DE1539199A1 - Transistorisierte Zuendanlage fuer Brennkraftmaschinen,insbesondere in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

■ Die Patentanwälte. -.

' Dipl.-Ing.E. Jour&an
Dipl. -Ing. W. Beyer

Frankfurt/Main : Freiherr-vom-Stein-Str.

In- Sachen:

Ford-V/erke Aktiengesellschaf t
Köln-Mehl ■
Henry-Ford-Strasse

Patentanmeldung

Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 466 949 vom 25. Juni 1965

(Transistorisierte Zündanlage für Brennkraftmaschinen insbesondere in Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine transistorisierte Zündanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei -.welcher zwischen einer elektrischen Stromquelle, wie der Fahrzeugbatterie, und der Primärwicklung der Zündspule als Schaltorgan ein Transistor vorgesehen ist, welcher" von einer Wicklung eines Schalttransformators mit sättigbarem Schaltkern in seinen leitenden Zustand schaltbar ist, \:Qnn dieser durch Unterbrechung eines Vormagnetisierungsstromes ir. einer zweiten Wicklung mittels eines an sich bekannten Zündunterbrechers in seinen leitenden Zustand geschaltet wird, wobei über dem Transistor eine dritte Wicklung an die Stromquelle anschließbar ist, durch welche der sättigbare Schaltkern bei leitendem Transistor in einen Sättigungssustand schaltbar ist. .

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf eine transistorisierte Zündanlage nach der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung F 4? 545 lTEIIc/46c 3). In dieser Patentschrift ist eine transistorisierte Zündanlage dargestellt und beschrieben, bei welcher ein sättigbarer Schaltkern zur Steuerung eines Transistors oder einer anderen elektronischen Schalteinrichtung

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benutzt wird/ die mit der Stromquelle oder Batterie einerseits und der Primärwicklung der Zündspule andererseits verbunden ist. Bei diesen System ist dar Transistor in seinen leitenden Zustand geschaltet, wenn der Schaltxern von seinem ■normalen Arbeitspunkt in einen Sättigungszustand umgeschaltet wird. Als Ergebnis davon wird die Primärwicklung der Zündspule über diesen Umschaltzeitraum nit Strom versorgt, und dieser.Zeitraum ist in"wesentlichen konstant für Jede gegebene Batteriespannung unabhängig von der Kaschinendrehzahl.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbsttätigen Ausgleich für Änderungen des Energieniveaus der Zündspule, die bei der früher vorgeschlagenen Anlage Änderungen in der Klemmenspannung der Batterie begleiten. Gelöst wird diese Aufgabe erfinduncsgemäß durch eine vierte, ständig ar. dio Stromquelle angeschlossene Wicklung, durch welche in wenigst ,.v: den die dritte Wicklung tragenden Teil des sättigbares. ScV.r.l-cl-rern-as eine zur magnetomotorischen Kraft der dritter. Wicklung "^ji leitendem Transistor gleichgerichtete magnetono~crische Kraft erzieugbar ist, durch welche.der sättigbare 3chaltkern-in Abhängigkeit von der Spannung der Stromquelle vorspannbar ist. Der Wert dieser Vorspannung ist im .wesentlichen proportional der Klemmenspannung der Batterie. Als Folge davon ist die "Ein"-Zeit des Transistors, der die Primärwicklung der Zündspule einschaltet, im wesentlichen umgekehrt proportional der Klemmenspannung der Batterie. Es gilt grundsätzlich, daß der Betrag an elektrischer Energie, der in der Primärwicklung der Zündspule in einer gegebenen Zeitspanne gespeichert v/erden kann, sich im wesentlichen proportional mit der Klemmenspannung der.Batterie ändert, die direkt mit der Zündspule verbunden ist. Die nachstehend beschriebene Anlage schafft deshalb einen selbsttätigen Ausgleich, bei welchem das elektrische Enorgieniveau, mit dem die 'Primärwicklung der Zündspule während eines Zündzyklus aufge-

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lader, wird, in %·· es entliehen konstant ist, ungeachtet und _: unabhängig von weitgehenden lindgrün ~en in der .Klemmen---" spannung seiner elektrischen Energiequelle. ■ . : . ; '

