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Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein kapazitives Entladungszündungssystem,
wobei ein Ladekondensator derart geschaltet ist, dass Energie an die
Primärseite einer Zündspule (Transformator) in Synchronisation
mit der Umdrehung einer Motorkurbelwelle abgegeben wird.
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Beschreibung des Standes Technik
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Das
U.S. Patent 4,004,561 , betitelt
als "Zündungssystem", umfasst ein kapazitives Entladungszündungssystem,
bei welchem mehrfache Kondensatoren durch mehrfache Schalter derart
geschaltet werden, dass an die Primärseite einer Hochspannungsspule
aneinander gereihte, aufeinander folgende Impulse geliefert werden.
Das
U.S. Patent 5,429,103 ,
betitelt als "Hochleistungs-Zündsystem", umfasst Lade-
und Entladeimpulse eines Kondensators an die Primärseite
einer Hochspannungsspule. Die Impulse werden derart aufgeteilt,
dass die gedämpften Schwingungen der Spule vor dem nächsten
Impuls beträchtlich gedämpft werden. Das
U.S. Patent 5,754,011 , betitelt
als "Verfahren und Anordnung zur steuerbaren Erzeugung von Funken
in einem Zündungssystem oder ähnlichem", umfasst
das Entladen einer Mehrzahl von Kondensatoren unterschiedlicher
Größe an einer Zündspule durch überlappende,
teilweise überlappende oder nicht überlappende
Impulse, um eine gewünschte Wellenform in der Primärseite
zu erzeugen.
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Beschreibung der Erfindung
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, ein kapazitives Entladungszündungssystem
bereitzustellen, welches in der Lage ist, eine Zündfunkenentladung
zwischen den Zündkerzenelektroden zu erzeugen mit einem
höheren Durchschlagsspannungsvermögen, einem höheren
Sekundärstrom und einer Funkendauer, die viel länger
ist, als die typischer verwendeter Zündspulenarten.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin in der Lage zu sein,
die höhere Spannungsfähigkeit, den grösseren
Sekundärstrom und die verlängerte Funkendauer
einstellbar und selektiv zu gestalten oder zu verhindern, um eine
bestmögliche Zündkerzenlebensdauer zu erhalten.
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Wenn
die Motorarbeitsbedingungen ein höheres Spannungsvermögen,
größeren Sekundärstrom oder Funkendauer
erfordern, die zuvor von der kapazitiven Entladungszündungen
her nicht verfügbar sind, kann der modifizierte Funke hierzu
imstande sein. Das gestattet die Verwendung eines kapazitiven Funkenzündsystems
für ein weites Feld möglicher Zündungserfordernisse.
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Zusammenfassend
soll bezüglich der vorliegenden Erfindung ein kapazitives
Entladungs-(CD)-Zündungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine
angegeben werden. Das Zündsystem umfasst einen Ladekondensator
mit in Reihe zu diesem liegenden Dioden und eine Energieversorgung,
die in Reihe mit dem Ladekondensator und den Dioden verbunden ist.
Ein Zündtransforma tor besitzt Primär- und Sekundärwindungen.
Die Primärwindungen des Zündtransformators und
der Ladekondensator sind in Reihe über einen steuerbaren
Schalter verbunden. Eine Zündkerze ist in Reihe mit der
Sekundärwindung des Zündtransformators verbunden.
Die Verbesserung umfasst eine Schaltungsanordnung, die den steuerbaren
Schalter synchron zum Motor steuert derart, dass, wenn der Schalter
entladend wirkt, ein erster Impuls vom Ladekondensator an die Primärseite
der Zündspule bereitgestellt wird. Der Schalter wird zu
einem bestimmten Zeitpunkt, während die gedämpfte
sinusförmige Spannungswellenform, die durch den ersten
Impuls zur Vermeidung einer Gegenspannung ausgelöst wurde,
wieder geöffnet und dann wiederum geschlossen zur Entladung eines
Nachfolgeimpulses, um die gedämpfte Schwingung in der Zündungssekundärschaltung
zu verstärken. Der Nachfolgeimpuls wird zu einem bestimmten Zeitpunkt
oder Phase der Sekundärspannungswellenfarm durch den steuerbaren
Schalter und den Kondensator zugeführt, um die Spannung
zu verstärken, herrührend vom vorausgegangenen
"Ein"-Zustand des Schalters, der den ersten Impuls lieferte. Die
Anzahl der Zeiten, an denen der zweite Schalter wieder geöffnet
und geschlossen ist und die EIN-Zeitperioden, an denen der Schalter
geschlossen bleibt, können gesteuert werden, um das Durchschlagsspannungsvermögen
der Spule und/oder die Dauer und Amplitude des verlängerten
Zündstroms zu steuern.
