale di scatto è regolato automaticamente a seconda della velocità di rotazione del motore. Il circuito di controllo ha un grande campo di sfasamento, elevata stabilità, elevata affidabilità, semplicità e praticità.

Description

Descrizione del modello di utilità avente per titolo:

"DISPOSITIVO ELETTRONICO DI CONTROLLO DELL'ACCENSIONE PER MOTORE DA MOTOCICLETTA"

Il presente modello di utilità riguarda un dispositivo di controllo dell'accensione per motore da motocicletta ed in particolare un dispositivo di controllo dell'accensione per motocicletta, capace di controllare automaticamente l'angolo di anticipo di accensione in un campo relativamente grande.

L'accensione per motore da motocicletta comprende normalmente l'accensione induttiva con contatto e l'accensione elettronica a scarica di condensatore senza contatto. L'accensione induttiva con contatto ha gli svantaggi di un contatto meno affidabile, scarsa durevolezza, bassa velocità di accensione e particolarmente difficoltà nell'autoregolazione dell'angolo di anticipo di accensione per effetto dell'influenza ambientale e di altri fattori, che, a loro volta, danno luogo a prestazioni scarse all'avvio, bassa potenza in uscita, elevato consumo di benzina, così come elevata quantità di gas di scarico che provoca inquinamento ambientale. Benché l'accensione a scarica di condensatore senza contatto, ad esempio quelle descritte nel brevetto U.S. N≥ 4 558 683 e nel brevetto PCT W092/04540 possano ovviare agli inconvenienti suaccennati, tuttavia, il campo di regolazione dell'angolo di anticipo di accensione è limitato, l'insieme di circuiti è complesso, il costo è elevato e l'affidabilità è bassa; quindi non è ancora molto desiderabile.

E' perciò uno scopo del presente modello di utilità fornire un dispositivo elettronico di controllo dell'accensione per un motore da motocicletta semplice ed affidabile, con grande campo di regolazione dell'angolo di anticipo di accensione e costo basso. L'angolo di anticipo dell'accensione del dispositivo può essere regolato automaticamente a seconda dei requisiti del motore, così che il motore possa essere mantenuto nella sua condizione di funzionamento ottimale e fornisca potenza elevata. I suoi insiemi di piastra a circuito stampato e survoltore sono chiusi in un corpo integrato con un materiale sigillante epossidico che conferisce proprietà ed affidabilità di resistenza agli urti ed impermeabilità .

Il presente modello di utilità fornisce un dispositivo elettronico di controllo dell'accensione per motore da motocicletta, comprendente: un generatore elettromagnetico avente un avvolgimento per generare una tensione alternata ed una bobina per generare un segnale di accensione per azione del motore; mezzi raddrizzatori per raddrizzare detta tensione alternata; mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore che vengono caricati durante il semiperiodo positivo della tensione alternata; mezzi elettronici di commutazione; mezzi a survoltore aventi un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario, l'avvolgimento primario formando un anello con detti mezzi di immagazzinamento di energia tramite detti mezzi elettronici di commutazione; e un circuito automatico di controllo dell'angolo di anticipo di accensione sensibile a detto segnale di accensione, per generare un segnale di scatto per inserire detti mezzi elettronici di commutazione durante il semiperiodo negativo di detta tensione alternata, così che detti mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore si scarichino sull ' avvolgimento primario di detti mezzi a survoltore tramite i mezzi elettronici di commutazione. Detto circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo di accensione comprende: mezzi raddrizzatori che sono inseriti durante il semiperiodo positivo di detto segnale di accensione; un primo condensatore caricato da detti mezzi raddrizzatori; un secondo condensatore caricato da detti mezzi raddrizzatori tramite un partitore di tensione elettronico; un terzo condensatore caricato da detti mezzi raddrizzatori tramite un diodo di separazione ed un resistore e filtrato da un condensatore di filtro; mezzi di commutazione a transistor a due livelli, in cui i due transistor prendono rispettivamente le tensioni su detti condensatori secondo e terzo come loro sorgenti di alimentazione e la base del transistor di primo livello è connessa al terminale non a massa di detto terzo condensatore; e due diodi che vengono inseriti durante il semiperiodo negativo del segnale di accensione per consentire la scarica di detto terzo condensatore così da abbassare il potenziale di base di detto transistor di primo livello, che a sua volta inserisce detti mezzi di commutazione a transistor a due livelli per generare detto segnale di scatto per inserire detti mezzi di commutazione elettronici.

