DE10057870A1

DE10057870A1 - Drehzahlbegrenzungs-Zündanordnung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10057870A1
Application number: DE10057870A
Authority: DE
Inventors: Leo Kiesling
Original assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Current assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Priority date: 2000-07-20
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

Anordnung zum Zünden eine Brennkraftmaschine insbesondere in handgeführten Arbeitsgeräten, insbesondere mit einem Drehzahl-Schwellwertentscheider und/oder -Kippschalter mit einem Magnetgenerator, der drehzahlabhängig Wechselspannungen induziert und dabei ein Zündspeicherelement für Zündfunkenenergie elektrisch lädt, und mit einem die Wechselspannungen abtastenden Triggerwerk zum Betätigen eines das Zündspeicherelement in Wirkungsverbindung mit der Primärspule eines Zündübertragers entladenden Zündschalters, wobei das Triggerwerk ein Modul zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweist, und dieses Drehzahlbegrenzungsmodul mit einem von einer Wechselspannungsquelle des Magnetgenerators aus aufladbaren Triggerspeicherelement arbeitet, das über wenigstens einen Entladezweig zum Ansteuern und Betätigen des Zündschalters entladbar ist, wobei vom Triggerspeicherelement bei dessen Entladung ein Ansteuerstrom durch eine in Sperrrichtung vorgespannte Serien-Zenerdiode zum Zündschalter geführt ist DOLLAR A sowie Drehzahl-Schwellenwertentscheider und/oder -Kippschalter, mit einer ersten und einer dazu phasenstarr versetzten zweiten Wechselspannungsquelle, die jeweils abhängig von und in ihrer Frequenz proportional zur Drehzahl eines gemeinsamen Drehkörpers erzeugt werden, und mit einem die Wechselspannungen abtastenden Triggerwerk zur Ausgabe eines das Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmten Drehzahlschwelle anzeigenden Steuersignals, wobei das Triggerwerk ein ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zünden einer Brennkraftmaschine insbesondere in handgeführten Arbeitsgeräten unter Verwendung eines Magnetgenerators, der abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine elektrische Wechselspannungen induziert und dabei ein elektrisches Zündspeicherelement lädt, das der Akkumulation und Bereithaltung von Energie zur Bildung eines Zündfunkens dient. Die Anordnung umfaßt ferner ein die Wechselspannungen abtastendes Triggerwerk, das zum Betätigen eines das Zündspeicherelement in Wechselwirkung mit der Primärspule eines Zündübertragers entladenden Zündschalters ausgebildet ist. Das Triggerwerk weist eine Schaltung oder ein sonstiges Modul zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf, und dieses Drehzahlbegrenzungsmodul arbeitet mit einem von einer Wechselspannungsquelle des Magnetgenerators aus auf ladbaren bzw. setzbaren Triggerspeicherelement, das über wenigstens einen Entladezweig zum Betätigen des Zündschalters entladbar ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Drehzahl-Schwellwertentscheider oder -Kippschalter dafür.

Wie an sich bekannt, wird mittels Zündmodulen ein Zündfunken erzeugt, mit dem jeweils eine Umdrehung der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine initiiert wird. Es werden bereits handgeführte Arbeitsgeräte mit Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren verwendet, deren Zündanlagen mit einer Drehzahlbegrenzungseinrichtung ausgestattet sind, um eine zu hohe Motordrehzahl durch Ausfälle oder Fehlbedienungen zu verhindern. Eine zu hohe Drehzahl kann nämlich den Motor und den Bediener gefährden. Zum Begrenzen der Motordrehzahl wird oberhalb der vorbestimmten Drehzahlgrenze von der Zündanlage bzw. vom Zündmodul kein Zündfunke mehr abgegeben. Zweckmäßig liegt die eingestellte Drehzahl-Obergrenze nur knapp über der Arbeitsdrehzahl. Dies erfordert eine eng tolerierte, präzise arbeitende Drehzahlbegrenzung, damit im Normalbetrieb keine Zündaussetzer auftreten.

Allerdings sind bisher bekannte Zündmodule mit Drehzahlbegrenzungen relativ teuer. Die Genauigkeit von Drehzahlbegrenzungen hängt einerseits von der Genauigkeit der verwendeten Bauteile und deren Toleranzen und andererseits von der zur Steuerung und Stromversorgung zur Verfügung gestellten Energie für die Drehzahl-Begrenzungsschaltung ab. Diese Energie ist der Zündfunkenbildung entzogen. Dieses Problem ist bereits in den Patentveröffentlichungen WO 96/23 971 und US 4 538 586 angegangen. Eine wesentliche Rolle beim Auslösen des Zündvorgangs und auch damit für die Drehzahlbegrenzung spielt der an sich bekannte Zündthyristor, der dafür sorgt, dass der aufgeladene Zünd-Kondensator, der mit einem Zündtransformator bzw. -übertrager in Verbindung steht, plötzlich entladen wird. Der Zündthyristor wird nicht nur zum Auslösen des Zündvorgangs, sondern auch dazu benutzt, Zündauslösevorgänge zu verhindern, um die Drehzahl zu begrenzen. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass die von einer Ladespule induzierte, für den Zündkondensator bestimmte Energie vom Zündthyristor kurzgeschlossen wird, so dass der Zündkondensator gar nicht erst aufgeladen wird.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die Druckschriften DE 196 45 466 A1, DE-AS 19 54 874, EP 0 584 618 A2 und US 4 449 497 verwiesen.

Aus DE-AS 19 54 874 ist eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der beim Überschreiten einer maximal zulässigen Drehzahl ein Schaltglied mit Anoden-Kathoden-Strecke in den stromdurchlassenden Zustand steuerbar ist. Um beim Überschreiten der maximal zulässigen Drehzahl ein definiertes Durchschalten der Anoden-Kathoden-Strecke zu gewährleisten, wird in der genannten Veröffentlichung vorgeschlagen, in eine Verbindung zur Steuerelektrode des Zündthyristors eine Zenerdiode zu legen, deren Anode an der Steuerelektrode und deren Kathode an einem Überwachungskondensator liegt. Ein Zusammenwirken der Zenerdiode mit einem Triggerkondensator, der Energie zum Ansteuern des Zündthyristors bereit hält, ist allerdings nicht vorgesehen.