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Vorteilhafterweise
veranlasst die Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter
den Schalter für eine variable Anzahl von Zeiten während
jedes Zündereignisses, bis ein Funkendurchschlag erfasst ist,
geöffnet und geschlossen zu sein. Vorteilhafterweise veranlasst
der steuerbare Schalter den Schalter für eine variable
Anzahl von Zeiten geöffnet und geschlossen zu sein bis
zu einer Maximalzahl während jedes Zündereignis ses,
begrenzt durch die höchst erreichbare Durchschlagspannung
für die Spule.
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Unter
Bezugnahme auf eine Ausführungsform veranlasst die Steuerschaltung
für den steuerbaren Schalter den Schalter geöffnet
oder geschlossen zu sein für eine variable Anzahl von Zeiten,
bis ein Funkendurchschlag gemessen wird, und die vom Motor geforderte
sekundäre Durchbruchspannung durch Zählung der
Anzahl der verstärkenden Primärimpulse bestimmt
wird, die vor der Messung des Durchschlagsereignisses gesendet wurden.
Vorteilhafterweise steuert die Steuerschaltung für den
steuerbaren Schalter den Schalter derart in einer einstellbaren
Weise, um das Ergebnis der Sekundärspannungserfassungsfunktion
zu verbessern.
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Unter
Bezugnahme auf eine Ausführungsform steuert die steuerbare
Schaltung den Schalter um die Zeitperiode festzusetzen, in welcher
der Schalter geschlossen bleibt, indem die Amplitude des verlängerten
Lichtbogenstroms des Funkens überwacht wird. Vorteilhafterweise
veranlasst die Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter
die Impulsfolge fortgesetzt zusätzliche Impulse auszusenden,
um den Sekundärstrom höher zu steuern bis zum
Erreichen eines gewünschten Sekundärstromniveaus.
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Unter
Bezugnahme auf eine Ausführungsform veranlasst die Steuerschaltung
für den steuerbaren Schalter die Impulsfolge für
die Steuerung des Schalters fortgesetzt zusätzliche Impulse
auszusenden, um den Sekundärstrom höher zu steuern
bis ein gewünschtes maximales Sekundärstromniveau
erreicht ist und dann das Senden der Impulse unterbricht, bis der
Strom auf einen Wert fällt, unterhalb eines gewünschten
minimalen Sekun därstromsniveaus, an dem die Impulse dann
wieder gesendet werden.
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Unter
Bezugnahme auf eine andere Ausführungsform veranlasst die
Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter die Impulsfolge
zur Steuerung des Schalters fortgesetzt zusätzliche Impulse
auszusenden, um den Sekundärstrom höher zu stellen,
bis ein gewünschtes maximales Sekundärstromniveau erreicht
ist und dann das Senden der Impulse unterbricht, bis der Strom auf
einen Wert unterhalb eines gewünschten minimalen Sekundärstromsniveaus fällt,
an dem die Impulse wieder gesendet werden, um eine gewünschte
Gesamtzeit der Zünddauer festzusetzen.
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Unter
Bezugnahme auf eine Ausführungsform arbeitet die Steuerschaltung
für den steuerbaren Schalter in einer geschlossenen Regelschleife durch
Messen des Verlaufs der Stromkreisparameter, wie der Sekundärspannung,
um die exakte Wellenform der Impulsfolge festzulegen, die an den
steuerbaren Schalter gesendet wird.
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Unter
Bezugnahme auf eine alternative Ausführungsform arbeitet
die Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter in einer
offenen Regelschleife unter Verwendung einer gespeicherten Speicherkarte,
um die exakte Wellenform der Impulsfolge festzulegen, die an den
steuerbaren Schalter gesendet wird.
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Unter
Bezugnahme auf eine alternative Ausführungsform legt die
Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter die Dauer
und die Amplitude des verlängerten Lichtbogenstromes des
Funkens fest, der unabhängig vom anfänglichen
Spannungsdurchbruch, der zur Erzeugung des Funkens benötigt
wird, gesteuert wird.
