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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine aus der
DE102013202016 A1 bekannt, mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis, wobei der Primärkreis eine Primärspule aufweist und wobei der Sekundärkreis eine mit der Primärspule induktiv gekoppelte Sekundärspule, eine Diode zur Einschaltfunkenunterdrückung und einen Hochspannungsanschluss zum Anschließen an eine Zündkerze umfasst.
Nach jeder Zündung kann im Sekundärkreis der Zündeinrichtung eine Restenergie in Form einer Restspannung verbleiben, die im ungünstigen Fall zu einer ungewünschten Zündung führt und infolge dessen Beschädigungen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, beispielsweise an der Drosselklappe und/oder an dem Saugrohr, verursachen kann.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine ungewünschte Zündung ausgeschlossen oder zumindest vermieden wird, indem elektrisch parallel zu der Diode des Sekundärkreises ein Parallelpfad ausgebildet ist. In dem Parallelpfad kann gemäß einer ersten Variante ein ohmscher Lastwiderstand oder gemäß einer zweiten Variante ein elektrischer Schalter angeordnet sein. Mittels dem Parallelpfad ist Restenergie, insbesondere Restspannung, die nach einer Entladung der Zündeinrichtung im Sekundärkreis verbleibt, auslöschbar, insbesondere indem die Restenergie im Sekundärkreis unter Umgehung der Diode an der Diode vorbeileitbar ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündeinrichtung möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn der ohmsche Lastwiderstand des Parallelpfades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer als 1 MOhm ist und/oder der insbesondere im Bereich zwischen 10MOhm und 100 MOhm liegt. Auf diese Weise wird einerseits im Parallelpfad eine zu jedem Zeitpunkt elektrisch durchleitende Verbindung für die Restenergie bereitgestellt und andererseits die einschaltfunkenunterdrückende Wirkung der Diode nur geringfügig geschwächt, so dass gewährleistet ist, dass keine Einschaltfunken beim Einschalten des Primärstroms im Primärkreis erzeugt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der ohmsche Lastwiderstand des Parallelpfades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein bedrahteter Widerstand, ein SMD-Widerstand oder ein Leiterwiderstand ist. Falls die Diode auf einer Leiterplatine, beispielsweise als SMD-Bauteil, ausgeführt ist, wäre ein als SMD-Widerstand ausgebildeter Lastwiderstand vorteilhaft. Falls die Diode ein bedrahtetes Bauteil ist, wäre ein bedrahteter Lastwiderstand oder ein als Leiterwiderstand ausgeführter Lastwiderstand vorteilhaft.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Leiterwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das als Schicht, Beschichtung, Leiterbahn oder Ummantelung ausgebildet ist. Beispielsweise ist der gesamte Parallelpfad als durchgängiger Leiterwiderstand ausgebildet. Auf diese Weise kann der Lastwiderstand besonders kostengünstig ausgeführt werden.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Leiterwiderstand auf der Oberfläche der Diode angeordnet und/oder ausgebildet ist. Auf diese Weise bildet die Diode ein Trägerelement für den Lastwiderstand und für die Ausbildung des Parallelpfades.
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Auch vorteilhaft ist, wenn der elektrische Schalter des Parallelpfades eingerichtet ist, zwischen einem Funkenabriss und einem erneuten Wiederaufladen des Primärkreises zu einem geeigneten Zeitpunkt geschaltet zu werden. Auf diese Weise ist der Schalter zu dem geeigneten Zeitpunkt in den geschlossenen Zustand schaltbar, wodurch der Parallelpfad für die Restenergie durchgeschaltet ist, so dass die Restenergie unter Umgehung der Diode an der Diode vorbeileitbar ist, was zu einer Auslöschung der Restenergie führt. Der Schalter des Parallelpfades kann beispielsweise ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Transistor, sein.
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Weiter vorteilhaft ist, wenn der Parallelpfad mit seinen Anschlussenden an die Anschlüsse der Diode angeschlossen ist.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, dass die Restenergie zur Auslöschung über den Parallelpfad zu einer elektrischen Masse leitbar ist, insbesondere über den Primärkreis oder über einen Masseanschluss des Sekundärkreises.