Aus DE 196 45 466 A1 ist eine Zündschaltung für eine Brennkraftmaschine mit Triggerspule und davon aufladbarem Triggerkondensator bekannt. Der Steueranschluß eines Zündthyristors zum Entladen eines von einer Zündspule aufgeladenen Zündkondensators wird über einen Spannungsteiler in Abhängigkeit von der Ladung des Triggerkondensators angesteuert. Um trotz langer Brenndauer des Zündfunkens eine präzise, nicht schwankende Drehzahlbegrenzung zu gewährleisten, ist vorgesehen, parallel zum Triggerkondensator in Sperrichtung eine Zenerdiode auf Masse zu schalten, deren Zener-Durchbruchspannung am Spannungsteiler abfällt. Dadurch läßt sich die Kondensatorspannung auf die Durchbruchspannung der Zenerdiode von ca. 120 Volt begrenzen. Der Triggerkondensator, die Zenerdiode und der Spannungsteiler liegen zueinander bei der bekannten Zündschaltung parallel. Entscheidend für die Lage der maximal zulässigen Drehzahl ist die vom Triggerkondensator aus am Steuereingang des Zündthyristors bewirkte Einschaltdauer. Deren Ende wird festgelegt durch die Dimensionierung des Triggerkondensators und der Widerstände des Spannungsteilers sowie durch die Empfindlichkeit des Steuereingangs des Zündthyristors und die Amplitude der Wechselspannungsquelle, welche den Triggerkondensator auflädt. Der Einsatz einer alleinigen Parallel-Zenerdiode nach dem bekannten Vorschlag bewirkt keine ausreichende Beseitigung von Zeitschwankungen der Drehzahlbegrenzung. Denn beispielsweise beim Zündthyristor streuen die die Einschaltempfindlichkeit bestimmenden Eingangskennlinien von Exemplar zu Exemplar. In der gattungsgemäßen Drehzahlbegrenzungsschaltung schwankt der Gate- Ansteuerstrom typisch zwischen beispielsweise 200 nA und 1 µA. Dessen Ansteuer-Schwellenspannung von beispielsweise 700 mV kann um ± 150 mV schwanken, was wiederum in der Schaltung Rückwirkungen auf die Stromempfindlichkeit des Steuereingangs des Zündthyristors hat. Die Empfindlichkeit des Thyristors ist durch den Gate-Ansteuerstrom definiert, bei welchem der Thyristor durchschaltet. Die Ansteuer-Schwellenspannung verändert an sich nicht die Empfindlichkeit des Thyristors (bezogen auf dessen Ansteuerstrom), jedoch beeinflußt diese in der Schaltungsumgebung den Gate- Ansteuerstrom. Um diese negativen Einflüsse möglichst gering zu haften, werden die Widerstände des Spannungsteilers gemäß bekanntem Vorschlag optimiert und mit einer relativ hohen Steuerenergie die Drehzahlbegrenzung betrieben. Allgemein typische Werte für den Triggerkondensator liegen bei 220 nF, wobei die Ladespannung zwischen 100 und 150 V liegt. In der diskutierten Veröffentlichung DE 196 45 466 A1 wird die Ladespannung des Triggerkondensators mit 120 V angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Toleranzen und Ungenauigkeiten in der Drehzahlbegrenzung, welche auf Streuungen der Eigenschaften der im Drehzahlbegrenzungsmodul verwendeten Bauteile zurückgehen, und gleichzeitig die für den Zündschalter notwendige Ansteuerenergie zu verringern. Insbesondere soll die Dynamik des Drehzahl-Begrenzungsmoduls erheblich erhöht sein, wenn der Arbeitspunkt in einem streuenden Ansteuerbereich des Zündschalters liegt.

Zur Lösung wird bei der Anordnung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass vom Triggerspeicherelement bei dessen Entladung ein Ansteuerstrom durch eine in Sperrichtung betriebene Serien- Zenerdiode zum Zündschalter bzw. dessen Steuereingang geführt ist. Dieser Lösungsvorschlag weicht von der Offenbarung der oben gewürdigten Patentveröffentlichung DE 196 45 466 A1 ab, weil nach letzterer der Steuereingang des Zündthyristors vom Triggerkondensator über einen Spannungsteiler - ohne serieller Zwischenschaltung einer Zener-Diode - betätigt wird.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Drehzahlbegrenzung und insbesondere zur Kompensation von unvermeidlichen Streuungen erhältlicher Serien-Zenerdioden insbesondere in deren Zener-Durchbruchspannungen ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, zur Serien-Zenerdiode eine gleichartige Parallel-Zenerdiode in Sperrichtung gegenüber dem Triggerspeicherelement derart anzuordnen, dass die Ladespannung des Triggerspeicherelements, insbesondere des Triggerkondensators, auf die Summe der Zener-Durchbruchspannungen der beiden genannten Zenerdioden begrenzt ist. Vorzugsweise entstammen die beiden Zenerdioden einer gemeinsamen Fertigungscharge des Herstellers, damit sie möglichst die gleichen elektrischen Charakteristika und auch Streuungscharakteristika aufweisen. Dadurch können sie sich besonders gut gegenseitig in ihren Streuungen kompensieren.

Zweckmäßig sind die Zener-Durchbruchspannungen der beiden erfindungsgemäß angeordneten Zenerdioden so dimensioniert, dass bei Erreichen der maximal zulässigen Drehzahl bzw. Aktivierung des Drehzahl-Begrenzungsmoduls beide Zenerdioden während des Ladens des Triggerspeicherelements zeitweise leiten.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Einfügens der Serien-Zenerdiode läßt sich der Zündschalter ohne weiteres erst dann betätigen, wenn bei entsprechender Maschinendrehzahl die dem Triggerspeicherelement zugeführte Wechselspannung so hoch ist, dass wenigstens die Serien-Zenerdiode in den Durchbruch-Zustand versetzbar ist. Zur Erhöhung der Anlauf-Zuverlässigkeit der Brennkraftmaschine beim Starten ist deshalb nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, das erfindungsgemäß mit der Serien-Zenerdiode ausgebildete Drehzahlbegrenzungsmodul durch einen Parallelstrompfad von der Wechselspannungsquelle zu einem Steuereingang des Zündschalters zu überbrücken. Mit anderen Worten, es ist ein weiterer Strompfad über einen Widerstand von der Triggerquelle zum Steueranschluß des Zündschalters vorgesehen. Mit der Dimensionierung der Bauteile dieses Strompfades läßt sich die Drehzahl festlegen, mit welcher sich die Zündanlage der Brennkraftmaschine einschalten läßt. Zweckmäßig sind die Ansteuerimpulse von diesem Strompfad mit einer geringeren Laufzeit zum Steuereingang des Zündschalters geführt als die Ansteuerimpulse aus dem Drehzahlbegrenzungsmodul. Somit erhält der Zündschalter stets erst von dem genannten, überbrückenden Strompfad einen Steuerimpuls und bestimmt folglich den Zündzeitpunkt der Zündanordnung. Dies wird bei der entsprechenden Erfindungsausbildung vor allem dadurch bewirkt, dass der überbrückende Parallelstrompfad einzig mit einem Ohmschen Widerstand realisiert ist, welcher im Vergleich zum mit Speicherglied gebildeten Drehzahlbegrenzungsmodul praktisch keine Totzeit bzw. Laufzeitverzögerung von der Wechselspannungs- bzw. Triggerquelle verursacht.

Vorzugsweise wird der Zündschalter mit einem Thyristor realisiert, bei dem mit steigender Spannung und zunehmender Anstiegsgeschwindigkeit dieser Spannung an der Anoden-Kathoden-Schaltstrecke der zum Durchschalten erforderliche Ansteuerstrom am Steuereingang entsprechend fällt. Dies kann sich nachteilig bei Drehzahlen knapp unter der maximal zugelassenen Drehzahl auswirken, weil in diesem Bereich die Spannung am Zündspeicherelement bzw. Kondensator, welcher an der Schaltstrecke des Thyristor-Zündschalters liegt, besonders steil ansteigt. Gleichzeitig ist der Stromfluß am Ansteuereingang des Thyristors noch nicht auf Null abgefallen und kann sogar nur knapp unterhalb der zum Durchschalten notwendigen Schwelle liegen. Aufgrund des in diesem Zusammenhang erniedrigten Schwellenwerts für den zum Durchschalten notwendigen Gate-Ansteuerstrom des Thyristor-Zündschalters kann es zum ungewollten Durchschalten dieses Zündschalters während der Ladephase des Zündspeicherelements kommen. Zur Abhilfe ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, wonach die Aktivierung des Thyristor-Zündschalters durch das Drehzahlbegrenzungsmodul mittels eines zusätzlichen Sperrschalters unterbunden wird. Das Unterbinden erfolgt zweckmäßig kurz nach Beginn der Zündspeicher-Ladephase bis zu deren Ende. Dazu läßt sich beispielsweise ein Schwellwertschalter als Sperrschalter einsetzen, der oberhalb einer bestimmten Schwelle für eine Ansteuerspannung durchschaltet. In vorteilhafter Ausbildung ist die Einschaltschwelle des Sperrschalters so ausgelegt, dass die Entladung des Zündspeicherelements bzw. -kondensators mit dem genannten Ladungs- bzw. Spannungswert über den Zündübertrager keinen Funkenüberschlag an der Zündfunkenstrecke verursacht.

Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee liegt auch eine selbständige Verwendung des erfindungsgemäß ausgeführten Drehzahlbegrenzungsmodul als Drehzahl-Schwellwertentscheider und/oder Kippschalter für universelle Anwendungen in Verbindung mit Drehzahlbestimmungen.

Ferner umfasst die allgemeine erfinderische Idee folgendes:
Anordnung zum Zünden einer Brennkraftmaschine insbesondere in handgeführten Arbeitsgeräten, mit einem Magnetgenerator (P; N,S), der drehzahlabhängig Wechselspannungen induziert und dabei ein Zündspeicherelement (U4) für Zündfunkenenergie elektrisch lädt, und mit einem die Wechselspannungen (I, II, III) abtastenden Triggerwerk (U2, U10) zum Betätigen eines das Zündspeicherelement (U4) über die Primärspule eines Zündübertragers (U5) entladenden Zündschalters (U9), wobei eine drehzahlabhängige Funktionen von einem Drehzahlschalter betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlschalter welcher durch Vergleich von 2 winkelfesten Ereignissen, mit der Zeit eines von einem RC-Zeitglied angesteuertem elektronischem Schalters arbeitet, wobei das Zeitglied von einem ersten winkelfesten Ereignis (Spannungspuls) gestartet wird und der Schaltzustand des Drehzahlschalters im Zeitpunkt des Eintreffens des zweiten winkelfesten Ereignisses, vom Zeitpunkt des zweiten winkelfesten Ereignisses (Spannungspuls) relativ zum Ansteuerende des Zeitgliedes bestimmt ist, wobei der Ansteuerbeginn beim ersten winkelfesten Ereignis und das Ansteuerende beim Unterschreiten von ca 50% der Ladeamplitude vom C des RC-Gliedes erfolgt.

Dadurch ergibt sich ein Anwendung in einem Zündmodul, bei welcher der angesprochene elektrische Schalter beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl einen Impuls am Beginn des zweiten winkelfesten Spannungsimpulses abgibt. Einsetzbar ist diese Schaltung in einem Zündmodul, bei welchem oberhalb einer bestimmten Drehzahl der Zündthyristor von dem zweiten winkelfesten Signal angesteuert wird. Dieses Signal liegt noch vor dem Signal, welches den Thyristor zum Entladen des Zündkondensators ansteuert. Somit ergibt sich die Funktion, dass der Zündzeitpunkt beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl einen Sprung "nach früh" ausführt. Der Vorteil der Schaltung mit den beiden Zenerdioden wirkt sich hier genauso aus, auch wenn der elektrische Schalter beispielsweise ein Transistor ist, da die Verstärkung eines Transistors ebenso schwankt wie der Thyristor-Gate-Triggerstrom und die Schwellenspannung der Steuerstrecke am Transistor vergleichbar streut.

Die Erfindung ist generell auf Drehzahlmessung ausdehnbar, nicht nur für eine Begrenzungsdrehzahl.

Beispiel Verstellsprung

Drehzahlmessung durch Vergleich von 2 winkelfesten Ereignissen, mit der Zeit eines Zeitgliedes entsprechend der Erfindung, d. h. von der Entladekurve eines RC-Gliedes wird der flache Teil vorzugsweise 50%, durch eine Serienzenerdiode ZDs abgeschnitten, so daß nur der steile Teil zum aktivieren eines elektronischen Schalters o. A. führt, wobei die Serienzenerdiode ZDs zusammen mit einer zu dieser in Reihe geschalteten ZDp die Ladespannung des Kondensators des RC- Gliedes bestimmt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung und deren Ausgestaltungen wird auf die abhängigen Ansprüche und die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und die Zeichnungen verwiesen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines gattungsgemäßen Magnetgenerators mit Zünd-, Trigger- und Zündübertragerspulen,

Fig. 2 ein vorbekanntes, gattungsgemäßes Zündanordnungsprinzip mit Drehzahlbegrenzung in Blockschaltbild-Darstellung, wie es der oben genannten Patentveröffentlichung EP 0 584 618 A2 entspricht,

Fig. 3 Spannungs- und Strom-Zeitdiagramme einzelner Funktionsblöcke aus Fig. 1, im zeitlichen Bezug aufeinander dargestellt,

Fig. 4 ein dem Blockschaltbild nach Fig. 2 und den Spannungs-/Zeit diagrammen nach Fig. 3 entsprechendes Strom-/Zeit diagramm für den Gate-Steuereingang des Thyristor- Zündschalters bei Abfall unter 1 µA und Schwankung bzw. Streuung der Thyristor-Schwellenspannung um ± 150 mV in 50 mV-Schritten am Ansteuereingang des Zündschalters,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 ein Strom-/Zeitdiagramm analog Fig. 4 bei Abfall unter 1 µA und Schwankung bzw. Streuung der Thyristor- Schwellenspannung um ± 150 mV in 50 mV-Schritten am Ansteuereingang des Zündschalters für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel gemäß Blockschaltbild in Fig. 5,

Fig. 7 ein Strom-/Zeitdiagramm für den Steuerstrom des Thyristor- Zündschalters analog Fig. 4 und 6, mit Abfall des Steuerstroms unter 1 µA und Schwankungen der Zener- Durchbruchspannungen der Serien-Zenerdiode um ± 1 V,

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 9 ein Fig. 7 analoges Strom-/Zeitdiagramm mit Abfall des Steuerstroms unter 1 µA und Schwankungen der Zener- Durchbruchspannungen der Serien-Zenerdiode und der Parallel-Zenerdiode um ± 1 V für das Ausführungsbeispiel gemäß Blockschaltbild in Fig. 8,

Fig. 10 eine vergleichende Darstellung der über die Zeit aufgetragenen Steuerströme der jeweiligen Thyristor- Zündschalter in der Anordnung gemäß Stand der Technik nach Fig. 2 und beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 8,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Die erfindungsgemäße Zündanordnung basiert auf einem Magnetgenerator, der gemäß Fig. 1 ein auf der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine drehfest angeordnetes Polrad P mit einem peripher angeordneten Magneten M umfaßt. Die Drehbarkeit bzw. Drehrichtung ist mit einem Pfeil angedeutet. An die Nord- und Südpol-Enden des Magnetes M ist je ein Polschuh N, S angebracht. Diese Magnetanordnung M, N, S wird mit jeder Umdrehung des Polrads P an einem Eisenjochkern K mit zwei Schenkeln vorbei bewegt. Dabei kann sich mit jeder Umdrehung einmal der magnetische Kreis mit dem Fluß F schließen, wenn die beiden Schenkel des Eisenjochkerns K jeweils einem der beiden Polschuhe N, S zumindest teilweise gegenüber liegen. Der bei geschlossenem, magnetischen Kreis dem Südpol S gegenüberliegende Schenkel ist vom Zündübertrager U5 und von der Triggerspule U2 umgeben, während der andere, dem Nordpol gegenüberliegende Schenkel von einer Ladespule U1 umgeben ist. Bei umlaufendem Polrad P wird in der Ladespule U1 wie auch in der Triggerspule U2 eine elektrische Spannung induziert.