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Unter
Bezugnahme auf eine alternative Ausführungsform legt die
Steuerschaltung für den steuerbaren Schalter die Sekundärleistung
gegenüber der Zeitwellenform fest, um einen Funken zu erzeugen,
der eine gewünschte Energiehüllkurve besitzt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ausgestaltungen und andere Gegenstände und Vorteile werden
erkennbar anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den Zeichnungen, wobei:
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1:
veranschaulicht die Grundschaltung eines kapazitiven Hochspannungs-Entladungszündungssystems
mit einer Steuerschaltung zum Öffnen und Schließen
des Schalters zwischen dem Ladekondensator und der Zündspule
in Bezug auf eine Ausführungsform der Erfindung;
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2:
stellt ein Oszillografenbild dar, welches die offene Schaltung der
Ausgangsspannung einer Zündspule zeigt, die von einem ersten
Impuls und einem verstärkenden Impuls gesteuert wird, in Bezug
auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3, 4 und 5:
stellen Oszillografenbilder dar, welche die offene Schaltungsausgangsspannung
für eine Zündspule zeigen, die mit Bezugnahme
auf den Stand der Technik gesteuert wird;
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7 und 8:
stellen Oszillografenbilder dar, welche die offene Schaltungsausgangsspannung
für eine Zündspule zeigen, die von einem ersten
Impuls und mehrfachen verstärkenden Impulsen gesteuert
wird, in Bezug auf zusätzliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung;
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9:
stellt ein Oszillografenbild dar, welches den Sekundärstrom,
die Sekundärspannung und traditionelles Steuersignal für
den steuerbaren Schalter zeigt; und
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10 und 11:
stellen Oszillografenbilder dar, die den Sekundärstrom,
die Sekundärspannung und Steuersignale in Bezug auf eine
alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigen.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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In
Bezugnahme auf nunmehr 1 ist eine grundlegende kapazitive
Entladungsschaltung für eine Hochspannungszündung
dargestellt, die einen Ladekondensator (C1), eine Diode (D1) und
eine Energieversorgung umfasst, die in Reihe verbunden sind. Ein
Zündtransformator (TR1) besitzt Primär- und Sekundärwicklungen.
Die Primärwicklungen liegen in Reihe mit dem Ladekondensator
und einem steuerbaren Schalter (S1). Eine Zündkerze ist
in Reihe mit den Sekundärwicklungen des Zündtransformators
verbunden. Eine elektronische Steuerschaltung (EC1) steuert den
steuerbaren Schalter.
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Bezug
nehmen auf 2 arbeitet die elektronische
Steuerschaltung, als eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, in Synchronisation mit dem Motor und steuert die öffnenden
(leitend) und schließenden (nichtleitend) Zeitabschnitte
des Schalters derart, dass der Schalter (S1) anfänglich
geschlossen ist für eine Zeitperiode (T1), um Energie an die
Primärseite der Zündspule zu transferieren; der Schalter
(S1) wird dann geöffnet für eine zweite Zeitperiode
(T2); der Schalter (S1) wird wieder geschlossen für eine
Zeit (T3); und der Schalter (S1) wird für eine Zeitperiode
(T4) geöffnet und so weiter, um eine Impulsfolge zu schaffen,
die von der Steuerschaltung bestimmt wird. Der Schalter (S1) wird
derart gesteuert, dass er eine aufeinanderfolgende Reihe von Steuerimpulsen
liefert. Jede dieser individuellen Impulszeiten hat eine Dauer und
Abstände, die von der Steuerschaltung bestimmt wird. Die
Impulse werden zeitgenau ausgelöst immer dann zu erscheinen, wenn
es möglich ist die von den vorausgegangenen Impulsen herrührenden
Schwingungen der Spulensekundärspannung zu verstärken,
um das Durchschlagsspannungsvermögen des Zündtransformators
an der offenen Schaltung zu vergrößern.
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Die
elektronische Steuerschaltung kann einen programmierbaren Mikroprozessor
umfassen, der über Eingänge verfügt zur
Messung einer oder mehrerer Positionen in Bezug auf die Kurbelwellenumdrehung,
wie dem oberen Totpunkt des ersten Zylinders, einen Eingang zur
Messung des Stroms und/oder der Spannung im sekundärseitigen
Stromkreis von zumindest einem Zündtransformators und Ausgängen
zum Öffnen und Schließen eines oder mehrerer steuerbarer
Schalter.