Die -Ausgangsleistung eer Zündanlage, die von der Selrandärwicklung der Zündspule abgegeben.-vrird, veroleibt deshaib₄· im wesentlichen konstant, imseacntet etv/aiger jinaertin-ren in der Klensienspcimuns der eielctrisclien Enerjriecueile, die vrährend nomalor Betriebcbcdin^tinoen eines Kraftfahraeuges ax^ftreten ccjen. Diese Inderun^en kennen besonders extren v.ührend des Jjalacsenn der Brennkraftmaschine sein.' Die Ausganssieistuns der Zündanlage ist folglich von der Haschinendrejisahl unabhängig.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einen herkönialichen inr Kraftfahrzeugen ve-rv.^r endet en elektrischen Speicher, z.3. einer Zündspule :::ii; einer Primär- und einer Sekundärviicklung, beschrieben ist, bei v;elchen: die elektrische Energie in induktiver Form in der Prinär^T-.^ricklung der Zündspule gespeichert wird, bevor die Zündspannung angefordert wird, kann sie :v.ch in Verbindung ~it kapasiüiven Zündanlagen verwendet -.."erden, bei denen die elektrische Energie in eipem Eon.de::c^ror gespeichert wird, bevor die Zündspannung von einer der Zündkerzen der liaschine benötigt wird.

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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestellter Aus'führungsbeispiele. Es zeigen:

Pig. 1 den elektrischen Wirkschaltplan einer ersten erfindungsgemäßen Zündanlage,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den sättigbaren Schaltkern der Anlage nach Pig, 1 mit den darauf befindlichen Wicklungen und einer Andeutung des Verlaufs des magnetischen Basses,

Pig. 3 ein Diagramm mit der verschiedenen Lage der Hysteresisschleife aufgrund unterschiedlich großer Vorspannungen an dem Schaltkern nach Pig. 2,

Pig. 4 den Wirkschaltplan eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Pig. 5- die Hysteresisschleife des sättigbaren Schaltkerns der Schaltung nach Pig. 4.

Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleichwirkende Teile in _N den verschiedenen Ansichten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist in Pig. 1 eine Zündspule 10 mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung 12 dargestellt. Die Sekundärwicklung 12 ist über eine leitung 13 mit dem Verteilerläufer 14 eines Zündverteilers 16 verbunden. Der Verteilerläufer 14 verbindet nacheinander eine Anzahl von Zündkerzen 17 mit der Sekundärwicklung. 12 der Zündspule 10 über die leitung 13 und Zündkabel 18, 19» 20, 21, 22 und 23. .- '

Die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 ist über leitungen 28 und *. 20. mit der negativen Klemme 26 einer im Ausführungsbeispiel als , ·*

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Batterie dargestellten Stromquelle 27 verbunden» Das andere Ende der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 ist über eine leitung 32 mir dem punktmarkierten Ende e.iner Wicklung 33 ver- ' bunden, deren niohtmarkiertes Ende über eine Leitung 34 an die

. «eine Ausgangs elektrode 35 einer elektronischen Sohaltein-.richtung 36 angeschlossen ist. Die elektronische Schaltein-

. richtung 36 ist vorzugsweise ein Transötor, bei welchem die Ausgangselektrode 35 vom Kollektor gebildet wird. Die andere Ausgangselektrode 37 der elektronischen Schalteinrichtung 36, welche bei einem !Transistor vom Emitter gebildet wird, ist über Leitungen 41, 42 und 43 mit der" positiven Klemme 44 der Batterie 27 verbunden»

Zur .Steuerung des Transistors 36 diesnt ein Schal transformator mit einem sättigbaren Schaltkern 5t. Dieser trägt eine erste Wicklung 52, deren punktmarkiertes Ende über eine Leitung 53, einen Y/iderstand'54, eine Leitung 55 sowie die Leitungen 42 und 43 Mt der positiven Klemme 44 der Batterie 27 verbunden ist» Das andere Ende der Wicklung 52 steht über eine Leitung in Verbindung mit dem festen Kontaktstück 57 eines Zündunterbrechers 58, dessen anderes bewegliches Kontaktstück 59 über einen beweglichen Schaltarm 61 und eine Seitung 62 mit der Leitung 3* urtö über diese mit αβτ negativen Klemme 26 der Batterie 27 in Verbindung steht. "

Der Zündunterbrecher 58 ist normalerweise in Schließstellung vorgespannt und' wiid- seriodisch durch einen Rocken 64 geöffnet, der einen mit den*. Sclia^t^-rc* 61, gekuppelten Mitnehmer 6p betätigt. Der Hocken'64'wird in Synchronismus mit dem Verteilerläufer 14 des Zündverteilers 16Vangetrieben, wie dies durch die^ gestrichelte iiinie 6,6 anged^tef: 4et, und ist so eingestellt, daS der Zündunterbrecher 59%^ t>t el bar, bevor der Verteilerläufer 14 die

23 im ZSndverfceile* 1^ her- ;

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Der sättigbare Schaltkern 51 "trägt als zweite Wicklung Aie bereits obsn erwähnte "uLünj 33» dsren punktinarkiertes^ Ende an die !Primärwicklung 11 der Zündspule 10 Über die Leitung 32 angeschlossen ist und deren niclrcisarkiertes Hide über die Leitung 34 mit dem Kollektor 35 des Transistors 36 verbunden ist.