Gemäß Fig. 2 wird die in der Ladespule U1 induzierte Spannung über einen Gleichrichter U3 zum Aufladen eines Zündkondensators U4 verwendet, welcher in Verbindung mit einem Zündübertrager U5 zur Erzeugung eines Zündfunkens in der Zündfunkenstrecke FU steht. Die zweite, in der Triggerspule U2 induzierte Spannung wird nach Gleichrichtung durch eine Diode D1 zum Laden eines Triggerkondensators C1 verwendet, der im gezeichneten Beispiel eine Kapazität von 220 nF aufweist. Dieser ist von der Kathode der genannten Gleichrichter- Diode D1 aus gegen Masse geschaltet. Parallel mit dem Kondensator C1 liegt an der Diode D1 ein gegen Masse geschalteter Spannungsteiler Rs, Rp mit den aus der Zeichnung ersichtlichen Wertebeispielen für zwei Ohmsche Widerstände. Eine Teilspannung zwischen dem ersten Spannungsteiler-Widerstand Rs und dem zweiten Spannungsteiler-Widerstand Rp wird einem Zündschalter U9 zugeführt, welcher der Entladung des aufgeladenen Zündkondensators U4 dient. Der Zündschalter U9, vorzugsweise mit einem Thyristor realisiert, läßt sich dann ansteuern, bzw. zum Entladen schließen, wenn am Spannungsteiler Rs, Rp eine ausreichende Ansteuerenergie zur Verfügung steht.

Gemäß Fig. 3 bestehen die in der Ladespule U1 und der Triggerspule U2 induzierten Spannungen jeweils aus einer negativen, einer positiven und einer nachfolgenden negativen Halbwelle. Durch die räumliche Anordnung der Ladespule 1 auf dem in Drehrichtung ersten Jochschenkel und der Triggerspule U2 auf dem in Drehrichtung zweiten Jochschenkel eilt der Spannungszug der Ladespule U1 gemäß Fig. 3 zeitlich dem der Triggerspule U2 voraus. Der jeweils nachfolgende, positive Spannungsimpuls von der Triggerspule U2 (oder auch von der Primärspule des Zündübertragers U5, wie gestrichelt angedeutet) aktiviert über die Drehzahlbegrenzungsschaltung U10, welche die genannte Diode D1, den Triggerkondensator C1 und den Spannungsteiler Rs, Rp umfaßt, den Zündschalter U9, wodurch der Zündkondensator U4 in kurzer Zeit in Wechselwirkung mit der, Primärspule des Zündübertragers U5 entladen wird. Hierdurch wird ein üblicherweise negativer Zündspannungs-Impuls erzeugt, welcher einen Zündfunken an der Zündfunkenstrecke FU der Zündkerze des Verbrennungsmotors ergibt.

In der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 gelangen die positiven Spannungsimpulse von der Triggerspule U2 über einen Spannungsteiler Rs und Rp zum Steueranschluß des Zündschalters U9. Parallel dazu wird der Triggerkondensator C1 aufgeladen. Dieser entlädt sich über den Spannungsteiler Rs, Rp, somit wird der Zündschalter U9 mit einem nach einer Exponentialfunktion abfallenden Steuerstrom auch noch nach dem Ende eines positiven Spannungsimpulses der Triggerspule U2 für die Zeit tein angesteuert. Bei Drehzahlen unterhalb einer maximal zulässigen Drehzahlgrenze (n < n__max) erscheint der Beginn einer nächsten positiven Ladespulenspannung nach dem Ende der vorausgegangenen Einschaltzeit tein. Der Zündschalter ist also zu diesem Zeitpunkt nicht mehr angesteuert. Bei Drehzahlen oberhalb einer maximal zulässigen Grenzdrehzahl n__max liegt der Beginn der jeweils positiven Spannungshalbwelle von der Ladespulenspannung U1 noch vor Beendigung der Einschaltzeit tein aufgrund der durch den Triggerkondensator bestimmten Zeitkonstante bzw. Verzögerung der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10. Eine Umdrehung des Polrades P wird nämlich in einer kürzeren Zeit zurückgelegt, wobei sich eine Zeitdauer tx zwischen dem Scheitelpunkt der jeweils positiven Triggerspannungshalbwelle und dem Beginn der positiven Halbwelle des jeweils nachfolgenden Halbwellenzugs der Spannung an der Ladespule U1 verkürzt. Der Zündschalter U9 ist also zu diesem Zeitpunkt (Beginn der positiven Halbwelle der Spannung der Ladespule U1) bei der Drehzahl n < n__max noch angesteuert. Der von der Ladespule U1 herrührende Ladestrom kann somit nicht in den Zündkondensator U4 fließen, sondern wird über die Schaltstrecke des Zündschalters U9 kurzgeschlossen bzw. entladen. Als Zündschalter U9 wird vorzugsweise ein Thyristor verwendet, welcher die Eigenschaft hat, dass er sich solange eingeschaltet hält, als ein von der Ladespule U1 herrührender Ladestrom über den vom Zündschalter U9 bewirkten Kurzschluß auf Masse fließt, selbst wenn kein von der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 herrührender Ansteuerstrom mehr fließt. Hierdurch bleibt bei aktiver Drehzahlbegrenzung immer die gesamte positive Halbwelle der Ladespule U1 über den Zündschalter U9 kurzgeschlossen, der Zündkondensator U4 wird nicht geladen und somit kein Zündspannungs-Impuls erzeugt. Entscheidend für die maximal zulässige Höchstdrehzahl ist das Ende der Einschaltzeit tein relativ zum Beginn einer positiven Ladehalbwelle von der Ladespule U1. Die Einschaltdauer tein ist festgelegt durch die Bauteile der Drehzahlbegrenzungsschaltung, nämlich des Triggerkondensators C1 und der Spannungsteiler-Widerstände Rp, Rs sowie durch die Empfindlichkeit des Steuereingangs des Zündschalters U9 und die Amplitude der in der Triggerspule U2 induzierten Spannung, welche die Ladespannung des Triggerkondensators C1 bestimmt. Die Steuerspannung, welche am Ansteuereingang beziehungsweise Gate des Zündthyristors anliegen muß, damit ein Gate-Ansteuer- beziehungsweise -Triggerstrom fließen kann, muß eine bestimmte Schwelle überschreiten. Je höher diese Schwellenspannung ist, desto leichter beziehungsweise früher unterschreitet der Ansteuerstrom die Trigger- beziehungsweise Durchschaltschwelle, und die Einschaltdauer tein wird kürzer.

Wegen weiterer Einzelheiten dieses bereits aus dem Stand der Technik bekannte Zündsteuerprinzips wird auf die oben genannten Patentveröffentlichungen EP 0 584 618 A2 und DE 196 45 466 A1 verwiesen.

