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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Zündverfahren für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Form von Kleinmotoren. Dabei wird von einer Spuleneinrichtung und einem Polrad oder Magnetgenerator Gebrauch gemacht, die sich synchron zur Maschine drehen. Das resultierende Magnetfeld durchflutet zeitweise die Spuleneinrichtung, worin pro Umdrehung eine Folge von Magnetflussänderungen erzeugt wird. Daraus wird eine Folge entsprechender Wechselspannungs-Halbwellen in der Spuleneinrichtung induziert, die zum Laden eines Zünd-Energiespeicherelements, insbesondere eines Zündkondensators, verwendet werden. Durch Betätigen eines Zündschalters über die Primärspulenwicklung eines Zündübertragers wird das Energiespeicherelement unter Auslösung eines Zündfunkens entladen.
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Zur Steigerung der aus dem Zündübertrager bzw. dem Energiespeicherelement (Zündkondensator) erzielbaren Zündspannung und Zündenergie lassen sich aus dem Stand der Technik diverse Möglichkeiten entnehmen: Man könnte versuchen, bestehende Zündübertrager (Primär- und Sekundärspule) zu optimieren, wofür allerdings neue Herstellungswerkzeuge erforderlich wären; und bei bestehenden Systemen erzielbare Synergieeffekte würden wegfallen. Denkbar wäre auch eine Verringerung des Ohmschen Spulen-Widerstandes durch Steigerung des Kupferanteils der Lade-, Primär- und Sekundärspulen, jedoch mit dem Nachteil an Mehrkosten, erhöhten Gewichts und notwendiger Vergrößerung des Bauraums. Ferner könnte man die magnetische Flussdichte des im Magnetgenerator oder Polrad verwendeten Dauermagneten steigern, allerdings mit dem Nachteil eines teureren Herstellungsprozesses beim Polrad, wobei dem Aufmagnetisieren technisch-physikalische Grenzen gesetzt sind. Ein anderer Verbesserungsweg könnte in der Optimierung des Magnetkreises im Polrad bestehen, was jedoch einen aufwendigen Analyseprozess erfordert. Auch eine Vergrößerung des Eisenkerns mit dem Effekt, dass mehr inhomogene Anteile des magnetischen Flusses gebündelt werden, wäre realisierbar, allerdings mit dem Nachteil des erhöhten Einsatzes an Eisen und des damit verbundenen, erhöhten Mehrgewichts. Der Einbau zusätzlicher Energiespeicher, wie zum Beispiel Akkumulatoren, würde ebenfalls den Aufwand erhöhter Kosten mit sich bringen.
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Zur Energiemaximierung lehrt die Patentschrift
DE 22 51 390 , die Lade-Generatorspule derart zu gestalten, dass ihre Impedanz beim Zunehmen der Maschinendrehzahl größer wird und den Spannungsabfall in der Spule vergrößert. Damit wird auch die Ladungsspannung für den Zünd-Kondensator vergrößert bzw. maximiert. Die Generator- bzw. Ladespule besitzt eine erste Kondensator-Ladungswicklung, die bei niedrigeren Maschinendrehzahlen ein größeres Ausgangssignal erzeugen kann, und eine Kondensatorladungswicklung für höhere Drehzahlen mit stärkerem Drahtdurchmesser und einer kleineren Anzahl an Windungen als die erstgenannte Wicklung, um ein stärkeres Ausgangssignal bei höheren Maschinendrehzahlen zu erzeugen. Beide Wicklungen sind in Serie geschaltet, so dass der Zündkondensator bei niedrigen Maschinendrehzahlen hauptsächlich durch die erstgenannte Ladungswicklung für langsamen Maschinenlauf geladen wird, während er bei höheren Maschinendrehzahlen hauptsächlich durch die zweitgenannte Ladungswicklung geladen wird. Im erstgenannten Fall – langsamer Maschinenlauf – liefert die erstgenannte Ladungswicklung ihre Energie allerdings über die zweite Schnelllauf-Kondensatorladungswicklung, während bei hohen Maschinendrehzahlen der Zündkondensator direkt durch die entsprechende Schnelllauf-Kondensatorladungswicklung geladen wird. Die beiden Ladungswicklungen einerseits für Langsamlauf und andererseits für Schnelllauf sind auf getrennten Eisenkernen aufgebracht, woraus sich eine Entkopplung der jeweiligen magnetischen Flüsse bzw. magnetischen Spannungen ergibt.
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Die Druckschrift
DE 29 22 454 C2 lehrt, zur Erzeugung der Ladespannung drei in Reihe geschaltete Ladespulen über einen Gleichrichter mit einem Zündkondensator zu koppeln. Durch die jeweilige Anordnung der Ladespulen auf einen je eigens zugeordneten Eisenkern wird auch hier eine Entkopplung der Magnetflüsse und magnetischen Spannungen erzielt. Eine ähnliche Entkopplung über separate Eisenkerne oder Eisenschenkel für Kondensator-Ladespulen ergibt sich auch aus den Druckschriften
US 4 150 652 ,
US 4 879 486 und
US 4 418 677 . Nach letzterer werden Zündspulen für hohe und niedrige Maschinengeschwindigkeiten auf separaten Polschenkeln angeordnet, die von einem gemeinsamen Statorkern radial vorspringen.
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Ein Kondensatorentladungs-Zündsystem der Eingangs genannten Art ergibt sich aus der
DE 30 03 237 C2 . Dort wird eine Spuleneinrichtung mit Primär- und Sekundärwicklungen und zwei getrennten Ladespulen für den Zündkondensator beschrieben. Von den beiden Ladespulen ist die eine am äußeren und die andere am inneren Ende eines gemeinsamen Schenkelabschnitts angeordnet, der Teil eines aus einzelnen Blechen aufgebauten ferromagnetischen Kerns in U-Form ist. Die beiden Ladespulen sind ausgangsseitig über jeweilige Sperrdioden parallel geschaltet, und beide sind mit dem Zündkondensator parallel gekoppelt. Der Ladeteil der Spuleneinrichtung setzt sich somit aus zwei getrennten Teilen zusammen, die auf entgegengesetzten Seiten der Wicklungen der Zündspule angeordnet sind. Die Ladespule auf dem äußeren Ende des Schenkelabschnitts hat eine größere Anzahl an Windungen, zum Beispiel 3000 Windungen, während die andere Ladespule auf dem inneren Ende des Schenkelabschnitts eine erheblich kleinere Anzahl von Windungen, zum Beispiel 600 Windungen, aufweist. Mit zunehmenden Drehzahlen neigt der induzierte Spannungslevel der am äußeren Ende angeordneten Ladespule höherer Windungszahl dazu, zurückzugehen, so dass im Zündkondensator nur eine zu niedrigere Spannung gespeichert werden würde. Bei solchen hohen Drehzahlen ergänzt dann die parallel geschaltete, andere Ladespule niedrigerer Windungszahl am inneren Ende des Schenkelabschnitts diesen Spannungsverlust, so dass der Zündkondensator innerhalb eines vergrößerten Bereichs von Motordrehzahlen auf eine gleichmäßige Spannung aufgeladen werden kann. Durch die räumliche Trennung beziehungsweise die Anbringung der jeweiligen Spulenwicklungen auf unterschiedlichen, räumlich entfernten Abschnitten des Spulenkörpers ergibt sich auch hier die dabei notwendige Entkopplung der magnetischen Spannungen und Flüsse, so dass die beiden Ladespulen nicht einheitlich von einem gleichen magnetischen Fluss durchflutet sind.