Il presente modello di utilità ha i seguenti vantaggi:

(1) L'angolo di anticipo dell'accensione può essere regolato automaticamente adeguandosi alla velocità di rotazione del motore da motocicletta, così da aumentare la potenza in uscita, ridurre il consumo di benzina e l'inquinamento dovuto ai gas di scarico.

(2) Fornisce elevato rendimento di conversione del survoltore e grande potenza di accensione, così che il motore è facile da avviare e con prestazioni di accelerazione desiderabili.

(3) L'insieme di piastre a circuiti stampati e l'insieme di survoltore sono sigillati in un corpo integrato che è resistente agli urti ed affidabile.

(4) L'insieme di circuiti è semplice, agevole da provare, poco costoso, miniaturizzato, leggero, agevole da montare e adatto alla produzione in serie.

Nei disegni allegati:

fig. 1 è uno schema a blocchi che mostra un dispositivo secondo il presente modello di utilità;

fig. 2 è uno schema che mostra il circuito di una forma di realizzazione del presente modello di utilità;

fig. 3 è uno schema circuitale che mostra i piedini del circuito di controllo automatico di angolo di anticipo di accensione nella forma di realizzazione del presente modello di utilità di fig. 2, realizzato come circuito integrato;

fig. 4 è uno schema circuitale che mostra la relazione di connessione fra il circuito integrato della forma di realizzazione precedente del presente modello di utilità ed altri elementi; e fig. 5 è uno schema strutturale che mostra l'insieme di piastra a circuito stampato e l'insieme survoltore del presente modello di utilità sigillati assieme in un contenitore.

Segue ora una descrizione dettagliata della struttura e dei principi di funzionamento di una forma di realizzazione preferita del presente modello di utilità svolta con riferimento ai disegni.

La fig. 1 è uno schema a blocchi che mostra la costituzione del dispositivo secondo il presente modello di utilità. Con riferimento alla fig. 1, il dispositivo elettronico di controllo dell'accensione per motore di motocicletta secondo il presente modello di utilità comprende: un generatore elettromagnetico 7 avente un avvolgimento per generare una tensione alternata Vc ed una bobina per generare una tensione di segnale di accensione Vk quando è azionato dal motore; mezzi raddrizzatori 1 per raddrizzare detta tensione alternata Vc; mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore 2 che sono caricati durante il semiperiodo positivo della tensione alternata Vc dai mezzi raddrizzatori 1; mezzi di commutazione elettronici 3, inseriti in risposta ad un impulso di accensione per attivare scarica dei mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore 2 ad un avvolgimento primario di mezzi a survoltore 5 durante il semiperiodo negativo della tensione alternata Vc, un'alta tensione essendo così emessa dall'avvolgimento secondario dei mezzi a survoltore 5 per l'accensione del motore di motocicletta; ed un circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo di accensione 4 per controllare automaticamente il tempo di inserimento dei mezzi a commutatore elettronico 3 secondo la velocità di rotazione del motore, regolando così il tempo di accensione. Il riferimento 6 in fig. 1 rappresenta candele d'accensione.

