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'IHochspannungskondensator-Zündanlage'' Die Erfindung bezieht sich
auf eine Zündanlage mit kapazitiver Zwischenspeicherung der für den Zündimpuls erforderlichen
Energie, insbesondere für Otto- und Wankelmotoren, bei der eine Elehrzahl von parallel
geschalteten, von einer Batterie über eine Ladeeinrichtung aufladbaren Speicherkondensatoren
mit zugeordneten Thyristoren vorgesehen ist, die zeitlich nacheinanderfolgend zur
Entladung der Speicherkondensatoren durch Zündimpulse eines Zündimpulsgebers gezündet
werden, nach Patent-Nr.
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.... (Patentanmeldung P 21 45 790.9).
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Bei der Zündanlage nach dem Iiauptpatent ist zur Erzielung einer größeren
Sicherheit für die Entflammung des Gasgemisches im Zylinder des Motors durch die
an der Zündkerze auftretenden Zündfunken eine Mehrzahl von parallel geschalteten
Speicherkondensatoren mit zugeordneten Thyristoren vorgesehen. Auf diese Weise wird
in der Nähe des Zündzeitpunktes eine Mehrzahl von in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgenden
Überschlägen an der Zündkerze erzeugt, wodurch für den Fall, daß der erste Zündfunke
das Gasgemisch nicht zur Entflammung bringen konnte, mit ziemlicher Sicherheit einer
der nachfolgenden Zündfunken dies erreicht. Dadurch wird eine sichere Zündung auch
bei ungünstigen Betriebszuständen, wie Teillast und höheren Drehzahlen, gewährleistet.
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Nun hat sich gezeigt, daß sich bei der Entladung der einzelnen Speicherkondensatoren
an der Primärseite der Zündspule eine stark gedämpfte Schwingung einstellt, die
auch dann, wenn parallel zur Primärseite der Zündspule eine Freilaufdiode geschaltet
ist, kurzzeitig negative Werte der Entladespannung entstehen läßt. Durch einen bei
der Entladung des ersten Speicherkondensators auftretenden negativen Spannungsimpuls
könnten nun aber die anderen, in den Parallelzweigen angeordneten und den anderen
Speicherkondensatoren zugeordneten Thyristoren zu unerwünschten Zeitpunkten gezündet
werden.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher
darin, eine Entladung der zweiten und etwa nachfolgenden Speicherkondensatoren mit
Sicherheit nur zu den von dem Zündimpulsgeber vorgegebenen gewünschten Zeitpunkten
zu gewährleisten.
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In Weiterbildung der Zündanlage nach dem Hauptpatent wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß mittel zur Verhinderung der Zündung der Thyristoren beim Nulldurchgang
der Entladespannung vorgesehen sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sollen
in den Steuerzuführungen der Thyristoren Zenerdioden vorgesehen sein, deren Zenerspannung
höher als die höchste auftretende negative Entladespannung ist. Nach einem anderen
Vorschlag der Erfindung sollen in den Steuerzuführungen dieser Thyristoren Zündtransformatoren
vorgesehen sein.
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Durch Anwendung der von der Erfindung vorgeschlagenen Naßnahmen, nämlich
durch Anordnung von Zenerdioden oder Zündtransformatoren
in den
Steuerzuführungen der Thyristoren, wird sichergestellt, daß die Entladung der dem
ersten Entladekreis nachfolgenden Entladekreise nicht schon im Moment des Durchganges
der Entladespannung durch den Nullpunkt erfolgt.
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Weitere Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung sind in der
Beschreibung der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnung enthalten.
Die Zeichnung zeigt in Figur 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Zündanlage mit
Zenerdioden in den Steuerzuführungen der Thyristoren der dem ersten Entladekreis
nachfolgenden Entladekreise und Figur 2 ein ausschnittsweises Schaltbild, bei dem
in der Steuerzuführung eines Thyristors ein besonderer Thyristor-Zündtransformator
vorgesehen ist.
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In der Figur 1 ist mit 1 eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie,
bezeichnet, aus der die Energie zur Aufladung von Speicherkondensatoren 3, 4 und
5 mittels einer Ladeeinrichtung 2, beispielsweise eines Gleichspannungskonverters,
entnommen wird. Den in parallelen Zweigen angeordneten Speicherkondensatoren 3 bis
5 sind Thyristoren 6, 7 und 8 zugeordnet, bei deren Zündung die Kondensatoren entladen
werden. Die bei der Entladung der Kondensatoren auftretende Entladespannung wird
mit Hilfe eines Zündtransformators 11 auf die zur Erzeugung eines Überschlages an
der Zündkerze erforderliche Zündspannung von 10 bis 30 kV übersetzt. In der Zeichnung
führt der Ausgang 12 der Sekundärseite des Zündtransformators 11 auf einen sogenannten
Zündverteiler, in dem Unterbrecherkontakte,
lichspannungsverteiler
und üblicherweise ein Zündwinkelverstellsystem untergebracht sind.