Eine dritte ■ Wicklung 75 in Perm einer Sückkopjlungswicklung liegt mit ihrem punktnarki er ten Sr.de über eine Leitung ,76 an der als Steuerelektrode dienenden Basis.77 dss SCransistors 36 an, v;ährend das andere Snde dar T/icklung 7.5 über eine Leitung 7S, . einen Widerstand 81 und eine Leitung 32 an die Leitung 42 angeschlossen ist. Die Leitung 42 ist, wie'bereits erwähnt über die Leitung 41 mit dem Emitter 37 des Transistors 56 und ferner über die Leitung 43 Eit der positiven IG.e~.ae 44 der Batterie 27 verbunden.

Der sättir bare Schaltkern 51 weist ein Quer joch 9"i aus magnetisch leitenden ilaxerial auf, das mi τ einem 2nde zwischen den 7/ick- lungen 33 κηά 75 und mit'.dem anderen Siide zwischen den Wicklungen 33 und 52 as sättigbaren -Schaltksrn ansetzt. Das Querjach 91 trägt eine Y/ieklung- 92) deren eines". Ende über eine Leitung 93= . einen 'widerstand 94, eine. Leitung 95 und die Leitungen 42 und 43 mit der positiven Kleasa 44 der Batterie .27 verbunden ist.. Das andere Ende der Wicklung 92 ist über eine Leitung 36 und die _; ;' Leitungen 62, 31 und 28 mit der negativen .Elleiane 2b der Batterie 27 verbunden. Als Polge dieses Anschlusses der Wicklung 91 an die Batterie 27 über die vorerwähnten Leitv-ngsmittel i£t der sättigbare Schaltkern 51 während des Betriebes- der Zündanlage ständig magnetisch vorgespannt,. '·. :·.:'-. ..:·.- -, · -'; _:; ■■". " -l._}^ / '· ,■

Zz. folgenden rird die 7/irkungsrreise der Zündanlage unter der ST₁₆JiEe beschrieben, daß der Wicklung 92' ein kleiner Betrag an ■^oi^spannenergie zugeführt wird, wie dies ,der Pail ist', vnezui die ' I^".innenspannung δ,βτ Batterie 27 klein₅„ ist. Die Ausvd rkungea einer _ "j^iStrung zn der iCLeunnenspannmis; welche, die' igtyoms-ärke durch"" diV'' *.C iVicZfliine S2 ^veränderT:,' wird asm später ,erläuterii," ' ^v -ί - ^¹S

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Bei geschlossenen Zündunterbrecher 53 ist ein Stromkreis von der Batterie 27 über die erste Wicklung 52 des sättigbaren Schalticcmes 51 geschlossen· Der ohnsche Widerstand dieses Stromkreises, bestehend aus den ohmschen Widerstandswerten des "Widerstandes 5^· und der Wicklung 52, ist derart bemessen, daß die den Schaltkern 51 magnetisi er enden Amperwindungen bzw. die darin induzierten Voltsekunden genügen, um den sättigbaren Schaltkern in dem mit A in ^ig. 3 angedeuteten negativen Sättigungssustand vorzuspannen. In diesen Zustand sperrt der Transistor 56, da an der BücMcopplungswicklung 75 keine ■ Spannung erzeugt wird und sich der Emitter und die Basis 77 auf gleichem Potential befinden. Da der transistor sperrt, fließt kein Strom über die Primärwicklung 11-der Zündspule.10 und über die Wicklung 33 des sättigbaren Schaltkerns 51·

Es verdient Beachtung, daß bei der hier verwendeten Kennzeichnung der einen Wicklungsenden mit Punkten ein in das punktmarkierte Ende einer Wicklung einfließender Strom einen magnetischen Fluß erzeugt, der den sättigbaren Schaltkern in seinen negativen Sättigungszustand (Punkt A) bringt, während ein Stromfluß in das nichtmarkierte Ende einen magnetisehen Fluß hervorruft, der den sättigbaren Schaltkern in seinen positiven Sättigungszustand (Punkt C) bringt. In ähnlicher Weise verursacht eine Flußänderung von einem negativen Flußzustand.hin zu einem positiven .Fiußzustand eine negative Spannung am punktmarkierten Ende einer Wicklung im Verhältnis zu deren nichtmarkierten Ende, während eine Flußänderung von einem positiven Flußzustand hin zu einem negativen Flußzustand eine positive Spannung am punktmarkierten Ende einer Wicklung im Verhältnis" zu deren nichtmarkiertem Ende erzeugt.