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Vergleichsweise
illustriert 3 ein Oszillografenbild, welches
die typische Ausgangsspannung der offenen Schaltungsanordnung für
eine Zündspule zeigt, die in herkömmlicher Weise
gesteuert wird. Für einen Schalter S1 mit einer "EIN"-Zeit
von etwa 40 Mikrosekunden, erzeugt die Spule einen Ausgang von –30.000
Volt an der Zündkerze. Die Ausgangsspannung der Spule wird
von diesem Wert her nicht signifikant vergrößert
unabhängig von der "EIN"-Zeitdauer für den Schalter
S1, selbst wenn die Energie, welche an die Spule gesandt wird, sich
im direkten Verhältnis zur "EIN"-Zeit von S1 vergrößert.
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Wie
in 2 dargestellt wird die Ausgangsspannung um annähernd
30% vergrößert im Verhältnis zu Spulen,
die in herkömmlicher Weise gesteuert werden. Die vergrößerte
Ausgangsspannung ist um etwa 10.000 Volt höher als die
mit herkömmlichen Steuerungen erreicht werden kann bei
keiner der getesteten Eingangsenergien. Die Primärseite
wurde versorgt durch einen Kondensator, der in allen Fällen bis
185 Volt geladen wurde.
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4 stellt
weiterhin vergleichsweise ein Oszillografendisplay dar, welches
die typische Ausgangsspannung der offene Schaltungsanordnung einer
Zündspule zeigt, die in herkömmlicher Weise gesteuert
wird, mit einer "EIN"-Zeit für den Schalter S1, vergrößert
bis etwa 80 Mikrosekunden, um die Eingangsenergie zu vergrößern,
die von der Spule bereitgestellt wird. Es ist bemerkenswert, dass
es keine signifikante Vergrößerung der Ausgangsspannung der
Zündspule gibt; diese beträgt weiterhin etwa 30.000
Volt. Weiterhin ist ein "Buckel" in der sekundärseitigen
Spannungswellenform bemerkenswert, worauf später nochmals
Bezug genommen wird.
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Weiterhin
ist in 5 ein vergleichsweises Oszillografendisplay dargestellt,
welches die typische Ausgangsspannung der offenen Schaltungsanordnung
für eine Zündspule darstellt, die in herkömmlicher
Weise gesteuert wird, mit der "EIN"-Zeit für den Schalter
S1, die auf etwa 100 Mikrosekunden vergrößert
wird (250% Vergrößerung von 3)
mit keiner signifikanten Vergrößerung in der Ausgangsspannung
der Zündspule. Die maximale Ausgangsspannung der offenen
Schaltungsanordnung beträgt etwa –30.000 Volt.
Ebenfalls bemerkenswert ist die Vergrößerung der
Amplitude des zweiten "Buckels" in der sekundärseitigen
Spannungswellenform. Die konventionelle Steuerung der Spule beruht
bis zu gegenwärtig akzeptierten Technikergebnissen auf
einer maximalen Spulenausgangsspannung bei einer gegebenen Versorgungsspannung,
unabhängig vom Verbrauch der Eingangsleistung, wie vom
Schalter S1 "EIN"-Zeit gesteuert.
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Es
ist allgemein anerkannt, dass die maximale Ausgangsspannung der
Spule begrenzt wird durch die Primärspannung und dem Windungsverhältnis
von Primär- und Sekundärwindungen. Es soll gezeigt
werden, dass dies nicht der Fall ist.
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Durch Änderung
des Steuersignals für S1 hin zu einer Impulsfolge von zwei
Impulsen zu einer spezifischen Zeit anstelle eines Impulses, wie
in 2 dargestellt, wird die Ausgangsspannung der Spule auf
eine höhere Spannung gesteuert, als in den 3, 4 oder 5 gezeigt
(–40.000 Volt gegenüber - 30.000 Volt). Obgleich
die kumulative "EIN"-Zeit des Schalters S1, wie in 3 gezeigt,
nur geringfügig (etwa 50 Mikrosekunden) größer
ist als in 2 und weit geringer als die
"EIN"-Zeit für S1, wie in 4 gezeigt
(etwa 80 Mikrosekunden), ist die Spulenausgangsspannung größer.