La fig. 2 è uno schema che mostra il circuito di una forma di realizzazione preferita del presente modello di utilità. Ove il terminale C è connesso al segnale di tensione in uscita Ve del generatore elettromagnetico 7, i diodi D5 e D6 costituiscono i mezzi raddrizzatori 1 in fig. 1, il condensatore C6 costituisce i mezzi di immagazzinamento di energia 2 in fig. 1, il raddrizzatore controllato al silicio SCR costituisce i mezzi di commutazione elettronici 3 in fig. 1, il survoltore B corrisponde ai mezzi a survoltore 5 in fig. 1, il diodo D7 è un circuito di estinzione ed altri elementi costituiscono il circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo dell'accensione 4 in fig. 1. I terminali K e D sono connessi al segnale di tensione in uscita Vk del generatore elettromagnetico 7.

Con riferimento alla fig. 2, il circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo di accensione 4 comprende: un diodo raddrizzatore DI che è inserito durante il semiperiodo positivo della tensione di segnale Vk; un primo condensatore CI caricato da detto diodo raddrizzatore ed un secondo condensatore C2 caricato da detto diodo raddrizzatore tramite un partitore di tensione elettronico BG1, R4 ed R5; un terzo condensatore C3 caricato da detto diodo raddrizzatore DI tramite un diodo di separazione D2 ed un resistore R3 e filtrato da condensatore di filtro C5; mezzi di commutazione a transistor.a due livelli BG2, BG3 che prendono le tensioni rispettivamente al secondo condensatore C2 ed al primo condensatore CI come sorgenti di alimentazione; durante il semiperiodo negativo della tensione di segnale Vk, i diodi D3 e D4 sono inseriti e detto terzo condensatore si scarica, in tal modo si abbassa il potenziale di base del transistor di primo livello BG2 dei mezzi di commutazione a transistor a due livelli, e così questi mezzi di commutazione sono inseriti per fornire impulso di segnale di accensione sfasato per il commutatore elettronico a raddrizzatore controllato al silicio SCR.

La tensione alternata Vc emessa del generatore elettromagnetico 7 della motocicletta viene dapprima raddrizzata dal circuito raddrizzatore consistente di diodi D5 e D6 e quindi inviata ai mezzi di immagazzinamento di energia consistenti del condensatore C6 , per cui la potenza a corrente alternata generata dal generatore elettromagnetico viene convertita in potenza a corrente continua ed immagazzinata nel condensatore di immagazzinamento di energia C6. Quando un impulso di segnale di accensione Vk è emesso dalla bobina induttiva montata all'esterno del rotore (volano) del generatore elettromagnetico, un segnale in uscita sfasato dal circuito di controllo automatico di angolo di anticipo di accensione 4, consistente di transistor, diodi, triodi, stabilivolt e resistori e condensatori associati, controlla il commutatore elettronico consistente del raddrizzatore controllato al silicio SCR, ed il commutatore elettronico controlla la carica e la scarica del condensatore di immagazzinamento di energia C6. Il survoltore B consiste di un avvolgimento primario e di uno secondario avvolti sullo stesso nucleo magnetico, dato che il rapporto di elevazione di tensione è molto alto (ad esempio 1:140), può essere emessa dall'avvolgimento secondario del survoltore tensione ad impulsi di decine di migliaia di volt quando il condensatore di immagazzinamento di energia C6 si scarica rapidamente sull'avvolgimento primario tramite il commutatore elettronico SCR. Quando questa tensione è applicata sulle candele d'accensione 6 si producono scintille elettriche forti, essendo così acceso il motore.

