DE2230386A1 - IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION ENGINE WITH AN AC GENERATOR - Google Patents
IGNITION SYSTEM FOR COMBUSTION ENGINE WITH AN AC GENERATORInfo
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Description
R. 9 UR. 9 U
26.5.1972 Ws/MnMay 26, 1972 Ws / Mn
Anlage zur
PatentanmeldungAttachment to
Patent application
Zündanlage für Brennkraftmaschinen
mit einem WechselstromgeneratorIgnition system for internal combustion engines
with an alternator
Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen
mit einem Wechselstromgenerator, dessen Ladewicklung über jeweils eine Ladediode mindestens einen Speicherkondensator auflädt, welcher im Zündzeitpunkt durch ein elektronisches Schaltelement
über die Primärwicklung eines Zündtransformators entladen wird, dessen Sekundärwicklung mit einer Zündkerze verbunden
ist. Zur Begrenzung der Spannung am Speicherkondensator ist ein Halbleiterelement vorgesehen, dessen einer Anschluß mit dem einen
Ende der Ladewicklung und dessen anderer Anschluß mit der
Anodenseite der Ladediode verbunden ist.The invention relates to an ignition system for internal combustion engines
with an alternator, the charging winding of which charges at least one storage capacitor via a charging diode, which is discharged at the ignition point by an electronic switching element via the primary winding of an ignition transformer, the secondary winding of which is connected to a spark plug. To limit the voltage on the storage capacitor, a semiconductor element is provided, one terminal of which is connected to one end of the charging winding and the other terminal of which is connected to the
Anode side of the charging diode is connected.
aO 9882/0160loc. cit. 9882/0160
Robert Bosch GmbH StuttgartRobert Bosch GmbH Stuttgart
R. 9 1 4R. 9 1 4
Ws/MnWs / Mn
Bei derartigen Zündanlagen ist es zur Erzielung einer kleinen Leerlauf- bzw. Anlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine erforderlich, schon bei kleinen Drehzahlen eine ausreichend hohe Ladespannung im Generator zu erzeugen, damit die benötigte Zündenergie und Zündspannung an der Zündkerze zur Verfügung steht. Das hat jedoch zur Folge, daß bei hohen Drehzahlen an der Ladediode und am Kondensator die Spannung oftmals zu hoch werden kann, so daß diese Bauteile dabei überbeansprucht oder gar zerstört werden.In ignition systems of this type, it is necessary to achieve a low idling or starting speed of the internal combustion engine It is necessary to generate a sufficiently high charging voltage in the generator, even at low speeds, so that the required voltage is generated Ignition energy and ignition voltage is available at the spark plug. However, this has the consequence that at high speeds at the charging diode and at the capacitor, the voltage can often become too high, so that these components are overloaded or even be destroyed.
Es ist bekannt, zur Begrenzung der Ladespannung am Speicherkondensator die Ladewicklung mit einem Thyristor zumindest teilweise zu überbrücken, wobei die Steuerelektrode des Thyristors über eine Zenerdiode mit seiner Anode verbunden ist. Beim Erreichen der Zenerspannung wird die Ladewicklung über den Thyristor kurzgeschlossen.It is known to limit the charging voltage on the storage capacitor to at least partially bridge the charging winding with a thyristor, the control electrode of the Thyristor is connected to its anode via a Zener diode. When the Zener voltage is reached, the charging winding short-circuited via the thyristor.
Diese Lösung hat den Nachteil, daß eine relativ teuere Zenerdiode mit einer hohen Zenerspannung zur Steuerung des Thyristors benötigt wird.This solution has the disadvantage that a relatively expensive Zener diode with a high Zener voltage for controlling the thyristor is needed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und wenig Bauelemente benötigende Schaltung zur Begrenzung der Ladespannung anzugeben.The invention is based on the object of providing a limiting circuit that is as simple as possible and that requires few components the charging voltage.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Halbleiterelementes erreicht, das abhängig von einem bestimmten Wert einer an seinen beiden Anschlüssen anliegenden Spannung in mindestens einer Richtung vom Sperrzustand in den stromlei-According to the invention, this is achieved through the use of a semiconductor element achieved, which depends on a certain value of a voltage applied to its two terminals in at least one direction from the blocking state into the current-carrying
309882/016 0309882/016 0
Robert Bosch GmbH R. 9 1 < Ws/MnRobert Bosch GmbH R. 9 1 <Ws / Mn
StuttgartStuttgart
tenden Zustand selbsttätig umschaltbar ist. Diese Lösung läßt sich in besonders vorteilhafter und rationeller V/eise bei ein- oder mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen verwenden, indem der Wechselstromgenerator mit dem spannungsbegrenzenden Halbleiterelement wahlweise an eine oder mehrere gleiche Baugruppen angeschlossen ist, die aus einer Ladediode, einem Speicherkondensator- und einem Zündtransformator bestehen und die über den ganzen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durch das spannungsabhängig umschaltbare Halbleiterelement auf eine konstante Ladespannung gehalten werden.state is automatically switchable. This solution can be used in a particularly advantageous and rational manner use in single or multi-cylinder internal combustion engines, by the alternator with the voltage-limiting semiconductor element optionally to one or more of the same Assemblies is connected, which consist of a charging diode, a storage capacitor and an ignition transformer and over the entire speed range of the internal combustion engine through the voltage-dependent switchable semiconductor element be kept at a constant charging voltage.