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Desweiteren vorteilhaft ist, dass die Sekundärspule ein dem Hochspannungsanschluss zugewandtes erstes Spulenende und ein dem Hochspannungsanschluss abgewandtes zweites Spulenende aufweist, wobei der Sekundärkreis einen am ersten Spulenende der Sekundärspule angeschlossenen Hochspannungspfad und einen am zweiten Spulenende der Sekundärspule angeschlossenen Massepfad aufweist. Erfindungsgemäß kann die Diode im Massepfad oder im Hochspannungspfad angeordnet sein.
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Vorteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Zündeinrichtung an einer Zündspule ausgebildet und damit in einer abgeschlossenen Baueinheit angeordnet ist. Die Integration der Zündeinrichtung in die Zündspule bietet Vorteile hinsichtlich der elektrischen Isolation und dem Bauraum.
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Figurenliste
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß einer ersten Variante,
- 2 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 mit einem Parallelpfad gemäß einer zweiten Variante,
- 3 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante und
- 4 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß einer ersten Variante.
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Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 dient der Erzeugung einer elektrischen Hochspannung zur Erzeugung eines Zündfunkens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einer wasserstoffbetriebenen Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antrieb eines Fahrzeugs.
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Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 umfasst einen Transformator 2 mit einem Primärkreis 2.1 und einem Sekundärkreis 2.2. Der Primärkreis 2.1 weist eine Primärspule 3 auf. Der Sekundärkreis 2.2 umfasst eine mit der Primärspule 3 induktiv gekoppelte Sekundärspule 4, eine Diode 5 zur Einschaltfunkenunterdrückung und einen Hochspannungsanschluss 6 zum Anschließen an eine Zündkerze 7. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 kann teilweise oder vollständig an einer Zündspule ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 ein Parallelpfad 10 ausgebildet ist, in dem gemäß der ersten Variante ein ohmscher Lastwiderstand 11 angeordnet ist und mittels dem Restenergie, insbesondere eine Restspannung, die nach einer Entladung der Zündeinrichtung 1 im Sekundärkreis 2.2 verbleibt, auslöschbar ist. Das Auslöschen der Restenergie geschieht, indem die Restenergie im Sekundärkreis 2.2 über den Parallelpfad 10 unter Umgehung der Diode 5 an der Diode 5 vorbeileitbar und zu einer elektrischen Masse leitbar ist. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Restenergie die elektrische Masse über den Primärkreis 2.1 erreichen, beispielsweise über einen Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1. Der Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1 ist beispielsweise zum Anschluss an einen Pluspol einer Batterie des Fahrzeugs vorgesehen.
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Der Parallelpfad 10 stellt daher eine zu jedem Zeitpunkt elektrisch durchleitende Verbindung für die Restenergie bereit, ohne die einschaltfunkenunterdrückende Wirkung der Diode 5 zu verlieren oder aufzuheben. Um dies zu erreichen, hat der ohmsche Lastwiderstand 11 des Parallelpfades 10 beispielsweise einen elektrischen Widerstand, der größer als 1 MOhm ist und der beispielsweise im Bereich zwischen 10MOhm und 100 MOhm liegt. Der ohmsche Lastwiderstand 11 des Parallelpfades 10 kann beispielsweise ein bedrahteter Widerstand, ein SMD-Widerstand oder ein Leiterwiderstand sein. Im Fall der Ausbildung des Lastwiderstandes 11 als Leiterwiderstand ist für den Leiterwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material vorgesehen, das beispielsweise als Schicht, Beschichtung, Leiterbahn oder Ummantelung ausgebildet sein kann. Die Ummantelung kann beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Schrumpfschlauch sein. Die Schicht, Beschichtung oder Leiterbahn kann beispielsweise aufgedruckt, aufgedampft oder durch Sputtern erzeugt sein. Der als Leiterwiderstand ausgeführte Lastwiderstand 11 kann beispielsweise auf der Oberfläche der Diode 5 bzw. an einem Diodenkörper der Diode 5 angeordnet und/oder ausgebildet sein.
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Der Parallelpfad 10 kann mit seinen Anschlussenden 10.1 an die Anschlüsse 5.1 der Diode 5 angeschlossen sein. Der Leiterwiderstand kann beispielsweise auf der Oberfläche der Diode 5 entlang bis an die Anschlüsse 5.1 der Diode 5 reichen.