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Aus der
EP 2 042 727 A1 ist es bekannt, während eines Stopp- und Auslaufvorgangs und/oder des Stillstandes der Brennkraftmaschine eine Entladung des Energiespeichers zu verhindern und/oder dessen Aufladung zu betreiben, so dass für den nächsten Maschinenstart ein geladener Energiespeicher zur Verfügung steht, so dass ein nur minimaler Hub und ein nur geringer Kraftaufwand am Anwerfseil erforderlich ist, um die Maschine in den Betriebszustand zu versetzten.
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Aus der
DE 10 2007 060 214 A1 ist es bekannt, sowohl eine Primärteilspule als auch die gesamte Primärspule unabhängig voneinander zu schalten, wobei zur Ansteuerung der Zündspulenanordnung zunächst die komplette Primärspule und anschließend die Primärteilspule angesteuert wird.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst hohe Aufladung des Zündkondensators gleichmäßig über einen großen Maschinen-Drehzahlbereich bei verminderten Herstellungskosten, verkleinertem Bauraum und kompakter Bauweise zu erreichen. Zur Lösung wird auf das im Anspruch 1 angegebene, elektrische Zündverfahren und das im Anspruch 9 angegebene Magnetzündmodul verwiesen. Vorteilhafte, optionale Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
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Das Erfassen beziehungsweise Identifizieren bestimmter Wechselspannungs-Halbwellen und die Drehzahlermittlung bei Magnetzündmodulen mittels elektronischer Steuerungen, nämlich Mikrocontroller, ist an sich in der Fachwelt bekannt (vgl.
DE 102 32 756 A1 ).
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn mehrere induktive Ladeelemente, beispielsweise Spulenwicklungen, mit ihren Endanschlüssen direkt hintereinander (in Serie) oder in paralleler Schaltungsahnordnung, vorzugsweise auf einem gemeinsamen Abschnitt oder einer gemeinsam Kammer eines Spulenkörpers, verschaltet werden, so dass sie vom selben magnetischen Fluss durchflutet werden.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für unterschiedliche Drehzahlbereiche zwei separate Ladespulen unterschiedlicher Windungszahlen oder Induktivität einzusetzen, die augrund ihrer räumlich getrennten Anordnung voneinander von unterschiedlichen magnetischen Flüssen durchsetzt sind.
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Dem gegenüber liegt eine optionale Ausbildung der Erfindung darin, dass zum Variieren oder zur Beeinflussung der Induktivität oder Impedanz des Ladespulenkreises ein oder mehrere Schaltmittel in Form von aktiven elektronischen Bauelementen eingesetzt werden, welche direkt mit der Ladespule oder einem Verbund mehrerer Ladewicklungen oder -spulen gekoppelt sind. Insbesondere lässt sich mit dem oder den Schaltmitteln die Induktivität oder Windungszahl beeinflussen, variieren oder beeinflussen, indem bestimmte Ladewicklungen aktiviert bzw. zugeschaltet oder deaktiviert bzw. abgeschaltet werden. Damit ist ein einfacher Weg eröffnet, mit nur einer einzigen Ladespule oder einem einzigen Verbund direkt zusammenhängender Spulenwicklungen, vorzugsweise eng aneinander liegend jeweils auf nur einem einzigen Abschnitt oder einer einzigen Kammer des Ladewickelkörpers, die Windungszahl oder Induktivität an die jeweils vorherrschende Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im Sinne einer Optimierung des Energieinhaltes des Zündkondensators und der Energieausbeute anzupassen. Das elektromagnetische Verhalten der Ladeelemente, beispielsweise einer Ladespule mit Wicklungs-Zwischen- und -Endabgriffen oder des Ladespulenverbunds, kann so auf die Erfordernisse des Zündbetriebs hin optimiert werden, insbesondere wenn man mittels der Schaltmittel zwischen jeweils geeigneten Windungszahlen hin- und herschaltet.
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Ein erzielter Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich mit nur einem Ladeelement, vorzugsweise einer einzigen Ladespule mit zusätzlichen Wicklungsabgriffen zwischen den Endabgriffen der Spulenwicklung und vorzugsweise auf nur einem Spulenkörper oder Spulenkörperabschnitt, ein kompaktes, kosteneffizientes und leistungsstarkes Magnet-Zündmodul herstellen lässt. Dabei kann die Standard-Bauform und damit die Kompatibilität für die herkömmliche Einbau-Umgebung beibehalten werden.
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Das elektromagnetische Verhalten der Ladespule mit Wicklungs-End- und einem oder mehreren Wicklungs-Zwischenabgriffen (zwischen den Endabgriffen) oder eines Verbundes mehrerer Ladespulen oder Ladewicklungen, also der Energieeintrag in das Zündsystem, kann so auf die Erfordernisse des Zündbetriebs hin optimiert werden, insbesondere wenn man mittels der Schaltmittel zwischen jeweils geeigneten Windungszahlen hin- und herschaltet.
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Damit wird auf der Basis der Erfindung der Vorteil erzielt, dass – abweichend vom Stand der Technik – die Spuleneinrichtung oder -anordnung sehr kompakt und auf engstem Raum stattfinden kann. Insbesondere können Windungen und Wicklungen zum Laden des Energiespeicherelements über- oder nebeneinander auf ein und demselben Wickel- bzw. Spulenkörper, beispielsweise auf einem Wickeldorn, miteinander verbacken sein.