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In den Zweigen zu den dem ersten Kondensator 3 parallel liegenden
Speicherkondensatoren 4 und 5 sind Sperrdioden 13 vorgesehen, die verhindern sollen,
daß während der Entladung des ersten Kondensators 3 die beiden anderen Kondensatoren
ebenfalls entladen werden. Eine Freilaufdiode i4 ist parallel zur Primärwicklung
des Zündtransformators 11 geschaltet und soll eine vollständige Entladung aller
Kondensatoren gewährleisten bzw. ein Umpolen der Spannung am Zündtransformator verhindern.
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Bei der Entladung der einzelnen Kondensatoren ergibt sich nun, bedingt
durch den aus Zündtransformatorwicklung und Kondensator bestehenden Schwingkreis,
ein Spannungsverlauf in Form einer stark gedämpften Schwingung. Der Spannungsanstieg
und die Pulsdauer der ersten positiven Halbwelle dieser Spannungsschwingung hängen
im wesentlichen vom verwendeten Spulentyp des Zündtransformators ab, wobei Streuinduktivität,
Wicklungskapazität und ohmscher Widerstand die kennzeichnenden Parameter sind.
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Nach der positiven Halbwelle ergibt sich jedoch trotz der Anordnung
der Freilaufdiode 14 noch eine negative Halbwelle mit einem Scheitolwert von einigen
Volt. Der Scheitelwert dieser negativen Halbwelle ist abhängig vom Stoßstromverhalten
der Freilaufdiode 14, da diese den erheblichen Spulenstrom im Augenblick des Spannungsnulldurchganges
übernehmen muß. Diese negativen Spannungswerte können aber die in den nachfolgenden
Entladekreisen vorgesehenen Thyristoren 4 und 5 zur Zündung bringen, da deren Steuerzuführungen
über den allen gemeinsamen Zündimpulsgeber eine galvanische Verbindung mit dem gemeinsamen
Bezugspunkt Null der Schaltung aufweisen. In Figur 1 ist diese Verbindung dargestellt
durch die Widerstände 20.
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Um nun jedoch die Thyristoren mit Sicherheit nur zu den von dem Zündimpulsgeber
vorgegebenen Zündzeitpunkten zu zünden, weisen die Steuerzuführungen der Thyristoren
6, 7 und 8 neben den zur Sicherheit gegen die hohe positive Entladespannung vorgesehenen
Sperrdioden 15 Zenerdioden 16 auf, deren Zenerspannung höher als die höchste auftretende
negative Entladespannung ist. Damit wird verhindert, daß die Zündung der Thyristoren
jeweils beim Null durchgang der zeitlich vorher erzeugten Entladespannungsschwingung
erfolgt.
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Über die Eingänge 17, 18 und 19 können die von einem Zündimpulsgeber
kommenden positiven Zündimpulse, deren Amplitude größer als die Zenerspannung sein
muß, aufgeschaltet werden, wobei beispielsweise der an dem Anschluß 18 auftretende
zweite Zündimpuls zur Zündung des Thyristors 7 gegenüber dem zur Entladung des ersten
Kondensators 3 dienenden Zündimpuls am Eingang 17 um 50 psec verzögert und der am
Eingang 19 eingehende Zündimpuls um beispielsweise 100 rsec verzögert ist.
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In der Figur 2 ist eine andere Möglichkeit gezeigt, einen Thyristor,
beispielsweise den Thyristor 7 im zweiten Entladekreis der Zündanlage, mit Sicherheit
nur zu dem von dem Zündimpulsgeber vorbestimmten Zeitpunkt zu zünden. An dem Steuereingang
24 des Thyristors 7 ist dazu hier neben dem Widerstand 22 und der Diode 15, die
beide dem Schutz des Thyristors dienen, ein besonderer Thyristor-Zündtransformator
21 vorgesehen, durch den der an einen Eingang 23 anschließbare Zündimpulsgeber galvanisch
von der Steuerzuführung des Thyristors getrennt wird. Auch durch diese galvanische
Trennung wird gewährleistet, daß die bei der Entladung des ersten Kondensators auftretenden
negativen Spannungsimpulse nicht zur Zündung des Thyristors 7 führen können.
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Als Zündimpulsgeher können dabei, wie schon in dem Hauptpatent angegeben
worden ist, ein von einem Taktgenerator angesteuertes Schieberegister oder eine
Nöhrzahl von monostabilen Flip-Flops vorgesehen sein. Bei Verwendung monostabiler
Schaltungen wird der Zündimpuls durch eine Differentiationsschaltung aus der Rückflanke
des um die gewünschte Zeit verzögerten Ausgangssignals abgeleitet. Es könnten aber
auch bekannte Impuls-Verzögerungsschaltungen und Netzwerke herangezogen werden,
die gegenüber einem ersten Impuls verzögerte zweite und nachfolgende Impulse mit
beliebiger, vorbestimmbarer Verzögerung erzeugen, wie z.B. Laufzeitketten.