I principi di funzionamento del presente modello di utilità verranno ora esposti con riferimento alla fig. 2. Questo è un dispositivo elettronico di controllo di accensione adatto a motori per motocicletta a quattro tempi, il cui modo di funzionamento è il seguente: dato che il generatore elettromagnetico 7 è coassiale col motore della motocicletta, quando viene premuto il pedale d'avviamento, il rotore (fissato con volano di magnete permanente) del generatore elettromagnetico ruota, elettricità viene generata dallo statore per effetto del campo magnetico, la tensione alternata in uscita è Vc, durante il semiperiodo positivo, il diodo D6 è inserito mentre D5 è disinserito ed il condesatore di immagazzinamento di energia C6 viene caricato tramite l 'avvolgimento primario del survoltore B. Il raddrizzatore controllato al silicio SCR è allora disinserito in quanto non vi è segnale di scatto. La tensione massima di caricamento per riserva di energia nel condensatore C6 può essere fino a 300-350 volt. Simultaneamente una tensione alternata di controllo Vk è emessa dall'induttore (una bobina con magnete permanente) fissato adiacente al rotore del generatore elettromagnetico per effetto della variazione del campo magnetico, in quanto la tensione Vk è in fase con Vc, perciò Vk è pure nel semiperiodo positivo, così che il diodo DI viene inserito ed il condensatore CI caricato, il triodo BG1 viene inserito (polarizzazione positiva) ed il condensatore C2 viene caricato. Dato che i resistori partitori di tensione R5=R4, la tensione VC2 del condensatore C2 è circa l/2Vk. Il diodo D2 è inserito, i condensatori C5 e C3 si caricano lentamente (dato che la costante di tempo RC è relativamente grande), la tensione sul condensatore C3 cresce esponenzialmente. Contemporaneamente, i diodi D4 e D3 sono disinseriti per la polarizzazione negativa della tensione, i triodi BG2, BG3 e il raddrizzatore controllato al silicio SCR sono pure disinseriti ed il circuito è ora nello stato di preparazione.

Quando Vc è nel semiperiodo negativo, il diodo D5 è inserito e D6 è disinserito. Contemporaneamente, la tensione di scatto Vk è pure nel suo semiperiodo negativo, i diodi D3 e D4 sono inseriti, mentre i diodi DI, D2 ed il triodo BG1 sono disinseriti. Dato che i diodi D3 e D4 sono inseriti, il condensatore C3 si scarica e il potenziale di base VB2 del transistor BG2 scende e, quando VB2 scende a (VE2-0,6)volt (VB2 è il potenziale di base di BG2 mentre VE2 è il suo potenziale emettitore), il triodo BG2 è inserito ed il condensatore C2 si scarica, la corrente di scarica fluisce attraverso la base del triodo BG3 e fa inserire BG3 ed il condensatore CI si scarica attraverso l'elettrodo di controllo del raddrizzatore controllato al silicio SCR. Perciò l'energia elettrica immagazzinata nel condensatore C6 durante il semiperiodo positivo può essere scaricata rapidamente tramite il raddrizzatore controllato al silicio SCR e l'avvolgimento primario del survoltore B. Dato che le resistenze interne del raddrizzatore controllato al silicio SCR e dell'avvolgimento primario del survoltore B sono molto basse, la corrente di scarica è molto grande. Quando questa forte corrente di scarica fluisce attraverso l'avvolgimento primario del survoltore B con alto rapporto di elevazione di tensione (1:140) ed alto rendimento, può essere emessa dal suo avvolgimento secondario una tensione ad impulsi elevata, di decine di migliaia di volt, e, quando è applicata alle candele d'accensione del motore, si può produrre scintilla elettrica vigorosa che accende il gas combustibile entro al cilindro spingendo il pistone.

Quando il condensatore C6 scarica la carica elettrica, viene disinserito il raddrizzatore controllato al silicio SCR. All'errivo del ciclo successivo emesso dal generatore elettromagnetico e dalla bobina induttiva, il condensatore C6 è ricaricato e si riscarica ancora una volta, così il survoltore B emette la seconda alta tensione ad impulsi ed accende ancora una volta il motore. Se ciò continua ripetutamente, il motore funziona in modo continuo.

Per migliorare il rendimento del motore, si richiede che il tempo di accensione sia regolato automaticamente in base alle variazioni della velocità di rotazione del motore, cioè, il tempo di accensione deve seguire la velocità di rotazione ed essere fatto avanzare automaticamente quando aumenta la velocità di rotazione del motore e, viceversa, il tempo di accensione deve essere automaticamente ritardato.