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Zweckmäßig werden das oder die Schaltmittel dazu ausgebildet, von einer Steuerungseinrichtung in analoger und/oder digitaler Ausführung, beispielsweise einem Mikrocontroller mit Analog-Digitalwandler, betätigt zu werden, welche bzw. welcher die Motor-Drehgeschwindigkeit erfasst oder das Auftreten bestimmter Wechselspannungs-Halbwellen identifiziert. So lässt sich die Umschaltung zwischen jeweiligen Windungszahlen oder Induktivitäten für die Ladespule oder dem Verbund mehrerer Ladespulen drehzahlabhängig (siehe 2 mit nachstehender Beschreibung) und/oder je nach Auftreten bestimmter Wechselspannungs-Halbwellen durchführen. Insbesondere kann jede Wechselspannungs-Halbwelle auf eine Wicklung höherer oder niedrigerer Windungszahl geschaltet beziehungsweise mit einer höheren oder niedrigeren Induktivität gewichtet werden.
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Gemäß einer kostengünstigen Erfindungsausbildung wird nur eine einzige Ladespule eingesetzt, die sich durch mehrere Abgriffe für unterschiedliche Windungszahlungen und/oder Induktivitäten auszeichnet.
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Zur weiteren Erhöhung der Effektivität der Aufladung des Zünd-Energiespeicherelements respektive Zündkondensators werden nach einem besonderen Erfindungsbeispiel Wechselspannungs-Halbwellen nur einer Polarität mit induktiven Ladeelementen variabler Windungszahl und/oder Induktivität dem Zündkondensator zugeleitet. Die Wechselspannungs-Halbwellen der entgegengesetzten Polarität werden noch zusätzlich für den gesamten (veränderlichen) Maschinenzustand, insbesondere für den gesamten Drehzahlbereich, mit einer konstanten bzw. einheitlichen Windungszahl bzw. Induktivität in den Zündkondensator zu dessen Aufladung eingespeist. Der erzielte Vorteil besteht darin, dass nicht nur Wechselspannungs-Halbwellen einer Polarität, sondern auch Wechselspannungshalbwellen der anderen Polarität, wenn auch bei letzteren mit verminderter Effizienz (s. 2), zum Laden des Zündkondensators verwertet werden. Zur schaltungstechnischen Realisierung eignet sich die Kombination der induktiven Ladeelemente, einschließlich solcher mit variierbarer bzw. einstellbarer Windungszahl und/oder Induktivität, mit einem Brückengleichrichter. Eine mit minimaler Anzahl an Bauelementen realisierbare Erfindungsausbildung, die gleichwohl den Zündkondensator mit erhöhter Effektivität aufladen kann, besteht darin, mindestens einen Gleichrichterzweig des Brückengleichrichters mit Ladeelementen variierbarer oder einstellbarer Induktivitäten oder Windungszahlen zu koppeln; der andere Gleichrichterzweig entgegengesetzter Polarität lässt sich dann mit wenigstens einem Ladeelement konstant gehaltener Induktivität oder Windungszahl betreiben.
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Die im Rahmen der Erfindung verwendbare Ladespule (oder auch der Ladespulen- bzw. Wicklungsverbund) kann einfach ausgeführt sein, indem der wenigstens eine Wicklungsabgriff oder auch mehrere Spulenwicklungsabgriffe zwischen den beiden ohnehin vorhandenen Spulen-Endanschlüssen angeordnet sind. Dabei kann einer der Endabschlüsse als der Spulenwicklungsabgriff mit der maximalen Windungszahl dienen. Zur Erzielung einer kompakten Bauform ist es vorteilhaft, die verschiedenen induktiven Ladeelemente (Wicklungs-Abgriffe an den Enden der Ladespule und dazwischen, Mehrzahl von Ladewicklungen oder – spulen im Rahmen eines Lade-Verbunds) auf einen gemeinsamen bzw. einzigen Spulenkörper(-abschnitt) anzubringen, um die magnetische Kopplung der einzelnen Ladeelemente unterschiedlicher Induktivität oder Windungszahl, einschließlich etwa hintereinander geschalteten Ladewicklungen des Ladespulenverbunds, zu erreichen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen, Funktionen, Wirkungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowohl des Standes der Technik als auch bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1 in axialer oder achsparalleler Draufsicht die Anordnung und das Zusammenwirken des Magnetgenerators bzw. Polrads mit wenigstens einem Teil des Zündmoduls,
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2 Ladespannungsverläufe des Zündkondensators über der Drehzahl,
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3 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung das aus dem Stand der Technik bekannte Ladeprinzip mit mehreren kombinierten Ladespulen,
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4 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung ein Ausführungsbeispiel für das Ladeprinzip gemäß der Erfindung,
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5 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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6 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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7 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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8 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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9 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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10 eine querschnittliche, teilweise abgebrochen ausgeführte dreidimensionale Darstellung einer Ladespule nach der Erfindung,
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11 eine teilweise vervollständigte, perspektivische Ansicht der Ladespule nach 9 mit abgebrochen wiedergegebener, oberer Wicklungslage, und
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12 eine perspektivische vervollständigte Darstellung der Ladespule nach 9 und 10.
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Gemäß 1 ist ein Polrad P angeordnet und mit einem (nicht gezeichneten) Verbrennungsmotor derart gekoppelt, beispielsweise in dessen Kurbelwelle so verankert, dass das Polrad P synchron mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors rotiert. Im peripheren Bereich des Polrades P ist ein Dauermagnet baulich integriert, der an seinen Enden magnetisch leitende Polschuhe S, N aufweist. Die Gesamtheit der genannten Teile lässt sich als Magnetgenerator P, M, S, N bezeichnen, der vom Verbrennungsmotor beispielsweise in Drehrichtung D entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Dabei werden die Magnetpole bzw. Polschuhe S (Südpol), N (Nordpol) an einem U-förmigen weichmagnetischen Eisenkern K bzw. an dessen beiden zugewandten Schenkeln eines Zündmoduls vorbeibewegt. Mit jeder Drehung wird der Eisenkern K über einen Luftspalt L, der jeweils zwischen den Eisenkern-Schenkelenden und dem Umfang des Polrads P gebildet ist, von einer magnetischen Induktion beziehungsweise Flussdichte B durchflutet. Für den resultierenden magnetischen Fluss Φ gilt:
- (1) Φ = B·A, wobei A die Querschnittsfläche beispielsweise einer der Eisenkern-Schenkel oder einer diesen umgebenden Ladespule U1 ist. Der in Drehrichtung D zuerst durchflutete Eisenkern-Schenkel ist von der Ladespule U1, und der in Drehrichtung D zweite Eisenkern-Schenkel von einem Zündübertrager U5 und/oder von einer Triggerspule U2 umgeben. In der Spuleneinrichtung U1, U2, U5 werden durch die beim Vorbeidrehen entstehenden Änderungen des Magnetflusses Φ eine Spannung und ein Strom induziert. Die induzierte Spulenspannung im Leerlauf kann bekanntlich beschrieben werden durch die Gleichung
- (2) u = –n·dΦ/dt (wobei n Windungsanzahl und dΦ die Änderung des magnetischen Flusses in der Spule ist).