In Fig. 4 sind die zeitlichen Ungenauigkeiten und Streuungen veranschaulicht, welche sich bei der Zündanordnung mit Drehzahlbegrenzung nach dem Stand der Technik (Fig. 1-3) ergeben. Vergrößert dargestellt ist der Verlauf des Steuerstromes Ig über die Zeit t am Steuereingang des Thyristor-Zündschalters U9 im Endbereich der Einschaltzeit tein (vgl. in Fig. 3 umkreister Bereich), wenn die Spannungsschwelle für das Durchschalten des verwendeten Thyristors in 50 mV-Schritten um ± 150 mV streut. Bei einer Empfindlichkeit von 1 µA Gate- Ansteuerstromes des Thyristors ergibt sich eine Schwankung A der Einschaltzeit tein bis zum Unterschreiten der 1 µA-Grenze von 765 µs. Das entspricht 15% bzw. ± 7,5% bei einer Periodendauer tp von 5 ms und einer Obergrenze für die maximal zulässige Drehzahl von 12000 Umdrehungen pro Minute. Die. Ursache für diese Schwankung ist, dass eine geringe Schwellspannungsänderung des Zündschalter-Thyristors U9 eine relativ starke Änderung der Stromverteilung zwischen dem Widerstand Rp des Spannungsteilers und dem Steuereingang des Thyristor-Zündschalters U9 verursacht. Zur Verbesserung ist es deshalb zweckmäßig, beim Spannungsteiler Rs, Rp den direkt mit Masse verbundenen Widerstand Rp hochohmig und den anderen Spannungsteiler-Widerstand Rs niederohmig zu wählen. Zudem kann eine möglichst hohe Ansteuerenergie eine Verbesserung erbringen, welche allerdings bei der Zündfunkenerzeugung wiederum fehlt.

Weiterhin streut der Einschaltstrom Ig des Thyristor-Zündschalters zwischen beispielsweise 1 µA und 200 nA. Dies ergibt zusätzlich eine Schwankung B von 312 µs, was 6,2% bei einer Periodendauer von tp = 5 ms entspricht. Ursache dafür ist, dass der für die Toleranz der Drehzahlbegrenzung relevante Bereich sich im Endbereich der Entladekurve des Triggerkondensators C1 befindet. Die Entladekurve verläuft an dieser Stelle entsprechend ihrem Charakter als Exponentialkurve sehr flach. Zwar würde eine höhere Ansteuerenergie bei gleichzeitig niederohmigerem, mit Masse direkt verbundenem Widerstand Rp des Spannungsteilers einen steileren bzw. zeitlich schnelleren Übergang von 1 µA zu 200 nA erbringen. Da eine Änderung der Widerstandswerte im Spannungsteiler Rp, Rs die aus den zeitlichen Schwankungen A, B herrührenden Toleranzen sowohl teilweise positiv als auch teilweise negativ beeinflußt, ist im Ergebnis keine Verbesserung erreichbar. Wie oben bereits angesprochen, bedeutet eine Erhöhung der Ansteuerenergie wegen den damit verbundenen Nachteilen für das Gesamtsystem der Zündung keine vorteilhafte Lösung.

Dem gegenüber wird nach der Erfindung zur Lösung bzw. Abhilfe vorgeschlagen, den für die Drehzahlbegrenzungsgenauigkeit entscheidenden Bereich des Gate- Ansteuerstroms für den Thyristor-Zündschalter zwischen 1 µA bis 200 nA in einen steileren Bereich der exponentiellen Entladekurve zu verlagern. Hierzu wird nach dem Erfindungsbeispiel in Fig. 5 eine Serien-Zenerdiode ZDs z. B. mit einer Zener-Durchbruchspannung von 24 V so zwischen dem Triggerkondensator C1 und dem Spannungsteiler Rs, Rp mit der Steuerstrecke für den Thyristor- Zündschalter U9 geschaltet, dass die am Triggerkondensator C1 anliegende Spannung um die Zener-Durchbruchspannung subtrahiert zum Spannungsteiler Rs, Rp gelangt. Dadurch wird der Thyristor-Zündschalter U9 von einem im relevanten bzw. kritischen Bereich zwischen 200 nA bis 1 µA zeitlich steiler bzw. schneller abfallenden Steuerstrom angesteuert, wodurch sich die Toleranzen der Drehzahlbegrenzung verringern und sich deren Genauigkeit erhöht. In diesem Zusammenhang ist eine Erhöhung des direkt mit Masse verbundenen Spannungsteiler-Widerstands Rp zweckmäßig, z. B. auf 22 kOhm, um mit geringeren Steuerströmen auszukommen: Gleichwohl erhöht sich dabei die Steilheit des Stromabfalles. Wie an sich bekannt, wird eine Zener-Diode in Sperrrichtung geschaltet bzw. "gespannt" und läßt erst oberhalb einer gewissen Schwellenspannung Strom kurzschlußartig durch.

Der gemäß Fig. 5 zum Triggerkondensator C1 parallel auf Masse geschaltete Parallelwiderstand Rpc dient zum Entladen des Speicherkondensators C1 unter die Zener-Durchbruchspannung der Serien-Zenerdiode ZDs. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft bzw. zweckmäßig, damit beim Unterschreiten der Zener- Durchbruchspannung die Entladekennlinie insbesondere im relevanten bzw. kritischen Bereich am Ende von tein nicht zu sehr abflacht. Der Parallelwiderstand Rpc ermöglicht ein Entladen des Triggerkondensators C1 unter die Zener- Durchbruchspannung.

Ein Vergleich des gattungsgemäßen Standes der Technik gemäß Fig. 1-4 mit dem Erfindungsbeispiel gemäß Fig. 5 ergibt folgende Unterschiede: Dem Triggerkondensator C1 ist ein Widerstand Rpc parallel auf Masse geschaltet.

Dieser bildet einen Entladewiderstand für den Triggerkondensator C1. Ferner ist zwischen dem Triggerkondensator C1 und dem Strompfad zum Ansteuereingang des Thyristor-Zündschalters U9 vor dem Serienwiderstand Rs des Spannungsteilers Rs, Rp die genannte Serien-Zenerdiode ZDs eingefügt. Bei positiv induzierter Halbwelle vom Magnetgenerator wird der Triggerkondensator C1 aufgeladen und entlädt sich nach einer Exponentialfunktion, wie auch nach dem Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird mit der Serien-Zenerdiode ZDs der flache Teil dieser Exponentialfunktion abgeschnitten. Allerdings weisen die zur Verwirklichung des Zündschalters U9 zur Verfügung stehenden Thyristoren einen Streubereich für den Gate Ansteuerstrom zwischen 1 µA und 200 nA auf, bei dem sie in den leitenden Zustand durchgeschaltet werden. Zur Erhöhung der Dynamik und Genauigkeit der Drehzahlbegrenzung soll der Bereich zwischen 1 µA und 200 nA in einem möglichst kurzen Zeitraum durchlaufen werden, damit sich die Schwankungen der Zündschalter-Ansteuerzeit und der Drehzahl-Obergrenze minimieren lassen. Der Parallelwiderstand Rpc auf Masse dient der Entladung des Ladekondensators innerhalb der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10. Die erfindungsgemäße Serien-Zenerdiode ZDs hat die Funktion, nur den steilen Bereich der exponentiellen Entladekurve des Triggerkondensators C1 in Wirkungsverbindung mit dem Ansteuereingang des Thyristor-Zündschalters U9 zuzulassen bzw. zum Thyristor auf der Basis der Zener-Durchbruchspannung durchzuschalten. Hierdurch wird erreicht, dass der Übergang zwischen 1 µA und 200 nA als Ansteuerbereich für den Thyristor-Zündschalter steiler ist und in kürzerer Zeit durchlaufen wird. Dadurch werden die Streuungen der Ansteuerzeit tein des Thyristor-Zündschalters U9 und die Zeitschwankungen der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 geringer.