f Wenn der Zündunterbrecher 58 unter der Wirkung des EFockens. 64 und T" des Mitnehmers 65 öffnet» wird die Vorspannung des sättigbaren Schal -..'. terns $1 beseitigt, und der",magnetische Fluß bricht zusammen auf |fden Remanenzwert B* Diese 1?lußänderung ruft in. der Sückkopplungs-

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wicklung 75 ein negatives Potential an derem punktmarkierten Ende im Verhältnis zum Potential an anderen Enden hervor. Hierdurch wird der Transistor 36 in seinen leitenden Zustand gedreht, und es fließt Strom durch die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 sowie durch die in Serie zur Primärwicklung 11 geschaltete Wicklung 33· Da der Strom in das nichtmarkierte Ende der Wicklung 33 eintritt, wird der sättigbare Schaltkern in seinen positiven Sättigungszustand geschaltet, und es entsteht ein negatives Potential an den punktmarkierten Enden der Rückkopplungswicklung 75 gegenüber deren nichtmarkiertem Ende, wodurch der Transistor 36 vollständig -in leitenden Zustand unter dem Einfluß der Eückkopplungswirkung gedreht wird* Der Stromfluß durch die wicklung 33schafft eine ausreichende Magnetisierungskraft an dem sättigbaren Schaltkern 51, um diesen von seinem Eemanenzpunkt B in seinen positiven Sättigungszustand C umzuschalten.

Wenn dieser erreicht ist, sinkt die Eückkopplungsspannung an der Wicklung 75 auf den Wert Hull,- wodurch der Transistor 36 in Sperr'stellung geschaltet wird und den Stromfluß durch die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 unterbricht« Diese Unterbrechung des Stromflusses induziert eine Spannung in der Primärwicklung 11 und eine entsprechend übersetzte Zündspannung in der Sekundärwicklung 12, welchletztere in diesem Augenblick einer der Zündkerzen 17 über die Zündkabel 18 - 2*5 vom Zündverteiler 16 her zugeführt wird. Die an der Primärwicklung 11 auftretende Spannung wirkt ^: ■ auch an der Wicklung 33 ¹²¹Ia i^gt bestrebt,' den sättigbaren Schaltkern in den Zustand k zurückzuschalten, da die Spannung an der Primärwicklung 11 eine umgekehrte Eichtung hat, so daß ein positives Potential am punktmarkierten Ende der Wicklung 35 erscheint* Ein positives Potential tritt ferner am punktmarkierten Snde der Sückkopplungswicklung 7p auf, wodurch der-Transistor 36 in Sperrstellung, gehalten wird. .

in"in der £eitung 7* angeordneter Gleichrichter 97 verhindert, daß.der sättigbare Schaltkern 51 von der an der PrimärwiGklung 11

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der Zündspule 10 entstehenden Zündspannung vollständig zurückgeschaltet wird, da der Gleichrichter einen Stromfluß zum punktmarkierten Ende der Wicklung 33 verhindert, durch welchen sonst der sättigbare Schaltkerh 5*1. zum Punkt A in Pig, 3 zurückgeschaltet würde. Vielmehr sinkt die Magnetisierung d-es Schaltkerns₅ wenn der Zündunterbrecher geöffnet wird, nur "bis zum Punkt D, der einem stabilen Zustand des restlichen Flusses entspricht, anstatt den Zustand nach Punkt A in Pig. einzunehmen, der eine unstabile Lage sein würde. Erst wenn die Kontakte 57 und 59 des Zündunterbrechers 58 schließen, wird die

des .Schaltkerns zum Punkt A zurückgeschaltet, j

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und es beginnt ein neuer Zündzyklus, wenn die Kontakte 57 und des Zündunterbrechers 59 wieder öffnen.