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Gemäß den 3 bis 8, die nachstehend noch näher erläutert werden, wird mit der in der Ladespule U1 induzierten Ladespannung über Einweggleichrichterelemente D1, D2 oder auch einen (nicht gezeichneten) Brückengleichrichter ein Energiespeicherelement in Form eines Zündkondensators C aufgeladen.
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In 2 sind typische Ladespannungsverläufe für ein Magnetzündsystem nach dem Kondensator-Entladungsprinzip dargestellt, welche energetischen Ausgangsdaten der jeweiligen Kondensatorzündung entsprechen. Die Zündspannung am Hochspannungskabel ist der Spannung des Zündkondensators in etwa proportional; man kann den Kurvenverlauf der Zündspannung mit der Spannungskurve des Zündkondensators C gleichsetzen. Deshalb wird vorliegend angenommen, dass die Zündausgangsspannung der Spannung des Zündkondensators C oder einem sonstigen Energiespeicherelement entspricht. Nach der Kurve 1 in 2 steigt die Zündkondensatorspannung bei Ladung durch eine Ladespule mit der Windungszahl n1 mit steigender Motordrehzahl bzw. zunehmender Umlaufgeschwindigkeit des Polrades zunächst an. Dieser Spannungsanstieg lässt sich mit der obigen Gleichung (2) erklären, d. h. mit zunehmender Kreisgeschwindigkeit des Polrades wird die Zeit, in der sich der magnetische Fluss Φ ändert, kleiner, so dass die induzierte Spannung der Ladespule ansteigt. Die Ladespule U1 mit ihren stromdurchflossenen Windungen baut ihrerseits eine magnetische Spannung Um auf, wofür bei einer zylindrischen Spule mit der Länge l näherungsweise gilt:
wobei H die magnetische Feldstärke, i der Spulenstrom und n die Windungszahl ist.
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Diese, von der Ladespule U1 selbst generierte, magnetische Spannung Um wirkt dem magnetischen Fluss Φ durch die Ladespule U1, der aufgrund des magnetischen Feldes des Polrades P entstanden ist, entgegen. Die Ladespule U1 drosselt somit den durch sie verlaufenden magnetischen Fluss Φ.
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Daraus erklärt sich, dass mit weiterer Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, beispielsweise ab 7000 Umdrehungen pro Minute (UpM), die Ladespannung des Zündkondensators C gemäß Kurve 1 in 2 wieder abfällt. Der Zündkondensator kann von der Ladespule nicht mehr auf die maximalen Spannungswerte wie im mittleren Drehzahlbereich aufgeladen werden. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt, wie schon erwähnt, die Leerlaufspannung der Ladespule U1 gemäß obiger Gleichung (2) an. Dabei wird der Zündkondensator C in immer kürzeren Zeitintervallen aufgeladen, wobei die Impedanz bzw. der Scheinwiderstand des Zündkondensators sinkt. Dies erfordert höhere Aufnahmeströme von der Ladespule U1 für den Zündkondensator C. Gemäß obiger Gleichung (3) jedoch steigt mit der entsprechenden Zunahme der Ströme die magnetische Spannung Um an, die dem Erregerfluss Φ, hervorgerufen durch die Magnetelemente des Polrades P, entgegengesetzt ist. Der magnetische Fluss Φ wird damit verringert, so dass mit weiter zunehmender Drehzahl (im Beispiel der 2 über 7000 UpM hinaus) die induzierte Spannung der Ladespule und die Aufladung des Zündkondensators wieder abnehmen.
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Die Kurve 2 in 2 ist für eine Ladespule mit einer geringeren Windungszahl n2 gemessen worden (n2 kleiner als n1). Infolgedessen wird im unteren Drehzahlbereich die Aufladung des Zündkondensators geringer, und die Ladespule U1 erzeugt eine geringere, induzierte Ausgangsspannung. Bei höheren Drehzahlen hingegen (beispielsweise ab ca. 6000 UpM) arbeitet die Ladespule mit der geringeren Windungszahl n2 mit einem besseren Wirkungsgrad. Die geringere Windungszahl n2 geht in die obige Gleichung (3) ein, d. h. die dem magnetischen Fluss Φ entgegenwirkende elektrische Spannung Um fällt geringer aus mit der Folge, dass die Spannungskurve 2 in 2 erst bei relativ hohen Drehzahlen (ca. 9000 Upm) wieder abfällt.
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Ein zur Kurve 2 komplementäres Verhalten zeigt die Kurve 3 in 2, welche den Spannungsverlauf des Zündkondensators bei Aufladung mit einer Ladespule U1 mit einer Windungszahl n3 darstellt, die größer als die Windungszahl n1 ist. Im Drehzahlbereich ab etwa 5000 UpM nimmt aufgrund der höheren Windungszahl n3 die magnetische Spannung Um der Ladespule U1 besonders stark zu, was sich in einem entsprechend stärkeren Abfall der Spannung am Zündkondensator bei weiter zunehmender Drehzahl niederschlägt.