Nella sopra riportata forma di realizzazione del presente modello di utilità, il triodo BG2 è il comparatore amplificatore di primo livello. Durante il semiciclo positivo della tensione di segnale Vk, i diodi DI e D2 sono inseriti ed il condensatore C3 è caricato tramite il resistore R3, in quanto la costante di tempo è piuttosto grande, la tensione VC3 del condensatore C3 aumenta gradualmente ed il suo valore massimo è circa Vk, contemporaneamente, il condensatore C2 è caricato tramite il triodo BG1 e il resistore R7, in quanto i resistori R4=R5, il triodo BG1 presenta stato di inseguitore di emettitore, così che la tensione VC2 ai capi dei due terminali del condensatore C2 sia approssimativamente 1/2 Vk,. VC2 essendo effettivamente la tensione di comparazione di polarizzazione in retroazione del triodo BG2.

Quando la velocità di rotazione del motore/generatore elettromagnetico è relativamente bassa, cioè il suo ciclo T>R3C3, la tensione di carica VC3 per il condensatore C3 può essere facilmente maggiore di l/2Vk durante il primo semiperiodo positivo. Dato che l’emettitore del triodo BG2 è connesso fra il condensatore C2 e il condensatore C3, e le tensioni VC3>VC2, perciò il triodo BG2 è in stato di polarizzazione in retroazione ed è disinserito. I diodi D3 e D4 sono inseriti ed il condensatore C3 si scarica durante il semiperiodo negativo della tensione di segnale Vk, in quanto non potrebbe verificarsi alcuna variazione improvvisa, così il potenziale di base del triodo BG2 scende gradualmente e, quando scende a VC3-VC2=-0,6 volt, i triodi BG2 e BG3 sono inseriti ed il condensatore CI si scarica inserendo il raddrizzatore controllato al silicio SCR, il condensatore C6 si scarica ed accende tramite il survoltore B. Se è relativamente breve il tempo richiesto affinché la tensione VC3 del condensatore C3 scenda a circa (VC2-0,6) volt, verrà anticipato il tempo di accensione. Quanto più elevata è la velocità di rotazione del motore/generatore elettromagnetico, e quanto più breve è il ciclo T, tanto più bassa sarà la tensione di carica VC3 sul condensatore C3 e quanto più breve è il tempo richiesto per conseguire le condizioni suddette, tanto più avanzato sarà il tempo di accensione.

La pendenza di caricamento del condensatore C3 può essere variata regolando la resistenza del resistore R3, e si può così variare di conseguenza il diagramma dell'angolo di anticipo di accensione.

Il circuito di controllo automatico di angolo di anticipo di accensione nella sopra descritta forma di realizzazione della presente invenzione è stato compattato in un circuito integrato, il circuito incorporato ed i piedini di uscita di questo circuito integrato sono mostrati in fig. 3. La fig. 4 è uno schema di circuiti di connessione illustrante la costituzione della forma di realizzazione precedente della presente invenzione usando il circuito integrato mostrato in fig. 3. Il simbolo di riferimento G nelle figg. 2 e 4 rappresenta il connettore ad alta tensione per connettere le candele d'accensione della motocicletta.

Tutti i mezzi raddrizzatori 1, mezzi di immagazzinamento di energia 2, mezzi elettronici di commutazione 3, circuito di controllo di angolo di anticipo di accensione 4 e circuito di estinzione (D7 in fig. 2) sono posti su una singola piastra a circuito stampato formando un insieme di piastra a circuito stampato, mentre i mezzi a survoltore 5 costituiscono un insieme di survoltore, questi due insiemi sono sigillati in un contenitore con materiale di sigillatura resistente alla fiamma a formare un corpo singolo. La fig. 5 illustra un esempio di tale dispositivo integrato sigillato. In fig. 5, il riferimento 8 indica un contenitore di plastica, 9 indica l'insieme di piastra a circuito integrato, 10 indica l'insieme survoltore, 11 indica materiale di sigillatura epossidico FBT, 12 indica una presa di terminale di entrata (corrispondente ai terminali C, X, K e D in fig. 2) e 13 indica un connettore ad alta tensione (corrispondente ai terminali G in fig.

