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Die Erfindung bezieht sich auf eine Glättungsschaltung für Kfz-Bordnetze.
Zum Stand der Technik zählen unzählige Zündschaltungen und sonstige Bordnetzschaltungen, aus denen jene gemäss den DE 44 22 256 A1, DE 195 03 315 A1 und US 4 649 286 A beispielhaft angeführt selen. In Kraftfahrzeugen, insbesondere in solchen mit Funkenzündung, entstehen Im elektrischen Bordnetz beim Zu. und Abschalten von Verbrauchern wie Beleuchtung, Heckscheibenheizung usw. Strom- und Spannungsspitzen, die sich letztlich - insbesondere bei Ottomotoren - auf den Zündvorgang und damit auf die Verbrennung des Kraftstoffes auswirken. In aller Regel wird dadurch die Verbrennung unvollständiger, also die Energieausbeute geringer, und der Schadstoffausstoss grösser.
Ziel der Erfindung war und ist daher eine Massnahme zur Verringerung dieser Störeinflüsse.
Dieses Ziel wird mit einer Glättungsschaltung für Kfz-Bordnetze erreicht, die erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch eine LC-Siebschaltung, die zwischen Batterie und Masse einschaltbar ist.
Die erfindungsgemässe Glättungsschaltung kann nachträglich in jedes Kraftfahrzeug eingebaut werden.
Durch sie werden Strom- und Spannungsspitzen teilweise unterdrückt, was sich innerhalb des gesamten Bordnetzes auch auf den Wirkungsgrad der Zündung verbessernd auswirkt Die dadurch bedingte vollständigere Verbrennung hat einerseits eine geringere Schadstoffkonzentration in den Abgasen zur Folge und führt anderseits dazu, dass sich ein Zuschalten von Verbrauchern weniger als bisher auf den Kraftstoffverbrach auswirkt. Umgekehrt ermöglicht sie einen Motorbetrieb mit einem günstigeren (fettärmeren) Kraft- stoff ! Luftverhältnis bzw. den Einsatz sog. Magermotoren.
Im einfachsten Fall kann die Induktivität der LC-Siebschaltung aus einer mit einem Beidraht umwickelten Zuleitung bestehen. Hiebei lassen sich durchaus Induktivitäten erzielen, die mit der Kapazität - vorzugsweise eines Elektrolytkondensators - Resonanzfrequenzen ergeben, welche in der Grössenordnung der Zündfrequenz liegen.
Gegenüber einer einfachen, aus Induktivität und Kapazität bestehenden Siebschaltung ist es günstiger, wenn parallel zum Kondensator der LC-Siebschaltung ein PNP-Transistor über eine in Durchlassrichtung geschaltete Zener-Diode angeordnet ist, der zwischen Emitter und Kollektor einen Kondensator und zwischen Basis und Kollektor einen Miller-Kondensator aufweist, wobei der Kollektor über einen Widerstand an Masse anschliessbar ist.
Durch den Miller-Kondensator wird der PNP-Transistor nur langsam geschaltet, wobei es beim Fliessen eines Emitter-Basisstroms zu einem Kurzschliessen des Emitter und Kollektor überbrückenden Kondensators - vorzugsweise ein Elektrolytkondensator - kommt. Die dadurch bedingte Umladung trägt ebenfalls zur Glättung des Bordnetzes bei.
Um eine Funktionskontr. olle zu haben, empfiehlt es sich, eine Anzeigeeinrichtung vorzusehen, die aus einer an den Kollektor des PNP-Transistors in Durchlassrichtung angeschlossenen Leuchtdiode besteht, welche einerseits über einen in eine Zuleitung eingesetzten Schalter und eine in Durchlassrichtung geschaltete Zener-Diode an die Batterie, anderseits über den Widerstand an Masse anschliessbar ist.
Beim Schliessen des Schalters leuchtet die Leuchtdiode auf. Um deren Helligkeit regulieren zu können, kann-wie an sich bekannt - in Serie mit dem Widerstand ein Potentiometer geschaltet sein.
Zum Schutz der Leuchtdiode und der ihr vorgeschalteten Zener-Diode ist es von Vorteil, wenn beide Bauelemente durch einen Kondensator überbrückt sind. Dieser Kondensator sorgt für den Abbau allfälliger Wechselspannungen.