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Einfache, konventionelle Magnetzündsysteme haben in der Regel Zündspannungsverläufe über der Drehzahl entsprechend der Kurve 1 in 2 oder können je nach Anforderung auf die Kurve 2 oder 3 abgestimmt werden. Um eine über den gesamten Drehzahlbereich gleichmäßigere Zündausgangsleistung zu erzielen, ist deshalb eine Anhebung der Zündspannung im unteren und im oberen Drehzahlbereich anzustreben. Dies gilt umso mehr, als der Zündspannungsbedarf bei Kondensator-Zündsystemen mit Zündzeitpunktverstellung sich weiter erhöht. Steuerbare, meist mit Mikrocontroller ausgestattete Zündmodule haben zur Absicherung eines rückschlagfreien Startvorganges im unteren Drehzahlbereich eine Spätverstellung des Zündzeitpunkts, und im oberen Drehzahlbereich zur Leistungsrücknahme ebenfalls eine Verstellung des Zündzeitpunkts von gewöhnlich 25° vor dem oberen Totpunkt auf ca. 10° vor dem oberen Totpunkt. Diese Spätverstellung hat zur Folge, dass der Kompressionsdruck des Verbrennungszylinders vor dem oberen Totpunkt größer wird und der Spannungsbedarf der Zündkerze steigt. Somit wird an heutige, mit einem Mikrocontroller gesteuerte Magnetzündsysteme nach dem Kondensator-Entladungsprinzip eine besonders hohe Anforderung hinsichtlich der Zündspannung im Startbereich und im hohen Drehzahlbereich gestellt. Um diesen Anforderungen zu begegnen, ist es im Stand der Technik bekannt, die Ladekurven 1, 2 und/oder 3 nach 2 für den Zündkondensator zu kombinieren, um über den gesamten Drehzahlbereich eine möglichst große Zünd-Ausgangsspannung zu gewährleisten.
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Gemäß
3 werden, wie an sich aus
DE 30 03 237 C2 bekannt, eine erste Ladespule U11 mit höherer Windungszahl n3 mit einer zweiten Ladespule U12 mit niedrigerer Windungszahl n2 miteinander kombiniert, um möglichst über den gesamten Drehzahlbereich eine gleichmäßig hohe Ausbeute an Zündenergie zu erzielen. Die Ausgänge der beiden Ladespulen U11, U12 sind über jeweilige Gleichrichterelemente D1, D2 miteinander parallel an den Eingang des Zündkondensators C oder sonstigen Energiespeicherelements geschaltet. Da im niedrigeren Drehzahlbereich (beispielsweise bis zu 6000 Upm – vgl.
2 Kurven
1 und
3) die Ladespule U11 höherer Windungszahl n1, n3 eine größere Ausgangsspannung als die Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 liefert, arbeitet das im Beispiel als Diode D2 realisierte Gleichrichterelement bis zur genannten Drehzahlschwelle von etwa 6000 UpM als Sperrelement, d. h. die zweite Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 ist vom Zündkondensator C abgesperrt. Ab der genannten Drehzahlschwelle geht gemäß
2 die Ladespannung aus der ersten Ladespule U11 höherer Windungszahl n3 gemäß Kurven
1 und
3 in
2 allmählich zurück, und das Gleichrichterelement D2 wird aufgrund sich ändernder Polung in den Durchlasszustand versetzt, und die zweite Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 gleicht den bei der ersten Ladespule U11 auftretenden Spannungsverlust aufgrund ihrer Parallelschaltung an den Zündkondensator C aus.
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Die Schaltung gemäß 3, also eine Schaltung nach dem Stand der Technik, kann nur dann befriedigend arbeiten, wenn die beiden Ladespulen U11, U12 voneinander derart entkoppelt sind, dass sich ihre jeweiligen magnetischen Flüsse voneinander unterschiedlich einstellen können. Aufgrund ihrer größeren Windungszahl n3 kann die Ladespule U11 aufgrund ihrer höheren Leerlaufspannung (vgl. obige Gleichung (2)) den Zündkondensator C bei niedrigeren Drehzahlen besser aufladen. Das magnetische Gegenfeld, das sich aus der magnetischen Spannung Um entsprechend der obigen Gleichung (3) wie folgt ergibt:
- (4) ΦGegen = Um/Rm, mit dem magnetischen Widerstand Rm,
bleibt durch die niedrige Stromanforderung des Zündkondensators C niedrig. Steigen aber die Drehzahlen (vgl. 2), dann erhöht sich auch die Stromaufnahme des Zündkondensators C, der nun in immer kürzerer Zeit geladen wird. Entsprechend erhöht sich die Strom- und damit Leistungsentnahme aus der Ladespule U11. Durch den mit steigender Drehzahl sich erhöhenden, induzierten Strom in Verbindung mit der höheren Windungszahl n3 verstärkt sich bei der Ladespule U11 die dem magnetischen Fluss Φ aus dem Magnetgenerator entgegenwirkende magnetische Spannung Um entsprechend obigen Gleichungen (2) und (3). Der magnetische Gesamtfluss durch die Ladespule U11 höherer Windungszahl n3 verändert bzw. vermindert sich, was zu einer Drosselung der Leistungsabgabe aus dieser Ladespule führt. Durch die räumliche Trennung der anderen Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 von der Ladespule U11 höherer Windungszahl n3 ergibt sich auch eine magnetische Entkopplung, und der magnetische Fluss in der Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 kann einen anderen Wert annehmen.
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Demnach ist es für die Funktionsfähigkeit des Ladespulenprinzips nach dem Stand der Technik gemäß 3 wesentlich, dass sich die jeweiligen magnetischen Flüsse in den Ladespulen U11, U12 betragsmäßig anders einprägen können. Würde aufgrund maximaler Kopplung in den beiden Ladespulen U11, U12 jeweils derselbe magnetische Gesamt-Fluss vorherrschen, würde entsprechend obiger Gleichung (2) am Ausgang der Ladespule U11 höherer Windungszahl n3 immer eine höhere Spannung u anliegen, so dass die der anderen Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 nachgeordnete Gleichrichterdiode D2 sich stets im Sperrzustand befinden würde. Die Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl könnte mithin keine Wirkung entfalten.
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Wie an sich bei nach dem Kondensator-Entladungsprinzip arbeitenden Zündmodulen bekannt, ist mit einem Anschluss des Zündkondensators C ein gegen Masse durchschaltbarer Zündschalter S verbunden, der zu vorspezifizierten Zündzeitpunkten von einer Steuerung, beispielsweise einem Mikrocontroller MC, angesteuert wird. Dabei entlädt sich der Zündkondensator bzw. das Energiespeicherelement über die Primärspule des Zündübertragers U5. Aus der Sekundärspule des Zündübertrages U5 wird dann auf der Funkenstrecke F ein entsprechender Zündfunken erzeugt.