Die Energie, die auf der Primärseite verbraucht wird, ist
jedoch geringer im selben Verhältnis zur "EIN"-Zeit des
Schalters S1.
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Basierend
auf der Beobachtung der Wellenform von 4 wird der
nacheilende Teil der Steuerung, die vom Schalter S1 bereitgestellt
wird, vergeudet, da keine Vergrößerung in der
Spannung erkennbar ist während oder nach dem Hinzufügen.
In der Tat wird die erste positive Welle der sekundärseitigen Wellenform
eliminiert und die erste negative Welle in der Amplitude reduziert.
Im Wesentlichen leistet der verlängerte Impuls nach dem
ersten Übergang Gegenarbeit.
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Bezugnehmend
auf 6 führt ein Wechsel des Steuersignals
für den Schalter S1 zu einer Impulsfolge von drei Impulsen – in
Anlehnung an die vorliegende Erfindung – anstelle eines
einzelnen Impulses dazu, dass die Ausgangsspannung der Spule auf
48.000 Volt gesteuert wird, obgleich die kumulative "EIN"-Zeit des
Schalters S1 nur etwa 70 Mikrosekunden beträgt. Die Eingangsenergie
wird um etwa 75 und die Ausgangsspannung um 60 vergrößert
im Vergleich zu den herkömmlichen Steuermethoden. Die vergrößerte
Ausgangsspannung ist um etwa 18.000 Volt höher als dies
mit herkömmlichen Steuerungen erlangbar ist, erreicht bei
jeder Eingangsenergie mit der primärseitigen Versorgung
von 185 Volt. Gleichfalls ist die verbrauchte Eingangsenergie noch geringer
als die der Techniken, wie sie in 5 gezeigt
sind.
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Unter
Bezugnahme auf 7 vergrößert
zusätzliche Energie, die der Spulenprimärseite
zu einem bestimmten Zeitpunkt oder Phase der sekundärseitigen
Wellenform hinzugefügt wird, die Ausgangsspannung der Spule.
Wie in 5 gezeigt, vergrößert derselbe
Wert der Energie (S1 "EIN"-Zeit 100 Mikrosekunden), der als Einzelimpuls
ohne Bezug auf den Zeitpunkt oder die Phase der sekundärseitigen Wellenform
hinzugefügt wird, überhaupt nicht die Spulenausgangsspannung.
Die gesamte "EIN"-Zeit des Schalters S1 in 7 ist gleich
der gesamten "EIN"-Zeit von S1 in 5, hingegen
ist die maximale Ausgangsspannung der Spule signifikant höher (mindestens –51.000
Volt gegenüber –30.000 Volt). An diesem Punkt
ist die verbrauchte Eingangsleistung gleich der im Fall von 5.
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Nochmals
Bezug nehmend auf 7 vergrößert
die Steuerenergie, die der Spulenprimärseite zu einer Zeit
oder einem Phasenwinkel der sekundärseitigen Wellenform
wie oben gezeigt hinzugefügt wird, erheblich das Ausgangsspannungsvermögen der Spule.
Diese vergrößerte Spannung ist ein Ergebnis der
Steuerung der Spule mit einem gepulsten Signal, wobei jeder Impuls
den sekundärseitigen Effekt des vorausgegangenen Impulses
verstärkt. Dieses Verhalten ist gleich der einer RLC-Schaltung
bei Resonanzbedingung, obgleich die aktuellen Anforderungen für
eine wirkliche Resonanzschaltung auf der Spulensekundärseite
nicht erfüllt sind.
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7 etabliert,
dass es möglich ist eine gegebene Spule mit einer Folgen
von zeitlichen Impulsen zu steuern, welche das Spannungsvermögen
der offenen Schaltung in die Lage versetzt, sich zu vergrößern
als Ergebnis jedes einzelnen Impulses. Das gestattet eine Spule,
die von ihrer Bauart bedingten Grenzen und der physikalischen Konstruktion
(Windungsverhältnis) her vorher nicht in der Lage war eine
Spannung, welche für die sekundärseitige Durchbruchspannung
des Funkens gefordert ist, zu erreichen und fortsetzend zu betreiben,
selbst wenn jetzt vielleicht viel höhere Sekundärspannungen durch
den Motor gefordert werden. Mögliche Fälle für die
Forderung nach höherer Spannung für den Motor könnten
in abgenutzten Zündkerzen, schlechter Kraftstoffqualität,
verändertem Luft-/Kraftstoffverhältnis, höherer
Motorlast und einem vergrößerten Zylinderdruck
zum Zeitpunkt des Zündfunkens bestehen.