Aus. der Betrachtung der Pig. 1 erhellt, daß die Größe des Stromflusses durch die vom Querjoch getragene Wicklung 92 direkt proportional zur Klemmspamung der Batterie 2?. ist. Es leuchtet ferner ein, daß die Zeitspanne, während welcher die Primärwicklung 11 mit Energie aufgeladen wird, gleichbedeutend mit der Zeitspanne ist, während welcher sich der Transistor 36 in leitendem Zustand befindet. Diese Zeitspanne wird wiederum durch die Zeit bestimmt, während welcher eine Spannung in der zwischen die Basis 77 und den Emitter 37 des Transistors 36 geschalteten Bückkopplungswicklung 75 induziert wird« Diese Spannung in der Eüokkopplungswicklung 75 wird nur so lange induziert wie eine Inderung des die Wicklung 75 durchsetzenden Flusses im Schaltkern 51 aufrechterhalten wird*

Eine Betrachtung der Pig. 2 läßt nun erkennen, daß in demjenigen Seil des Schaltkerns, der die den Schaltkern in seinem Sättisungsaixstand A treibende erste Wicklung 52 trägt, der von der Wicklung S'l erzeugte magnetische Fluß den Fluß überlagert, der ttgd. der Wicklung $2 erzeugt wird, wenn diese Wicklung «ei geschlossenem Zündunterbrecher 58 eingeschaltet ist* Weiter geht? aus Pig. 2 hervox', daß ein Strom in der Wicklung 33 bei eingeschaltetem Transistor 36 einen magnetischen Fluß erzeugt, der den von der Wicklung 91 in diesem Teil des Sohäfc&kerns erzeugten Fluß überlagert.

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Je größer der die Wicklung 91 durchfließende Strom ist, umso größer ist folglich, der magnetische Fluß, der sich dem von der Wicklung 52 in d.em dortigen !Teil des Schaltkernes erzeugten Fluß überlagert, und umso größer ist auch der magnetische -Fluß, der sich von der Wicklung 35 in den anderen Teil des Schaltkerns überlagert· Die Wirkung dieser Überlagerung besteht darin, daß die Hysteresisschleife nach Fig. 3 zusammengedrückt wird, wenn der Strom in der Wicklung 91 ansteigt, da eine Änderung des Flusses, der die zur Schaltung des Transistors 38 dienende Rückkopplungswicklung 75 durchsetzt, nur auftreten kann innerhalb der Zeit, in welcher der Schaltkern vom negativen Sättigungszustand des die Wicklung 52 tragenden Teil umschaltet, bis derjenige Teil, der die Wicklung 53 trägt,- positiv gesättigt ist. Folglich wird die Zeitspanne zur Umschaltung des Schaltkerns 51 zwischen den beiden Sättigungszuständen im Verlauf der Spannungserzeugung an der Wicklung 75 in einem solchen Maß verändert, wie der Strom in der Wicklung 92 ansteigt, und diese Zeit ist im wesentlichen umgekehrt proportional zur Größe des Stroms in der Wicklung 92.

Die Zeitspanne, während welcher der Transistor 36 leitend ist, ist deshalb im wesentlichen umgekehrt proportional der Größe des Stromes durch die Wicklung 92 und somit umgekehrt proportional der Klemmenspannung der Batterie 27* Es leuchtet ferner ein, daß der Betrag an elektromagnetischer Energie, die in dem von der Primärwicklung 11 der Zündspule 1.0 gebildeten elektromagnetischen Speicher aufgespeichert wird, sowohl proportional der Klemmenspannung der Batterie 27 als auch der Zeit ist, während welcher die Primärwicklung 11 der Zündspule eingeschaltet ist. Da also eine Inderung der Klemmenspannung an der .Batterie 27 eine entgegengesetzte Inderung der Zeitdauer, während welcher die Primärwicklung 11 vor der Anforderung der Zündspannung in der Primärwicklung 12 eingeschaltet ist, zur Polge hat, ■bleibt die in der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 aufge-" speicherte Energie unabhängig von weitgehenden Soiiwanloi^sn. der Klemmenspannung an der Batterie 27» im wesentlich an lcos.se sjit»

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Fig, 4 zeigt den Wirkschaltplan einer anderen Zündanlage, die ebenfalls eine im wesentlichen konstante Ausgangsenergie unabhängig von weitgehenden Schwankungen in der Klemmenspannung der elektrischen Batterie 27 sicherstellt· Die Schaltung ist, von nachstehenden Ausnahmen abgesehen, ähnlich der Schaltung nach Fig. 1. So ist die Wicklung 53 zur Primärwicklung 11 parallel statt in Serie geschaltet, wie in Fig· 1· Ferner liegt eine Zenerdiode 99 parallel zur Wicklung 52 und dem Zündunterbrecher 58 und in Serie zu dem Widerstand 5^· Hierdurch wird ein Spannungsteiler, bestehend aus der Zenerdiode 99 und dem Widerstand 54-, geschaffen, der unmittelbar an den Klemmen der Batterie 2? liegt. Die Zenerdiode 99 ^⁵* ^so gepolt, cLaß ^sie einen Stromfluß durch den von ihr und dem Widerstand 54 gebildeten Spannungsteiler zu verhindern bestrebt ist. Ihre maximale Sperrspannung ist jedoch nur so groß, daß sie von der geringsten zu erwartenden Klemmenspannung der Batterie 27 erreicht wird. Die Zenerdiode sorgt folglich unter den zu erwartenden Spannungsverhältnissen der Batterie stets für eine konstante Spannung an ihren Klemmen* Sie kann beispielsweise so ausgewählt werden-, daß an ihr ein Spannungsabfall von 6 Volt auftritt, der trotz weitgehender Schwankungen der Klemmenspannung der Batterie 27 im wesentlichen konstant bleibt. Als Folge davon erhält die Wicklung 52 stets die. gleiche Spannung, wenn der Zündunterbrecher 58 schließt. ■