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Nach dem in 4 dargestellten Erfindungsprinzip wird nur eine Ladespule U1 oder eine kompakte Anordnung von Wicklungen benötigt, die mindestens drei Wicklungsabgriffe aufweist, wodurch sich unterschiedliche Windungszahlen, beispielsweise obige n3, n2, und Induktivitäten realisieren lassen. Ein erster Wicklungsabgriff ist durch einen im gezeichneten Beispiel mit Masse verbundenen Endanschluss der Ladespule U1 realisiert, dass heißt, ihm ist die Windungszahl Null zugeordnet. Ein zweiter Wicklungsabgriff wird durch den anderen, entgegengesetzten Endanschluss verwirklicht. Mit diesem Abgriff wird also die höhere bzw. maximale Windungszahl n3 realisiert. Eine demgegenüber niedrigere Windungszahl n2 wird mit einem Wicklungsabgriff verwirklicht, der sich zwischen den beiden Endanschlüssen befindet. Zum Beispiel kann n3 circa 3500 Windungen und n2 circa 1200 Windungen betragen, so dass die verbleibende Rest-Windungszahl n1 beispielsweise 23000 Windungen betragen könnte (n3 = n1 + n2). Die einzelnen, den jeweiligen Windungszahlen n3, n2 entsprechenden Wicklungsabschnitte sind sehr eng miteinander gekoppelt. Da sie also jeweils in kompakter Form gewickelt sind, beispielsweise als Lagen direkt übereinander und auf demselben Spulenkörper (siehe 9 bis 11 mit zugehöriger Beschreibung unten), werden sie auch vom selben magnetischen Fluss Φ durchflutet.
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Gemäß 4 sind die Wicklungs- bzw. Ladespulenabgriffe höherer Windungszahl n3 und niedrigerer Windungszahl n2 jeweils einem Gleichrichteelement, beispielsweise Gleichrichterdioden D1, D2, zugeführt. Der Ausgang des Gleichrichterelements für den Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 (im gezeichneten Beispiel der Kathodenanschluss der Diode D1) ist mit dem ersten Anschluss eines eine Unterbrecherfunktion ausführenden elektronischen Schalters eS verbunden, der im geschlossenen bzw. leitenden Zustand gezeichnet ist. Mittels einer Steuerung MC lässt sich der elektronische Schalter eS abhängig vom Zustand der Brennkraftmaschine (beispielsweise abhängig von der Drehgeschwindigkeit oder der Drehstellung entsprechend dem Auftreten bestimmter Wechselspannungs-Halbwellen) zum Öffnen bzw. Unterbrechen oder auch zum (Wieder-)Schließen gezielt betätigen. Der zweite, dem Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 abgewandte (Ausgangs-)Anschluss des elektronischen Schalters eS ist parallel mit den Eingängen des Zündkondensators C und des Entladeschalters S sowie mit dem Ausgang desjenigen Gleichrichterelements (im Beispiel die Kathode der zweiten Gleichrichterdiode D2) verbunden, das eingangsseitig dem Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 nachgeschaltet ist.
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Die Funktionsweise ist wie folgt:
Im geschlossenen Zustand des elektronischen Schalters eS in 4 sind alle Windungen der Ladespule U1 aktiv bzw. von Strom durchflossen, wobei eine entsprechende Ladespannung generiert wird. Dies entspricht der auf höherer Windungszahl n3 basierenden Ladekurve (vgl. Kurve 3 in 2).
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Bei geschlossenem, elektronischen Schalter eS, also beim Betrieb der Ladespule U1 mit der höheren Windungszahl n3, übernimmt das gemäß 4 auch als Sperrdiode D2 ausgeführte und/oder fungierende Gleichrichterelement am Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 gleichzeitig eine Schaltfunktion. Die Diode D2 sperrt den Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 vom Zündkondensator C ab, weil die induzierte Spannung am Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 – wie oben dargelegt – höher ist als am Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 und somit die Sperr- bzw. Gleichrichterdiode D2 am Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 für Sperrbetrieb gepolt ist und arbeitet. Wird der elektronische Schalter eS geöffnet, dann werden die Spulenwindungen zwischen dem Spulenende bzw. dem Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 und dem Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 (siehe oben: n3 = n1 + n2) deaktiviert (quasi ausgeschaltet), dass heißt, die Ladespule U1 wird elektronisch gesteuert mittels des elektronischen Schalters eS von beispielsweise 3500 Windungen auf 1200 Windungen umgeschaltet. In der Ladespule U1 werden nun weniger Windungen vom Strom durchflossen, bzw. in den Windungen beziehungsweise Wicklungsabschnitt zwischen dem Ladespulenabgriff höherer und niedrigerer Windungszahl fließt kein Strom. Der durch die verbleibenden Windungen induzierte Strom kann nun über den Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 und über die nachfolgende Sperr- und Gleichrichterdiode D2 den Zündkondensator C aufladen.
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Durch diese Windungszahl-Umschaltung an der einen Ladespule U1 lässt sich für den Zündkondensator C ein Spannungsverlauf erzeugen, der einem unteren Drehzahlbereich, beispielsweise der Spannungskurve 3 in 2, und einem höheren Drehzahlbereich der Spannungskurve 2 in 2 entspricht.
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Ohne den elektronischen Schalter eS am Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n1 wären auch im höheren Drehzahlbereich alle Windungen der Ladespule U1 aktiv, und entsprechend obiger Gleichung (2) wäre die induzierte Spannung aufgrund einer größeren Anzahl durchfluteter Windungen höher als beim Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2, solange alle Windungen durch den selben magnetischen Fluss durchsetzt sind. Aufgrund der höheren Induktionsspannung aus dem Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 gegenüber dem Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 würde die Gleichrichterdiode am Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 einen Stromfluss unterbinden, dass heißt der Strom aus dem Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 wäre gleich Null. Ohne elektronischen Schalter eS wäre also nur der Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 aktiv, was gleichbedeutend mit dem Einsatz einer Ladespule allein mit einer hohen Windungszahl n3, im Beispiel 3500 Windungen, wäre.
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Gemäß 5 ist der elektronische Schalter eS als Transistor-Verstärkerschalter ausgeführt, der von der Steuerung, nämlich dem Mikrocontroller MC ansteuerbar beziehungsweise aktivierbar ist, indem beispielsweise dessen Betriebsspannung oder Spannungsversorbung durch den Mikrocontroller MC ein- oder ausgeschaltet wird. Gleichzeitig lässt sich eine Verstärkung des Ladespulen-Ausgangssignals höherer Windungszahl n3 mittels des Transistor-Verstärkungsschalters eS für den Zündkondensator C realisieren. Im Übrigen gelten die Ausführungen zu 4 hier entsprechend.