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Eine
Zündungsdiagnostik kann durch Messen des sekundärseitigen
Stromes und Zählen der Anzahl der Steuerimpuls von S1 erfolgen.
Da jeder Impuls die Ausgangsspannung vergrößert,
kann die aktuell geforderte Durchbruchspannung zwangsläufig
durch die Zählung der Steuerimpulse identifiziert werden,
die notwendig sind, um einen sekundärseitigen Stromfluss
zu ermöglichen. Zusätzlich kann ein sicherer Spielraum
für die Arbeitsspannung und Energie leicht aufrechterhalten
werden da durch, dass zumindest immer ein Impuls mehr nach dem die Durchbruchspannung
bewirkenden Impuls gesendet wird. Da die Anzahl der Impulse, die
erforderlich sind, um die sekundärseitige Durchbruchspannung
zu bewirken, proportional der Durchbruchspannung ist, und die Spannungsanforderung
der Zündkerze ein Indikator für die Bedingung
der Zündkerzen ist, kann das Erfordernis auf Ersatz der
Zündkerze leicht ermittelt werden.
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Anstelle
der Messung des sekundärseitigen Stromes kann das Auftreten
des Funkendurchschlags ebenfalls durch eine Messanordnung des sekundärseitigen
Spannungszusammenbruch auf einen geringeren Pegel ermittelt werden,
der über verschiedene Wege gemessen werden kann, wie z.
B. durch kapazitive oder transformatorische Kopplung auf eine Niederspannungsschaltung.
Da die Durchschlagsspannung nur mit einer begrenzten Lösung durch
Zählen der Impulse im Beispiel von 2 festgestellt
werden kann (etwa 10.000 Volt), kann eine Serie kleinerer Steuerimpulse
an S1 hinsichtlich einer besseren Lösung dieser Spannung
verwendet werden.
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Eine
zusätzliche unabhängige Verfeinerung der Feststellung
des sekundärseitigen Spannungsdurchbruchs der Spule kann
ebenfalls geschaffen werden, da die Zeitverschiebung des Zusammenbruchs
nach dem Einsetzen jedes der Steuerimpulse ebenfalls proportional
ist zur aktuellen Spannung, die bis zu diesem Moment erreicht wird.
Zum Beispiel beträgt die führende Spitze der zweiten
Impulse plus 7,5 Mikrosekunden der Verschiebung zum früheren Spannungsdurchbruch –35.000
Volt, wie in 7 dargestellt.
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In
einer Schaltungsanordnung des in 7 dargestellten
Typs ist es ebenfalls möglich, den Spannungszusammenbruch
durch Messung des Spannungsabfalls über dem Ladekondensator
zu bestimmen, wie er sich als ein Ergebnis der kumulativen primärseitigen
Steuerimpulse, bevor deren Energie den sekundärseitigen
Zusammenbruch bewirkt, ereignet. Je größer der
Spannungsabfall über dem Ladekondensator ist, desto größer
ist das Spannungsverlangen.
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Bezug
nehmend auf 9 hat der sekundärseitige
Strom, der von einem herkömmlichen Steuersignal an den
Schalter S1 herrührt, eine Wellenformgestalt, welche näherungsweise
einem Dreieck entspricht. Die Leistung (Watt), die von der Spule
an die Last bereitgestellt wird, ist gleich dem sekundärseitigen
Strom multipliziert mit der sekundärseitigen Spannung in
der Zeit, in welcher der Strom über die Funkenstrecke fließt.
Die Energie (Joules), die an die Funkenstrecke geliefert wird, entspricht
dem Integral in Bezug auf die Zeit der Leistungswellenform. Eine Formel,
die zur Bestimmung des Funkenenergie in Joules verwendet werden
kann, ist; Espk = ((1/2 (Vspk Max – Vspk
Min)) + Vspk Min) × (1/2 Ispk Spitze) × (Funkendauer),
wobei
Espk in Joules, Vspk in Volt, Ispk in Ampere und die Funkendauer
in Sekunden angegeben sind.