Ein Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 6 zeigt, dass die zeitliche Breite beziehungsweise das Streu- oder Schwankungsband des Steuerstrom-Abfalls mit der erfindungsgemäßen Schaltung wesentlich geringer beziehungsweise schmäler wird als nach dem Stand der Technik. Dies ergibt sich auch aus der jeweiligen Zeitschwankung B in den Fig. 4 und 6. Ferner ist erkennbar, dass sich Spannungsschwankungen am (Gate-)Ansteuereingang um 150 Millivolt zeitlich beim Stand der Technik noch wesentlich stärker auswirken als nach der Erfindung. Dieser Effekt der Minderung der zeitlichen Ungenauigkeiten wird durch die Reihenschaltung mit der Serien-Zenerdiode ZDs erzielt, welche nur den steilen Spannungsabschnitt aufgrund des inne wohnenden Zenereffekts durchläßt. Die Verbesserungen durch die Erfindung sind aus den Kennlinien von Fig. 6 ersichtlich. Auch ein tabellarischer Vergleich des Einflusses der Streuung vom Trigger- beziehungsweise Gate-Ansteuerstrom Ig und von der Schwelle für Durchschaltspannung auf die erzielbare Drehzahlobergrenze in % (bezogen auf Periodendauer tp = 5 ms) verdeutlicht dies:

Durch das zusätzlich Bauteil ZDs kommen jedoch noch Streuungen der Zenerspannung von ± 1 V bei nominal 24 V dieses Bauteils dazu. Dieser Einfluß ist in Fig. 7 dargestellt. Bei 1 µA Triggerstrom ergibt sich eine zeitliche Schwankungsbreite von ± 2,7%. Hierdurch wird ein Teil des Vorteils der Erfindung aufgezehrt, wenn keine Zenerdioden mit eingeengten Toleranzen verwendet werden. Ursache für diesen Nachteil ist, daß bei einer höheren Zenerspannung ein höherer Spannungsanteil von der Spannung des Speicherkondensators subtrahiert wird, und somit die Steuerstrecke des Thyristors eine kürzere Zeit angesteuert wird.

Um das Problem der Streuung der ersten Serien-Zener-Diode anzugehen, wird in einer weiteren Ausführung der Erfindung entsprechend Fig. 8 durch eine weitere (Parallel)-Zenerdiode ZDp die Zeit-Schwankung aufgrund von Streuungen der Serien-Zenerdiode ZDs, kompensiert. Hierzu sind Serien- und Parallel- Zenerdioden ZDs, ZDp vom gleichen Typ und möglichst von der gleichen Fertigungscharge zu verwenden. Dies ist bei Verwendung der Zenerdioden aus nachfolgenden Positionen eines Bestückgurtes gegeben. Die Parallel-Zenerdiode ZDp ist zur Serien-Zenerdiode ZDs so geschaltet, daß beide zueinander in Serie und parallel zum Triggerkondensator C1 geschaltet sind, wobei die Parallel- Zenerdiode nach der ersten Serien-Zenerdiode ZDs auf Masse gelegt ist. Somit wird die maximale Ladespannung des Triggerkondensators C1 durch die Summe der Zenerspannungen von ZDs und ZDp bestimmt. Damit wird eine höhere Spannung am Speicherkondensator erzielt. Die Parallel-Zener-Diode ZDp gemäß Fig. 8 bestimmt die Spannung am Triggerkondensator C1, wenn die Serien- Zener-Diode ZDs durchgeschaltet ist.

In Fig. 9 ist der Einfluß der Streuung beider Zener-Durchbruchspannungen ZDs, ZDp um je ± 1 V auf die realisierte obere Grenzdrehzahl mit nur ± 0,18% wiedergegeben, so daß die Streuungen der Zenerspannung bei Verwendung von 2 Zenerdioden entsprechend Fig. 8 zu vernachlässigen sind. Die Kompensation beruht darauf, daß der Wert der Zenerspannung der Serien-Zenerdiode ZDs nicht nur die Ansteuerzeit des Thyristor-Zündschalters U9, wie oben beschrieben, während des Entladevorgangs mitbestimmt, sondern durch die Zusammenschaltung beider Zenerdioden ZDs und ZDp auch die Spannung, auf welche der Triggerkondensator C1 aufgeladen wird. Eine höhere Zenerspannung würde eine kürzere Ansteuerzeit des Thyristors erbringen. Da jedoch hierdurch auch eine höhere Ladespannung am Triggerkondensator C1 erreicht wird, welche eine Verlängerung der Ansteuerzeit bewirkt, kompensieren sich die Ansteuerzeit- Verkürzung und Verlängerung. Hierzu sind die Zenerdioden ZDs, ZDp zusammen mit einem ohmschen Strombegrenzungswiderstand RS1, der der Gleichrichterdiode D1 seriell nachgeschaltet ist und zum Ladeeingang des Triggerkondensators C1 führt, und der Triggerspule U2 so dimensioniert, daß bei Erreichen der oberen Grenzdrehzahl beide Zenerdioden beim Ladeende des Triggerkondensators C1 leiten. Dies hat weiterhin den Vorteil, daß Streuungen der Stärke des Magneten M, oder Schwankungen eines Luftspaltes L zwischen einem Eisenkern-Schenkel und dem Umfang des Polrads und somit des magnetischen Flusses F und damit einhergehend der Triggerspulenspannung die Ladespannung des Triggerkondensators C1 nur unwesentlich beeinflussen. Somit sind hierdurch Einflüsse auf die zugelassene obere Grenzdrehzahl zu vernachlässigen. Mittels des Strombegrenzungswiderstands RS1 wird der Strom aus der Triggerspule U2 begrenzt und somit die Energieaufnahme der Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 reduziert.