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Die Erfindungsausbildung nach 6 unterscheidet sich von derjenigen nach 4 oder 5 durch eine andere Realisierung des elektronischen Windungszahl-Schalters eS. Dieser umfasst einen Thyristor TH1 und einen diesen zündenden Transistorschalter T1, der von einem Mikrocontroller MC als Steuerung ansteuerbar bzw. betätigbar ist. Der Thyristor TH1 ist mit seiner Anode direkt mit dem Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 verbunden und mit seiner Kathode über eine Einweg-Gleichrichterdiode D1 mit dem Kondensator C als Zünd-Energiespeicherelement gekoppelt. Wie bei den Ausführungsbeispielen nach 4 und 5 ist der Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 gleichartig über eine eigens zugeordnete Gleichrichter- und Sperrdiode D2 mit dem Zündkondensator C gekoppelt. Die Zündung des Thyristors TH1 an seinem Gate-Anschluss erfolgt durch den Schalttransistor T1 bei dessen Ansteuerung durch den Mikrocontroller MC kollektorseitig über eine weitere Diode D3, deren Anode mit dem Kollektor des Schalttransistors T1 und deren Kathode mit dem Gate-Anschluss des Thyristors TH1 verbunden ist. Ferner ist ein Trigger-Widerstand R1 angeordnet, über welchen der Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 mit der Anode der Trigger-Diode D3 gekoppelt ist. Mit der Schaltung nach 6 wird dem Mikrocontroller trotz des im Bereich des Thyristors TH1 möglicherweise auftretenden Spannungspotentials von 300 Volt ermöglicht, wenigstens mittelbar über den Schalttransistors T1 den Thyristor TH1 als „Windungszahl-Umschalter” anzusteuern.
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Bei Start und im niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wird der Thyristor TH1 an seinem Gate über den Trigger-Widerstand R1 gezündet, sobald eine positive Ladespannung in der Ladespule U1 mittels des Magnetgenerators P, M, S, N induziert wird. Die Trigger-Diode D3 ist dabei in Durchlassrichtung gepolt. Der Thyristor TH1 gerät in einen Durchlasszustand, und aus dem Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 kann durch die Gleichrichter-Diode D1 Ladestrom in den Zündkondensator C1 fließen. Im mittleren bis hohen Drehzahlbereich wird der Schalttransistor T1 direkt von der Steuerung beziehungsweise dem Mikrokontroller MC beispielsweise mit einem 5-Volt-Pegel angesteuert, so dass der Schalttransistors T1 den Ladestrom aus dem Trigger-Widerstand R1 auf Masse ableitet. Der Thyristor TH1 wird dann nicht mehr über die nun sperrende Trigger-Diode D3 gezündet, sondern sperrt den Ladespulenabgriff höherer Windungszahl n3 gegenüber nachgeordneten Schaltungselementen. Dieser ist damit vom Zündkondensator C entkoppelt. Gleichzeitig wird die Gleichrichter- und Sperrdiode D2 in ihre Durchlass-Richtung polarisiert und leitend, und aus dem Ladespulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 kann Ladestrom in den Zündkondensator C fließen, analog den Ausführungsbeispielen nach 4 und 5 mit der in 2 dargestellten Wirkung.
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Die Zündanordnung nach 7 unterscheidet sich von derjenigen nach 4 im Wesentlichen dadurch, dass das elektronische Schaltmittel nicht als Unterbrecherschalter, sondern als Umschalter eS realisiert ist, der von der Steuerung bzw. Mikrocontroller MC je nach Brennkraftmaschinen-Betriebszustand (Drehzahl, Drehstellung etc.) gezielt betätigbar ist. Demnach kann der Mikrocontroller in einem niedrigeren Drehzahlbereich beispielsweise das elektronische Umschaltmittel eS an den Anschluss bzw. Abgriff der Ladespule U1 höherer Windungszahl n3 (mittelbar über die Gleichrichterdiode D1) legen, wobei das Energiespeicherelement bzw. der Zündkondensator C entsprechend aufgeladen wird. Alternativ wird in einem höheren Drehzahlbereich ab einer bestimmten Drehzahlschwelle mittels der Steuerung MC, welche dafür die Maschinendrehzahl erfasst und überwacht, das elektronische Umschaltmittel quasi vom Spulenabgriff höherer Windungszahl n3 auf den Zwischen-Spulenabgriff niedrigerer Windungszahl n2 quasi umgelegt, wobei der Zündkondensator C mit näherungsweise gleicher Effektivität ohne Spannungsverlust aufgeladen wird, wie oben erläutert. Im Übrigen gelten hier die obigen Ausführungen zu den 3 bis 6 entsprechend.
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Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel nach 8 entspricht bzgl. seiner Schaltungsstruktur weitgehend der Zündanordnung nach 3. Jedoch ist erfindungsgemäß zwischen den Ausgängen der Gleichrichterelemente D1, D2 ein elektronisches Umschaltmittel eS eingefügt, welches analog zur 7 je nach Brennkraftmaschinen-Betriebszustand entweder die Ladespule U11 höherer Windungszahl n3 oder die Ladespule U12 niedrigerer Windungszahl n2 mit dem Zündkondensator C zu dessen Aufladung koppelt. Ein weiterer Unterschied bei der Zündanordnung nach 8 zu der nach 3 besteht darin, dass die beiden Ladespulen U11, U12 unterschiedlicher Windungszahl n2, n3 räumlich möglichst eng zueinander, bevorzugt in Lagen über- und/oder nebeneinander liegend (siehe 9 bis 11) auf demselben Abschnitt des Eisenkernschenkels K angeordnet sind. Daraus resultiert für die beiden Ladespulen U11, U12, dass sie vom selben magnetischen Fluss durchsetzt sind, was bei einer räumlich voneinander entfernten Anordnung der Ladespulen gemäß 3 oder beim Stand der Technik nicht der Fall wäre. Die enge räumliche Anordnung und die resultierende magnetische Verkopplung ist in 8 symbolhaft durch einen im Vergleich zu 3 wesentlich kürzer gezeichneten Eisenkernschenkel K angedeutet.