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Bezug
nehmend auf 10 können mehrfache
Steuerimpulse am Schalter S1 dazu genutzt werden, um die Energie
mehrmals zu vergrößern. Was ebenfalls gesehen
werden kann ist, dass das Timing der Impulse von S1 zur Steuerung
der Wellenform der sekundärseitigen Stromwellenform gegenüber der
Zeit verwendet werden kann. Die Form des VI Integrals in Bezug auf
die Zeit entspricht der Form der „Energiehüllkurve"
der Funkenwellenform. Die Energiehüllkurve verschiedener
Funkenwellenformen kann verwendet werden, um ein Referenzsystemwerk
zu schaffen, um den aktuellen Energieübertragungsprozess
verschiedenartiger Funken zum Gemisch zwischen den Elektroden in
Korrelation zu bringen. Es ist wichtig festzustellen, dass das Konzept
der Energiehüllkurve die Messung und Steuerung von beidem
erlaubt, der Größe und dem Zeitverhalten des Energietransfers
an das Gemisch.
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Bezug
nehmend auf 11 ist die Steuerung der sekundärseitigen
Stromwellenform durch Pulsen des Schalters S1 zeitkritisch und es
können leicht sehr kleine Wechsel in der Form der "Energiehüllkurve",
die an die Funkenstrecke geliefert wird, hergestellt werden.
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Da
die aktuelle Energiehüllkurve das Integral aus der Leistung
(dem Produkt der sekundärseitigen Spannungs- und Stromwellenform)
ist und da die sekundärseitige Spannungswellenform nahezu
konstant bleibt über die interessierende Zeitperiode, ist es
möglich zu sagen, dass die Form der Energiehüllkurve
sich in direkter Weise zur Form der sekundärseitigen Stromwellenform
in Bezug auf die Zeit verhält.
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Der
Anmelder wünscht es nicht, sich auf irgendeine einzelne
technische Verfahrensweise einzuschränken, so ist es offensichtlich,
dass selbst dann, wenn kein diskreter Kondensator im sekundärseitigen
Stromkreis der Zündspule existiert, parasitär verteilte
Kapazitäten der Spulenwicklung, das zur Zündkerze
führende Kabel und die Zündkerze als Kondensator
für eine zeitweise Energiespeicherung wirken können,
während der Zeit zwischen den Impulsen vor dem Durchbruch.
Diese "Spule" wird extern bei nahezu Resonanzbedingungen gesteuert durch
eine Technik, die sich auf eine erzwungene Resonanz bezieht. Bei
erzwungener Resonanz wird die erzwungene Funktionsfrequenz derart
ausgewählt, dass sie sich in der Nähe der natürlichen Frequenz der
Spule befindet, so dass diese versucht, in Resonanz zu gelangen.
Die erzwungene Funktion fügt primärseitige Steuerenergie
zum jeweiligen richtigen Moment während der sekundärseitigen
Abschwingperiode zu, so dass der sekundärseitige Spannungswechsel
verstärkt wird. Das erlaubt, dass die Spannungsamplitude
der Spulensekundärwindungen immer größer
und größer wächst. Es sind vorausgehend
abgestimmte Schaltungen für die Verwendung in Zündsysteme
vorgeschlagen worden, die aufbauten auf eine sorgfältige
Auswahl der Komponenten, die in kritischer Weise verbunden wurden
und einen diskreten Kondensator enthielten. Die Methode, die in
diesem System verwendet wird ist in der Lage selbst dann zu arbeiten,
wenn die sekundärseitigen Schaltungsparameter weit variieren.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Mittel verwendet,
um jede Spule in einer Weise zu steuern, die das Vergrößern
der Spannung bewirkt, entweder basierend auf dem gemessenen Verhalten
der Sekundärseite (geschlossener Steuerkreis) oder basierend
auf der Verwendung bestimmter vordefinierter Steuermuster der primärseitigen
Impulse, die in einer Speichereinrichtung gespeichert sind (offener
Steuerkreis).
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Nachdem
ich meine Erfindung mit dem Detail und der Besonderheit, die das
Patentgesetz fordert, beschrieben habe, soll in den folgenden Ansprüchen der
durch die Patentschrift gewünschte Schutz fortgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4004561 [0002]
- - US 5429103 [0002]
- - US 5754011 [0002]