Schliesslich ist es von Vorteil, wenn der Kollektor des PNP-Transistors und die Leuchtdiode samt vorgeschalteter Zener-Diode durch einen Kondensator überbrückt sind. Dieser Kondensator trägt im Betrieb durch Umladevorgänge ebenfalls zum Glättungseffekt bei. Aufgrund der gewünschten Eigenschaften empfiehlt sich daher, hiezu einen Elektrolytkondensator zu wählen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles einer Glättungsschaltung für Kfz-Bordnetze näher erläutert.
Die erfindungsgemässe Glättungsschaltung weist eine LC-Siebschaltung auf, deren Induktivität aus einer mit einem Beidraht Bdr umwickelten Zuleitung L 1 und deren Kapazität aus einem Elektrolytkondensator C3 besteht. Die mit dem Beidraht Bdr umwickelte Zuleitung L 1 erreicht Induktivitätswerte im u. H-Bereich- Für den Kondensator C3 kommt dann etwa ein Tantal-Elektrolytkondensator in Frage, dessen Daten 10 H. F/16V betragen. Kapazität und Induktivität ergeben daher eine Resonanzfrequenz in der Grössenordnung der Zündfrequenz eines Verbrennungskraftmotors.
Parallel zum Kondensator C3 ist ein PNP-Transistor T1 über eine in Durchlassrichtung geschaltete
Zener-Diode D3 angeordnet. Zwischen Emitter und Kollektor des Transistors T1 ist ein Kondensator C1 vorgesehen der beispielsweise ein Elektrolytkondensator mit 2, 2 mF/16V sein kann. Zwischen Basis und
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tor ausgeführt sein kann, und zwar mit den Daten 1, 0 mF/16V Als Transistor T1 kommt beispielsweise der Typ BD442 in Frage.
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An den Kollektor des PNP-Transistors T1 ist in Durchlassrichtung eine Leuchtdiode D1 angeschlossen, bei der es sich beispielsweise um eine GaAs-Diode handeln kann. Diese Diode D1 ist über einen in eine Zuleitung L2 eingesetzten Schalter S1 und eine in Durchlassrichtung geschaltete Zener-Diode D2 an die Batterie anschliessbar. Der Kollektor des Transistors T1 und die Kathode der Diode D1 sind über einen Widerstand R1 und ein Potentiometer P1 an Masse anschliessbar. Die Leuchtdiode D1 und die Zener-Diode D2 sind durch einen Kondensator C5 überbrückt. Die beiden Zener-Dioden D2 und D3 können beispielswei- se die Daten 3, 3V/0, 5W aufweisen. Der Kondensator C5 kann eine Kapazität von 33 nF haben. Der Widerstand R1 kann mit 1, 5 kan, das Potentiometer P1 mit 470 kQ bemessen werden.
Der Kollektor des PNP-Transistors T1 und die Leuchtdiode D1 samt vorgeschalteter Zener-Diode D2 sind durch einen Kondensator C2 überbrückt. Der Kondensator C2 kann als Elektrolytkondensator mit 4, 7 mF/16V ausgeführt sein.
Bei Anliegen von Gleichspannung an der erfindungsgemässen Glättungsschaltung, d. h wenn keine
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Wird der Schalter S1 geschlossen - die Schaltung ist auch bei offenem Schalter S1 funktionstüchtig, allerdings leuchtet dann die Leuchtdiode D1 nicht -, leuchtet die Leuchtdiode D1 und es tntt eine gewisse Umladung der Kondensatoren ein, da der Kondensator C2 über die Zuleitung L2 eine direkte Verbindung mit dem Pluspol der Battene erhält. Treten Strom- bzw. Spannungsspitzen auf, werden diese einerseits durch die LC-Siebung der Zuleitung L 1 samt Beidraht Bdr und des Kondensators C3 unterdrückt, anderseits wirken die Kondensatoren C1 und C2 mit. Wird nämlich der Emitter des Transistors D1 positiver bzw die Basis negativer, so öffnet der Miller-Kondensator C4 den als Schalter fungierenden PNP-Transistor T1 langsam, sodass die Verbindung Emitter-Kollektor niederohmig und damit der Kondensator C1 faktisch kurzgeschlossen wird.
Die dadurch bedingten Umladevorgänge in den Kondensatoren C1 und C2 tragen ebenfalls zur Glättung des Bordnetzes bei. Als Folge davon wird der gesamte Energieverbrauch etwas reduziert, und bei Ottomotoren tritt eine gleichmässigere Zündung auf, die wiederum zu einer besseren Verbrennung, einem geringeren Kraftstoffverbrauch und einem geringeren Schadstoffgehalt in den Abgasen führt.
Patentansprüche
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zwischen Battene und Masse einschaltbar ist.