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Gemäß 9 werden nicht nur die Wechselspannungs-Halbwellen einer ersten Polarität, sondern auch die Wechselspannungshalbwellen der entgegengesetzten Polarität zum Laden des Zündkondensators C ausgenutzt. Dazu ist die Zündanordnung gemäß 6 nach 9 noch mit einer Schaltung zur Brückengleichrichtung kombiniert. Der erste Gleichrichterzweig weist eine Struktur auf, welche der variierbaren Ladeschaltung nach 6 entspricht. Insoweit bezeichnen die Bezugszeichen, die in 6 und in 9 übereinstimmen, gleiche Bauteile mit gleichen Funktionen. Gegenüber 6 sind zur Realisierung der Brückengleichrichtung die Gleichrichterdiode D4, die von einem Spulen-Endabgriff zum Zündkondensator führt, sowie die beiden Gleichrichterdioden D5, D6 hinzugekommen, die kathodenseitig von den entgegengesetzten Endabgriffen bzw. Endanschlüssen der Ladespule U1 jeweils über ihren Anodenanschluss auf Masse geführt sind.
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Zur Funktionsweise wird folgendes ausgeführt: Sind die elektronischen Schaltmittel eS mit dem Thyristor TH1, angesteuert durch den Schalttransistor T1, geschlossen, ist also der Thyristor TH1 leitend, dann fließt von der Ladespule U1 über deren Endanschluss unter der Wirkung der vollen Anzahl n3 an Windungen Strom einer Halbwelle über die Gleichrichterdiode D1 zum Zündkondensator C, der dadurch aufgeladen wird. Nimmt die über Gleichrichterdiode D1 laufende, beispielsweise positive Halbwelle wieder ab, dann kann sich der Zündkondensator C wegen der Sperrfunktion der Gleichrichterdioden D1, D2 und D4 nicht entladen. D1, D2 und D4 bilden gleichsam Rückschlagventile. Tritt nun in der Ladespule U1 die Induktion einer negativen Halbwelle auf, ergibt sich ein Stromfluss von Masse über die Diode D5 und dem ersten Spulenendanschluss zum zweiten Spulenendanschluss, wobei die Gleichrichterdiode D6 am zweiten Spulenendanschluss sperrt. Infolgedessen kann sich der Stromfluss nur über den zweiten Brückengleichrichterzweig mit der Diode D4 zum Zündkondensator C fortsetzen. Währenddessen befinden sich die beiden Gleichrichterdioden D1, D2 des ersten Brückengleichrichterzweigs im Sperrzustand. Kommt es wieder zu einer positiven Halbwelle in der Ladespule U1, dann fließt Strom von Masse über die Gleichrichterdiode D6 am zweiten Spulenendanschluss (dem in der Zeichnung unteren Endanschluss) der Ladespule U1 und über den elektronischen Sperr- bzw. Unterbrechungsschalter eV des ersten Gleichrichterzweigs, wenn dieser im niedrigeren Drehzahlbereich geschlossen beziehungsweise durchgeschaltet ist, und über die Gleichrichterdiode D1 zum Zündkondensator. Bei der positiven Lade-Halbwelle ist die Gleichrichterdiode D5 am in der Zeichnung oberen (ersten) Endanschluss der Ladespule U1 im Sperrzustand.
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Der erste Brückengleichrichterzweig, beispielsweise für positive Ladehalbwellen, wird ausgemacht durch die beiden alternativ leitenden Gleichrichterdioden D1 und D2, die wie nach obigen Ausführungsbeispielen, insbesondere nach 6, je nach niederem oder höherem Geschwindigkeitsbereich in leitenden Zustand versetzt werden. Dabei wird in einem niederen Geschwindigkeitsbereich die maximale Anzahl n3 an Spulenwindungen verwendet, während in einem höheren Drehzahlbereich nur ein Teil n2 der Spulenwindungen zur Auswirkung kommt, analog den 4 bis 8. Der zweite Brückengleichrichterzweig wird allein von der Gleichrichterdiode D4 mit anodenseitigem Anschluss am zweiten (unteren) Spulenendanschluss ausgemacht, wobei ebenfalls die volle Anzahl n3 an Spulenwindungen zur Auswirkung kommt, und zwar für den gesamten Drehgeschwindigkeitsbereich. Das bedeutet, dass im höheren Drehzahlbereich der zweite Brückengleichrichterzweig mit gemäß 2 (siehe oben Kurve 3) niedrigerer Effizienz den Zündkondensator auflädt, was zugunsten einer Ersparnis an Bauelementen in Kauf genommen werden kann.
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Gemäß 9 ist eine Ladespule U1, wie sie beispielsweise in den Zündanordnungen oder -systemen nach 4 bis 7 verwendet werden könnte, um einen Spulenkörper SpK in mehrlagiger Struktur mit beispielsweise einer ersten inneren Lage Li und darauf anliegend einer zweiten, äußeren Lage La gewickelt. Der Spulenkörper SpK ist an seinem Befestigungsflansch mit etwa parallel zum Spulenquerschnitt vorspringenden Abgriffsstiften versehen, nämlich einem rechts dargestellten Wicklungs-Endabgriffsstift EaS und einem links dargestellten Wicklungs-Zwischenabgriffsstift ZaS. Der Endabgriffsstift EaS ist mit einem Spulenwicklungsende verbunden und kann beispielsweise der höchsten Windungszahl n3 der Ladespule U1 zugeordnet sein. Um den Zwischenabgriffsstift ZaS ist aus der äußeren Wicklungslage La eine Leiterwindung elektronisch kontaktierend herum und wieder in die äußere Wicklungslage La hinein geführt. Der elektrische Kontakt lässt sich beispielsweise durch Löten und resultierendem Aufweichen des Isolierlacks, von dem der Spulenwicklungsdraht umgeben ist, bewerkstelligen. Der Zwischenabgriffsstift ZaS kann mithin nicht der vollen Windungszahl der Ladespule U1, sondern nur einer Teilwindungszahl, beispielsweise der obigen niedrigeren Windungszahl n2, zugeordnet sein.
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Aus den nach und nach vervollständigten 10 bzw. 11 ist noch der zweite Endabgriffs-Stift EaS ersichtlich, welcher mit Bezugspotential verbunden und der Windungszahl Null zugeordnet sein kann. Durch die sich aus der Wicklung in Lagen über- und/oder nebeneinander auf demselben Spulenkörper bzw. Spulenkörperabschnitt ergebende, räumlich eng aneinander liegende Anordnung ist dafür gesorgt, dass die Windungen bzw. Wicklungen stets gleichzeitig vom selben magnetischen Fluss beeinflusst und damit einer maximal engen magnetischen Kopplung miteinander unterworfen sind.