In Fig. 10 ist die Stromersparnis bzw. Energieersparnis veranschaulicht, die sich mit der Erfindung für die Drehzahlbegrenzungsschaltung erreichen läßt. Dort ist der gesamte Verlauf des jeweiligen Ansteuerstroms Ig für den Thyristor Zündschalter U9 über die Zeit aufgezeichnet. Der Strom Ig ist bei der Schaltung entsprechend der Erfindung, Fig. 8, wesentlich geringer, jedoch erfolgt, wie aus den Detailabbildungen Fig. 6, 7, 9 ersichtlich der Abfall des Steuerstromes Ig im relevanten Teil zwischen 1 µA auf 200 nA wesentlich steiler. Ein hoher, gemäß Fig. 10 10 Milliampere überschreitende Steuerstrom ist notwendig für die aus dem Stand der Technik bekannte Drehzahl-Begrenzungsschaltung nach Fig. 2. Größenordnungen niedriger dagegen ist der notwendige Steuerstrom Ig gemäß der Schaltung nach Fig. 8. Es wird nämlich erfindungsgemäß nur der steile Bereich der Entladungskurve am Speicherkondensator in der Drehzahl- Begrenzungsschaltung U10 verwendet. Der weniger steile Bereich wird von der oder den Zener-Dioden ZDs, ZDp unterdrückt. Diese prägen ihre konstante, jeweilige Zener-Spannung ein, die im Idealfall bei Verwendung von zwei typ- und chargengleicher Zener-Dioden exakt übereinstimmen (gleiche Herstellungscharge). Die Fig. 10 zeigt, dass trotz des um Größenordnungen niedrigeren Energiebedarfs die Dynamik der Drehzahl-Begrenzungsschaltung innerhalb des Streu-Bereichs für den Thyristor-Entlade- beziehungsweise Zündschalter U9 erheblich erhöht ist. Der Streu-Bereich des Thyristors wird aufgrund der erfindungsgemäßen Drehzahl-Begrenzungsschaltung U10 steiler durchfahren. Denn es wird ja mittels der Zener-Dioden nur der steile Bereich der Triggerkondensator-Entladekurve verwendet. Es wird also auch eine neue Verfahrensweise gemäß Erfindung eröffnet. Bei der Schaltung entsprechend der Erfindung wird ferner weniger Energie zum Ansteuern benötigt und somit weniger Energie dem Flußwechsel F für die Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 entzogen. Mit der Erfindung läßt sich der Triggerkondensator im Vergleich zum Stand der Technik auch leicht kleiner dimensionieren. Weiterhin kann mit der Erfindung eine erniedrigte Ladespannung von der Triggerspule U2 aus ausreichend sein.

Bei den oben beschriebenen Erfindungsbeispielen läßt sich mit der Serien- Zenerdiode ZDs der Zündschalter U9 erst ansteuern, wenn die Motordrehzahl so hoch ist, daß die Triggerspulenspannung U2 den Wert der Zener- Durchbruchspannung erreicht. Dies kann bei bestimmten Systemen dazu führen, daß der Motor schwieriger zu starten ist. Als Abhilfe wird entsprechend Fig. 11 ein Widerstand R in einem Parallelpfad zur Drehzahlbegrenzungsschaltung U10 angeordnet. Durch diesen Parallelpfad mit dem Widerstand R wird über eine analoge Oderschaltung U8 die positive Triggerspulenspannung dem Entladeschalter U9 zu dessen Betätigung wiederholt nahezu verzögerungsfrei zugeführt.

Wie an sich bekannt, fällt mit steigender Spannung an der Durchschaltstrecke des Thyristor-Zündschalters U9 und mit deren steigenden Steilheit der erforderliche Gate-Ansteuerstrom Ig, welcher zum Zünden des Thyristors führt. Bei Drehzahlen knapp unter der oberen Grenzdrehzahl steigt die Spannung am Zündkondensator U4 steil an, und diese liegt gleichzeitig an der Durchschaltstrecke des Thyristor- Zündschalters U9 an. Gleichzeitig unterschreitet der Ansteuerstrom Ig die Trigger beziehungsweise Zündschwelle für den Thyristor-Zündschalter U9 nur knapp. Da der obige Spannungsanstieg eine Verschiebung des Triggerstromes zu kleineren Werten ergibt, kann es leichter zum ungewollten Durchschalten des Thyristors während der Ladephase kommen. Dies führt zu einem Hochspannungspuls verringerter Amplitude zu einem verfrühten Zeitpunkt, z. B. in einer Drehlage von 60° vor dem oberen Totpunkt. Dies kann zu einem Funkenüberschlag an der Zündkerze FU führen. Weiterhin fehlt in diesem Fall der Hochspannungspuls im eigentlichen Zündzeitpunkt. Somit treten leicht Zündaussetzer knapp unterhalb der oberen Grenzdrehzahl auf. Bei Schaltungsaufbauten konnte ein starkes Streuen dieses Verhaltens festgestellt werden. Abhängig vom individuellen Thyristor und Thyristortyp wurde dies in einem Drehzahlband 0 und 300 Umdrehungen pro Minute unterhalb der Grenzdrehzahl festgestellt.

Zur Abhilfe wird in Weiterentwicklung der Erfindung die Schaltung nach Fig. 11 um einen Sperr-Schalter U11 ergänzt, um die Auswirkungen der Rückwirkungen der Spannung an der Durchschaltstrecke des Thyristor-Zündschalters auf dessen Einschaltempfindlichkeit zu verringern. Entsprechend der Erfindung wird der Schalter U11 oberhalb einer positiven Spannung an der Ladespule U1 von wenigen Volt, beispielsweise 10 Volt, geschlossen, so daß der von der Drehzahlbegrenzungsschaltung zum Thyristor geführte Gate-Ansteuerstrom vor dem Thyristor-Zündschalter U9 kurzgeschlossen wird. Die Funktion der Schwellwertentscheidung ist auch im beispielsweise als Schalttransistor realisierten Sperrschalter U11 implementiert. Jedenfalls wird die Spannungsschwelle so gewählt, dass ein Durchschalten des Thyristor- Zündschalters U9 während des Ladespannungsanstiegs an der Ladespule U1 (vgl. Fig. 3 - "Spannung Ladespule U1" und "Spannung Zündkondensator U4") nicht auftritt. Dabei ist der Sperrschalter jeweils nur während der positiven Ladehalbwelle von der Ladespule U1 beziehungsweise am Zündspeicher U4 eingeschaltet, und zwar wegen der Schwellwertfunktion beziehungsweise Ansprechschwelle kurz nach Beginn der Ladehalbwelle. War beim Beginn der Ladehalbwelle die Stromstärke am Ansteuereingang des Zündschalters U9 (im Beispiel Gate des Zündthyristors) zum Durchschalten nicht ausreichend, kann jedenfalls für die nachfolgende Dauer der Ladehalbwelle ein Durchschalten beispielsweise aufgrund erhöhter Empfindlichkeit der Zündschalter-Ansteuerung nicht mehr erfolgen, weil der Sperrschalter für den genannten Zeitraum eine Ansteuerung des Zündschalters U9 verhindert. Das Ende eines Zeitraumes tx, in dem der Zündschalter U9 vom Triggerspeicherelement beziehungsweise -kondensator C1 ansteuerbar ist, ist dadurch scharf festgelegt. Somit entfällt auch ein Drehzahlband mit einzelnen Aussetzern unterhalb der Drehzahlgrenze, wodurch die Drehzahlbegrenzung präziser einsetzt.