2).

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo elettronico di controllo dell'accensione per un motore da motocicletta, comprendente: un generatore elettromagnetico (7) comprendente un avvolgimento per generare una tensione alternata (Vc) ed una bobina per generare un segnale di accensione (Vk) per azione del motore: mezzi raddrizzatori (1) per raddrizzare detta tensione alternata (Vc); mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore (2) che vengono caricati durante il semiperiodo positivo di detta tensione alternata (Vc); mezzi elettronici di commutazione (3); mezzi a survoltore (5) aventi un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario, l'avvolgimento primario formando un anello con detti mezzi di immagazzinamento di energia (2) tramite detti mezzi elettronici di commutazione (3); e un circuito automatico di controllo per angolo di anticipo dell'accensione (4) sensibile a detto segnale di accensione (Vk) per generare un segnale di scatto per inserire detti mezzi elettronici di commutazione (3) durante il semiperiodo negativo di detta tensione alternata (Vc), facendo così in modo che detti mezzi di immagazzinamento di energia (2) si scarichino sull'avvolgimento primario di detti mezzi a survoltore (5) tramite detti mezzi di commutazione (3); caratterizzato da ciò che detto circuito di controllo automatico dell'angolo di anticipo di accensione (4) comprende: mezzi raddrizzatori (D1) che sono inseriti durante il semiperiodo positivo di detta tensione di segnale (Vk); un primo condensatore (Cl) che è caricato da detti mezzi raddrizzatori (DI); un secondo condensatore (C2) che è caricato da detti mezzi raddrizzatori (DI) tramite un partitore di tensione elettronico (BG1, R4, R5); un terzo condensatore (C3) che è caricato da detti mezzi raddrizzatori (DI) tramite un diodo di separazione (D2) ed un resistore (R3) e filtrato da un condensatore di filtro (C5); mezzi di commutazione a transistor a due livelli (BG2, BG3), detti transistor (BG2) e (BG3) prendono rispettivamente le tensioni su detto secondo condensatore (C2) e detto primo condensatore (Cl) come sorgenti di alimentazione e la base di detto transistor (BG2) è connessa al terminale non a massa di detto condensatore (C3); e diodi (D3) e (D4) che vengono inseriti per consentire la scarica del condensatore (C3) durante il semiperiodo negativo di detta tensione di segnale (Vk), così da abbassare il potenziale di base di detto transistor (BG2) e quindi inserire detti mezzi di commutazione a transistor a due livelli (BG2, BG3) per generare detto segnale di scatto per inserire detti mezzi di commutazione elettronici (3).
2. 2) Dispositivo elettronico di controllo di accensione come in 1), caratterizzato da ciò che detto partitore di tensione (BG1, R4 ed R5) costituisce un inseguitore di emettitore a transistor, il cui potenziale di base è metà della tensione raddrizzata di detti mezzi raddrizzatori (1), ottenendo così un'uscita di tensione di comparazione di rapporto 2:1.
3. 3) Dispositivo elettronico di controllo di accensione come in 1), caratterizzato da ciò che detti mezzi di commutazione a transistor a due livelli (BG2, BG3) comprendono un circuito a transistor ad emettitore comune di primo livello ed un circuito a transistor ad emettitore comune di secondo livello.
4. 4) Dispositivo elettronico di controllo di accensione come in 1), caratterizzato da ciò che detti mezzi raddrizzatori (1), detti mezzi di immagazzinamento di energia a condensatore (2), detti mezzi elettronici di commutazaione (3) e detto circuito di controllo automatico di angolo di anticipo di accensione (4) costituiscono un insieme di piastra a circuito stampato e detti mezzi a survoltore (5) costituiscono un insieme survoltore e detti due insiemi sono sigillati in un contenitore con materiale di sigillatura resistente alla fiamma.