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Die Sekundärspule 4 weist ein dem Hochspannungsanschluss 6 zugewandtes erstes Spulenende 4.1 und ein dem Hochspannungsanschluss 6 abgewandtes zweites Spulenende 4.2 auf, wobei der Sekundärkreis 2.2 einen am ersten Spulenende 4.1 der Sekundärspule 4 angeschlossenen Hochspannungspfad 13 und einen am zweiten Spulenende 4.2 der Sekundärspule 4 angeschlossenen Massepfad 14 aufweist.
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Die Diode 5 kann im Sekundärkreis 2.2 an beliebiger Stelle, also im Massepfad 14 oder im Hochspannungspfad 13 angeordnet sein und weist jeweils den erfindungsgemäßen Parallelpfad 10 auf. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Diode 5 im Massepfad 14 angeordnet, wobei der Massepfad 14 gemäß der sogenannten Sparschaltung an den Primärkreis 2.1 angeschlossen ist, indem ein Anschluss 5.1 der Diode 5 mit dem Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1 elektrisch verbunden ist.
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Die Primärspule 3 des Primärkreises 2.1 weist ein erstes Spulenende 3.1 und ein zweites Spulenende 3.2 auf, wobei das erste Spulenende 3.1 mit dem Niederspannungsanschluss 12 elektrisch verbunden ist und wobei das zweite Spulenende 3.2 mit einer zum Schalten des Primärstroms im Primärkreis 2.1 vorgesehenen Zündungsendstufe 15 elektrisch verbunden oder elektrisch verbindbar ist. Die Zündungsendstufe 15 ist nach den Ausführungsbeispielen Teil der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 1, diese kann aber ausdrücklich auch außerhalb der Zündeinrichtung 1, beispielsweise in einem Motorsteuergerät ausgeführt sein. Die Zündungsendstufe 15 hat zusätzlich zum Anschluss an das zweite Spulenende 3.2 der Primärspule 3 einen Anschluss 15.1 zur Verbindung mit einer elektrischen Masse, beispielsweise einer Karosserie- oder Fahrzeugmasse.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 mit einem Parallelpfad gemäß einer zweiten Variante.
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Die Zündeinrichtung nach 2 unterscheidet sich von der Zündeinrichtung nach 1 lediglich in der Ausgestaltung des Parallelpfades 10. Nach der zweiten Variante ist in dem Parallelpfad 10 kein ohmscher Lastwiderstand 11, sondern ein elektrischer oder elektronischer Schalter 20 vorgesehen. Der Schalter 20 des Parallelpfades 10 ist dazu eingerichtet, zwischen einem Funkenabriss einer vorhergehenden Zündung und einem erneuten Wiederaufladen des Primärkreises 2.1 zu einem geeigneten Zeitpunkt in den geschlossenen Zustand geschaltet zu werden. Dadurch wird der Parallelpfad 10 zu dem geeigneten Zeitpunkt elektrisch durchgeschaltet, so dass zu dem geeigneten Zeitpunkt ein Auslöschen von Restenergie erreichbar ist. Der Schalter 20 kann beispielsweise ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Transistor, sein.
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3 zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante mit dem ohmschen Lastwiderstand.
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Die Diode 5 ist nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wie im ersten Ausführungsbeispiel im Massepfad 14 angeordnet. Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 der Parallelpfad 10 vorgesehen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 lediglich darin, dass der Massepfad 14 nicht an den Primärkreis 2.1, sondern über einen Masseanschluss 17 an eine elektrische Masse, beispielsweise einer Fahrzeugmasse, angeschlossen ist. Der erfindungsgemäße Parallelpfad 10 kann im zweiten Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch gemäß der zweiten Variante mit dem Schalter 20 ausgebildet werden.
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4 zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 3 lediglich darin, dass die Diode 5 nicht im Massepfad 14, sondern im Hochspannungspfad 13 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 der Parallelpfad 10 vorgesehen. Der Massepfad 14 ist im dritten Ausführungsbeispiel wie im zweiten Ausführungsbeispiel über den Masseanschluss 17 an eine elektrische Masse, beispielsweise einer Fahrzeugmasse, angeschlossen.
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Der erfindungsgemäße Parallelpfad 10 kann im dritten Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch gemäß der zweiten Variante mit dem Schalter 20 ausgebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013202016 A1 [0001]