Weiterhin trägt der sättigbare Schaltkern 51 selbst eine Yorspannungswicklung, die mit 101 bezeichnet ist. Das punktmarkierte Ende dieser Wicklung ist über eine leitung 102, einen Begrenzungswiderstand 103, eine Leitung 104 und die Leitungen 31 und 28 an die negative Klemme 26 der Batterie 27 angeschlossen. Das andere aide der Wicklung 101 ist über eine Leitung 105 und die Leitungen 4-2 und 43 mit der positiven Klemme 44 der Batterie verbunden.

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ORIGINAL INSPECTED

Es leuchtet ein, daß bei Betrieb dieser Schaltung die Wicklung 101 ständig an die Batterie 2? angeschlossen ist, wodurch eine magnetische Feldstärke an dem sättigbaren Schaltkern 51 erzeugt wird, die entgegengesetzt zur Richtung der bei geschlossenem Zündunterbrecher von der Wicklung 52 erzeugten Feldstärke gerichtet ist. Mit anderen Worten, der von der Wicklung 101 erzeugte magnetische Fluß ist entgegengesetzt gerichtet zu dem bei geschlossenem Zündunterbrecher von der Wicklung 52 erzeugten Fluß. .

Fig. 5 zeigt die Hysteresisschleife des sättigbaren Schaltkerns 51· Die Wicklung 52 erzeugt eine-Sipa^t negative magnetomotorische Kraft, und diese wiederum ruft einen magnetischen Fluß hervor, der den Schaltkern in seinen negativen Sättigungszustand zu bringen versucht. Andererseits erzeugt die Wicklung 101 eine magnetomotorische Kraft in positiver Richtung, die den Schaltkern in seinen positiven Sättigungszustand zu bringen versucht. Der resultierende Fluß im Schaltkern bei geschlossenem Zündunterbrecher 58 ist deshalb gleich dem von der resultierenden magnetomotorischen Kraft erzeugten Fluß, welcher von der algebraischen Summe der magnetomotorischen Kräfte gebildet ist, die von den Wicklungen 52 und 101 erzeugt werden.

Es leuchtet ein, daß die von der Wicklung 101 erzeugte magnetomotorische Kraft direkt proportional der Klemmenspannung der Batterie 2? ist. Bei einer Klemmenspannung der Batterie 27 von beispielsweise 6 Volt hat die von der Wicklung'101 erzeugte magnetomotorisehe Kraft^eSurch den Buchstaben D gekennzeichneten Wert, während bei einer Klemmenspannung von 12 Volt der Wert E und bei 18 Volt der Wert" F erreicht wird. Die von der Wicklung bei geschlossenem Zündunterbrecher 58 erzeugte magnetomotorische Kraft in Amperewindungen ist hingegen konstant, da die Spannung an der Windung 52 durch die Zenerdiode 99 konefcwit gehalten ■'■ wird. Dieser Wert der magnetomotorischen Kraft ist .durch den

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ORiQlNAL INSPECTED

Buchstaben G angedeutet·- Der resultierende Arbeitspunkt der Hysteresisschleife ist folglich durch die algebraische Summe dieser beiden magnetοία sehen Kräfte bestimmt und wird bei einer Klemmenspannung der Batterie von 6 Volt im Punkt A auf der Hysteresisschleife Riegen, während der bei 12 Volt im Punkt B und bei 18 Volt im Punkt C liegt.