Bezugszeichenliste

P Polrad
M Magnet
N, S Polschuhe
K Eisenjochkern
F magnetischer Fluß
U5 Zündübertrager
U2 Triggerspule
U1 Ladespule
U3 Gleichrichter
U4 Zündkondensator
FU Zündfunkenstrecke/Zündkerze
D1 Diode
C1 Triggerkondensator
Rs, Rp Spannungsteiler
Rs Spannungsteiler-Widerstand
Rs2 Spannungsteiler-Widerstand
Rp Spannungsteiler-Widerstand
U9 Zündschalter
U10 Drehzahlbegrenzungsschaltung
tein Einschaltzeit
n__max

Grenzdrehzahl
tx Zeitdauer
Ig Steuerstrom
t Zeit
A Zeit-Schwankung
B Zeit-Schwankung
tp Periodendauer
ZDs Serien-Zenerdiode
Rpc Parallelwiderstand
ZDp (Parallel)-Zenerdiode
RS1 Strombegrenzungswiderstand
R Widerstand
U8 Oderschaltung
U11 Sperr-Schalter/Schalttransistor
Uzc Spannung, auf welche der Zündkondensator geladen wird
UL+ positive Ladespannung von der Ladespule U1 zum Laden des Zündkondensators
Utr+ positive Triggerspannung von der Triggerspule U2 zum Laden des Triggerkondensators im RC-Zeitglied
tx Zeit zwischen Entladebeginn des RC-Zeitglieds und Beginn der positiven Ladehalbwelle

Claims

1. Drehzahl-Schwellwertentscheider und/oder -Kippschalter, mit einer ersten (U1) und einer dazu phasenstarr versetzten zweiten Wechselspannungs quelle (U2), die jeweils abhängig von und in ihrer Frequenz proportional zur Drehzahl eines gemeinsamen Drehkörpers (P) erzeugt werden, und mit ei nem die Wechselspannungen abtastenden Triggerwerk (U2, U10) zur Aus gabe eines das Über- oder Unterschreiten einer vorbestimmten Drehzahl schwelle anzeigenden Steuersignals, wobei das Triggerwerk (U2, U10) ein Zeitgebermodul (U10), insbesondere RC-Zeitglied oder Monoflop, aufweist, und dieses Zeitgebermodul (U10) mit einem von einer der Wechselspan nungsquellen (K, U2) aus aufladbaren Triggerspeicherelement (C1) arbeitet, das über wenigstens einen Entladezweig (Rpc; Rs, Rp) zum Erzeugen des Steuersignals entladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Trigger speicherelement (C1) bei dessen Entladung ein Ansteuerstrom durch eine in Sperrrichtung vorgespannte Serien-Zenerdiode (ZDs) zum Ausgang für das Steuersignal geführt ist.

2. Anordnung zum Zünden einer Brennkraftmaschine insbesondere in hand geführten Arbeitsgeräten, insbesondere mit einem Drehzahl- Schwellwertentscheider und/oder -Kippschalter nach Anspruch 1, mit einem Magnetgenerator (P; N, S), der drehzahlabhängig Wechselspannungen in duziert und dabei ein Zündspeicherelement (U4) für Zündfunkenenergie elektrisch lädt, und mit einem die Wechselspannungen abtastenden Trig gerwerk (U2, U10) zum Betätigen eines das Zündspeicherelement (U4) in Wirkungsverbindung mit der Primärspule eines Zündübertragers (U5) entla denden Zündschalters (U9), wobei das Triggerwerk (U2, U10) ein Modul (U10) zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine aufweist, und dieses Drehzahlbegrenzungsmodul (U10) mit einem von einer Wechsels pannungsquelle (K, U2) des Magnetgenerators (P, N, S) aus aufladbaren Triggerspeicherelement (C1) arbeitet, das über wenigstens einen Entlade zweig (Rpc; Rs, Rp) zum Ansteuern und Betätigen des Zündschalters (U9) entladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Triggerspeicherelement (C1) bei dessen Entladung ein Ansteuerstrom durch eine in Sperrrichtung vorgespannte Serien-Zenerdiode (ZDs) zum Zündschalter (U9) geführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Entladezweig (Rpc; Rs, Rp), die jeweils parallel zum Triggerspei cherspeicherelement (U2) geschaltet sind, wobei einer der beiden Entlade zeige (Rs, Rp) wenigstens die Serien-Zenerdiode (ZDs) und der andere Entladezweig (Rpc) wenigstens einen Widerstand aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Entladezweig (Rs, Rp) als Spannungsteiler mit mehreren Widerstän den ausgeführt ist und die Serien-Zenerdiode (ZDs) aufweist, die in Serie mit wenigstens einem der Widerstände des zweiten Entladezweigs (Rs, Rp) einen Strompfad vom Triggerspeicherelement (C 1) zu einem Steuerein gang des Zündschalters (U9) bildet.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine zweite, gleichartige Parallel-Zenerdiode (ZDp), die in Sperrrichtung gegenüber dem Triggerspeicherelement (C1) derart geschaltet ist, dass eine Lade- bezie hungsweise Ausgangsspannung des Triggerspeicherelements (C1) auf die Summe der an den beiden Zenerdioden (ZDs, ZDp) abfallenden Zener- Durchbruchspannungen begrenzt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Serien- Zenerdiode (ZDs) und die Parallel-Zenerdiode (ZDp) zueinander in Serie auf Masse und/oder gemeinsam dem Triggerspeicherelement (C1) oder dem oder den Entladezweigen (Rpc; Rs, Rp) parallel geschaltet sind.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Strombegrenzungswiderstand (RS1), der dem Triggerspeiche relement (C1) und der vom Triggerwerk (U2, U10) abgetasteten Wechsels pannungsquelle (K, U2) zwischengeschaltet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strombegrenzungswiderstand (RS1) derart di mensioniert ist, dass mit Erreichen einer für die Brennkraftmaschine vorbe stimmten Grenzdrehzahl jeweils am Ende eines Ladezyklusses für das Triggerspeicherelement (C1) in der Serien- und der Parallelzenerdiode (ZDs, ZDp) sich jeweils die Zener-Durchbruchspannung einstellt.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Strombegrenzungswiderstand (RS1) einen Wert von mehr als 500 Ohm hat.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Triggerwerk (U2, U10, R) einen das Drehzahlbegren zungsmodul (U10) überbrückenden Parallelstrompfad (R) von der Wech selspannungsquelle (K, U2) zu einem Steuereingang des Zündschalters (U9) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein mit dem Steuer eingang unmittelbar verbundenes Durchlaßglied, insbesondere analoge ODER-Schaltung (U8), welches den Ausgängen des Drehzahlbegren zungsmoduls (U10) und des Parallelstrompfades (R) nachgeschaltet ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelstrompfad (R) mit einem ohmschen Widerstand realisiert ist.

13. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dem Ausgang des Drehzahlbegrenzungsmoduls (U10) zuge ordneten Sperrschalter (U11), der zum Sperren des Ausgangssignals des Drehzahlbegrenzungsmoduls (U10) von einer Wechselspannungsquelle (U1) des Magnetgenerators (P, N, S) ansteuerbar ist, die dem Laden des Zündspeicherelements (U4) dient.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperr schalter (U11) als Schwellwertschalter mit einer Ansteuerschwelle ausgebil det ist, die zum Ansprechen auf die Wechselspannungsquelle (U1) erst nach Erreichen eines vorbestimmten Spannungspegels und/oder Verstrei chen einer vorbestimmten Anstiegsdauer einer Ladehalbwelle der Wech selspannungsquelle (U1) eingestellt ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbe stimmte Spannungspegel und/oder die vorbestimmte Anstiegsdauer derart bemessen sind, dass eine Betätigung des Zündschalters (U9) durch das Drehzahlbegrenzungsmodul (U10) ermöglicht ist, bevor der Sperrschalter (U11) von der Ladehalbwelle der Wechselspannungsquelle (U1) betätigt wird.

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Spannungspegel und/oder die vorbestimmte Anstiegsdauer derart bemessen sind, dass eine etwaige vorherige Entladung des Zünds peicherelements (U4) bis zum Ansprechen des Sperrschalters ausreichend Energie für eine Zündfunkenbildung nicht ergibt.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrschalter (U11) zum Kurzschließen des Ausgangs des Dreh zahlbegrenzungsmoduls (U10) mit Masse angeordnet ist.