Die von den Strömen in den Wicklungen 101 und 52 hervorgerufenen magnetomotürischen Kräfte werden zunächst so ausgewählt, daß die Punkte A, B und C auf dem geraden Teil der Hysteresisschleife liegen, und weiterhin so, daß die Entfernung vom Sättigungszustand des Schaltkerns 51 im Punkt H bis zum Arbeitspunkt umgekehrt proportional zum Strom in der Wicklung 101 und somit umgekehrt proportional zur Klemmenspannung der Batterie 2? ist. Wie dargestellt, beträgt die Entfernung vom Sättigungspunkt H zum Arbeitspunkt C, bezogen auf die dem Fluß zugeordnete senkrechte *. Achse im Diagramm, ein Drittel der Entfernung vom Sättigungspunkt H zum Arbeitspunkt A, und die Entfernung vom Sättigungs-¹. zustand H zum Arbeitspunkt B beträgt zwei Drittel der Entfernung vom Sättigungspunkt H zum Arbeitspunkt A.

Wie oben ausgeführt, sind der Arbeitspunkt A bestimmt durch eine Klemmenspannung der Batterie 2? von 6 Volt, der Arbeitspunkt B durch eine Klemmenspannung von 12 Volt und der Arbeitspunkt C durch eine Klemmenspannung von 18 Volt. Wenn folglich die Klemmenspannung in diesem Bereich von 6 Volt bis maximal 18 Volt ansteigt, sinkt die Entfernung zwischen dem Sättigungspunkt H und dem jeweiligen Arbeitspunkt proportional maximal auf ein Drittel des Anfangswertes ab. Polglich ist die Zeitspanne, während welcher eine Spannung in der Bückkopplungswicklung. 75 induziert wird, die Transistor . 36 einschaltet, umgekehrt proportional der Klemmenspannung der Batterie 27* Dies hat zur Folge, daß die Primärwicklung 11 während einer Zeitspanne eingeschaltet wird, die im wesentlichen umgekehrt proportional zur Klemmenspannung der Batterie ist.

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Die Zündanlage nach Pig. 4 arbeitet folglich mit dem gleichen Ergebnis wie die in Fig. 1 dargestellte Zündanlage. Der Transistor 36 wird in seinen leitenden Zustand geschaltet, wenn der Zünd- · unterbrecher 58 öffnet, und die Zeitdauer dieser Einschaltung ist durch die Zeitspanne bestimmt, die erforderlich ist, um den Schaltkern 51 von seinem Arbeitspunkt, beispielsweise einem der Punkte A, B oder C, in seinem Sättigungszustand H zu schalten. Auf diese Weise ist sowohl die Zeitspanne, während welcher der Transistor 36 eingeschaltet ist, wie auch die Zeit,, während welcher die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 eingeschaltet ist, im wesentlichen umgekehrt proportional zur Klemmenspannung der Batterie 27.

Da die in dem elektromagnetischen Speicher, nämlich der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 gespeicherte elektromagnetische Energie proportional der Klemmenspannung der Batterie 27 und umgekehrt proportional der Zeitspanne ist, während welcher der Energiespeicher von der Batterie her mit Energie versorgt wird, speichert die in Pig· 4 dargestellte Zündanlage ungeachtet weitgehender Schwankungen und Änderungen in der Klemmenspannung der Batterie 27 stets einen im wesentlichen konstanten Betrag an elektrischer Energie in der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 unmittelbar vor der Anforderung der Zündspannungen·

Es leuchtet ohne weiteres ein, daß der Erfindungsgedanke auch bei einer transistorisierten Kondensatorzündanlage gemäß dem deutschen Patent(unter dem Zeichen der Vertreter Po 7613 gleichzeitig eingereichte Anmeldung mit Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Ser.No. 466 948 vom 25. Juni 1965)angewendet werden kann und daß es unerheblich ist, ob die Zündenergie in einem induktiven Speicher wie der Primärwicklung 11 der Zündspule 10 oder einen Kondensator wie bei jenem Patent gespeichert wird.

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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der er- -findungsgemäßen Zündanlage kann der ringförmige sättigbare Schaltkern 51 ein- herkömmlicher toroidförmiger Ferrit-Kern sein, wobei das Querjoch 91 zweckmäßig aus magnetischem Material"mit sehr hoher Leitfähigkeit» z.B. einem kompakten Stücit Weicheisen, besteht. Eine solche Ausführung hindert den magnetischen Fluß im ringförmigen Schaltkern 51Y in das Quer-3 och 91 einzutreten, da das kompakte Stück Weicheisen für schnellwechselnde magnetische Felder, wie sie in dem Schaltkern auftreten, einen magnetischen Kurzschluß darstellt. Die vorgeschlagene Ausbildung erlaubt jedoch dem Fluß im Querjoch 91, sich Änderungen der Klemmenspannung der Batterie 27 anzupassen, da diese Änderungen im Vergleich zu den schnellen Flußänderungen im sättigbaren Schaltkern 51 langsam verlaufen.

In beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 4 ist die Zeitspanne, während welcher die Primärwicklung 11 der Zündspule 10 vor der Anforderung der Zündspannung aufgeladen wird, unabhängig von der Maschinendrehzahl. Dies wird durch eine solche Auswahl der Parameter des sättigbaren Schaltkerns 51 und der darauf befindlichen Wicklungen erreicht, daß der Schaltkern stets in seinen die Zündspannungen erzeugenden Sättigungszustand geschaltet wird, bevor der Zündunterbrecher 58 schließt, wodurch der Schaltkern zurückgeschaltet wird und ein weiterer Zündzyklus beginnen kann.

Die Erfindung schafft eine Zündanlage, in welcher die den, Zündkerzen einer Brennkraftmaschine zugeführte Energie im wesentlichen konstant ist unabhängig von weitgehenden Schwankungen in der Klemmenspannung der Stromquelle der Anlage. Dies wird erreicht durch Versorgung eines Energiespeichers in der Anlage mit einem gleichbleibenden Betrag an elektrischer Energie unabhängig von weitgehenden Schwankungen in der Klemmenspannung der Energiequelle, unmittelbar bevor die Zündspannungen angefordert werden. Wie bereits erläutert, ist außerdem die den Zündkerzen zugeführte Energie imabhängig von der Drehzahl der Maschine.

' Patentanspruch/

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Claims (5)

1. (Transistorisierte Zündanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei welcher zwischen einer elektrischen Stromquelle, wie der Fahrzeugbatterie und der Primärwicklung der Zündspule als Schaltorgan ein Transistor vorgesehen ist, welcher von einer Wicklung eines Schalttransformators mit sättigbarem Scheitkern in seinen leitenden Zustand schaltbar ist, wenn dieser durch Unterbrechung eines Tormagnetisierungsstromes in einer zweiten Wicklung mittels eines an sich bekannten Zündunterbrechers in seinen leitenden Zustand geschaltet wird, wobei über den Transistor eine dritte Wicklung an die Stromquelle anschließbar ist, durch welche der sättigbare Schaltkern bei leitendem Transistor in einen Säügungszustan&. schaltbar ist, insbesondere Zündanlage nach Patentanmeldung F 4? 345 ira:iIcA6c3, g e k e η η ζ β i c h net d u r ch eine vierte, -ständig an die Stromquelle anga-

■ schlossene Wicklung (92 bzw* 101) durch welche in wenigstens dem die dritte Wicklung (33) tragenden Teil des sättigbaren Schaltkerns (51) eine zur magnetomotorischen Kraft der dritten Wicklung (33) bei leitendem Transistor (36) gleichgerichtete magnetomotorische Kraft erzeugbar ist, durch welche der sättigbare Schaltkem (51) in Abhän»gigkeit von der Spannung der Stromquelle (26) vorspannbar ist,

2. Zündanlage nach Anspruch 1 , da d u r c h g e k e η η-z e i c h η et, daß die vierte Wicklung (92) auf einem den sättigbaren Schaltkern (51) an· Stellen zwischen der ersten

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und der dritten Wicklung (75 und 33) einerseits und der zweiten und der dritten Wicklung (52 und 33) andererseits magnetisch überbrückenden Quer joch (91) angebracht ist und die zweite Wicklung 452) so bemessen ist, daß bei geschlossenem Zündunterbrecher (58) ein zweiter Sattigungszustand im sättigbaren Schaltkern (51) auftritt.

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3. Zündanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich η e t· , daß das Quer;} och (91) aus verlustbehaftetem magnetischen Material, vorzugsweise vollem Weicheisen besteht.

4. Zündspule nach Anspruch 2, dad u'r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Vierte Wicklung (Ιοί) unmittelbar auf dem sättigbaren Schaltkern (51) angebracht ist und die zweite Wicklung (52) während ihrer Einschaltung durch den Zündunterbrecher (58) bei allen zu erwartenden Spannungen der Stromquelle (26) spannungstabilisiert ist.

5. Zündspule nach Anspruch 4» dadurch g e k e η nz ei c h η e t , daß die zweite und die vierte Wicklung (52 und 1o2) so ausgelegt sind, daß die bei beider Einschaltung entstehende resultierende magnetomotorische Kraft einen im geradlinigen Mittelteil der Hysteresiskurve des sättigbaren Schaltkerne (51) liegenden magnetischen Fluß bei allen zu erwartenden Spannungen der Stromquelle (26) erzeugt.

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