Bei Verwendung eines Halbleiterelementes, das wie z. B. ein Thyristor nur in einer Richtung in den stromleitenden Zustand umschaltbar ist, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, daß die negative Spannungshalbwelle des Wechselstromgenerators durch eine weitere Diode vom Halbleiterelement ferngehalten wird, indem diese anodenseitig mit der Ladewicklung verbunden ist und mit der eingangs erwähnten Ladediode in Reihe liegt. Der Anodenanschluß des Halbleiterelementes liegt dabei zwischen den in Reihe geschalteten Dioden.When using a semiconductor element such. B. a Thyristor can only be switched to the conductive state in one direction, there is an advantageous development of the Invention is that the negative voltage half-wave of the alternator through a further diode from the semiconductor element is kept away by being connected on the anode side to the charging winding and to the charging diode mentioned at the beginning is in series. The anode connection of the semiconductor element lies between the series-connected diodes.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an einigen Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt. Ss zeigen: Further details of the invention are shown in some exemplary embodiments in the drawing. Ss show:
Fig. 1: eine Zündanlage mit einem Magnetgenerator zur Erzeugung der Zündenergie und mit einem Planarthyristor zur Begrenzung der Ladespannung,Fig. 1: an ignition system with a magnetic generator for generation the ignition energy and with a planarthyristor to limit the charging voltage,
Fig. 2: die Ladewicklung eines Magnetgenerators nach Fig. 1 mit einem Triac zur Spannungsbegrenzung undFIG. 2: the charging winding of a magnetic generator according to FIG. 1 with a triac for voltage limitation and
Fig. 3: die Ladewicklung eines Magnetgenerators nach Fig. 1 mit einem Diac zur Spannungsbegrenzung.FIG. 3: the charging winding of a magnetic generator according to FIG. 1 with a diac for voltage limitation.
309882/0160309882/0160
Robert Bosch GmbH R. 9 1 4 Ws/MnRobert Bosch GmbH R. 9 1 4 Ws / Mn
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In Pig. 1 ist die Schaltung einer Zündanlage für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine angegeben. Sie wird von einem mit 10 bezeichneten Magnetgenerator versorgt. Er besteht aus einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Polrad und einem feststehenden Anker 12, der eine Ladewicklung 13 trägt. Das eine Ende 13a der Ladewicklung 13 ist mit einer Diode I^ anodenseitig verbunden. Die Diode 14 ist mit einer Ladediode 15 in Reihe geschaltet und diese kathodenseitig an einen Speicherkondensator 16 angeschlossen. Der Speicherkondensator 16 ist mit der Primärwicklung 17a eines Zündtransformators 17 in Reihe geschaltet, dessen Sekundärwicklung 17b einerseits mit der Primärwicklung 17a und andererseits mit einer Zündkerze 18 verbunden ist. Der Zündtransformator 17 liegt gemeinsam mit der Masseelektrode der Zündkerze 18 und dem anderen Ende 13b der Ladewicklung 13 auf Masse. Parallel zum Speicherkondensator 16 und Zündtransformator 17 liegt ein Thyristor 19, dessen Steuerelektrode 19a an einen Impulsgeber angeschlossen ist.In Pig. 1 shows the circuit of an ignition system for an internal combustion engine, not shown. She is from one with 10 designated magnetic generator supplied. It consists of a pole wheel driven by the internal combustion engine and a fixed armature 12 carrying a charging coil 13. One end 13a of the charging winding 13 is connected to a Diode I ^ connected on the anode side. The diode 14 is with a Charging diode 15 connected in series and connected to a storage capacitor 16 on the cathode side. The storage capacitor 16 is connected in series with the primary winding 17a of an ignition transformer 17, the secondary winding 17b of which is connected on the one hand to the primary winding 17a and on the other hand to a spark plug 18. The ignition transformer 17 is located together with the ground electrode of the spark plug 18 and the other end 13b of the charging winding 13 to ground. Parallel to Storage capacitor 16 and ignition transformer 17 are connected to a thyristor 19, the control electrode 19a of which is connected to a pulse generator connected.
Zur Spannungsbegrenzung des Speicherkondensators 16 im oberen DrehζahIbereich der Brennkraftmaschine ist ein PlanarthyristorA planarthyristor is used to limit the voltage of the storage capacitor 16 in the upper rotational speed range of the internal combustion engine
21 vorgesehen, dessen Steuerelektrode 21a über einen Widerstand21 is provided, the control electrode 21a of which via a resistor
22 mit seiner auf Masse liegenden Kathode verbunden ist. Der22 is connected to its grounded cathode. Of the
Anodenanschluß des Planarthyristors 21 liegt zwischen den beiden in Reihe geschalteten Dioden lH und 15.The anode connection of the planarthyristor 21 lies between the two series-connected diodes 1H and 15.
Der Planarthyristor 21 ist ein Halbleiterelement, das sich bei einem bestimmten positiven Potential an der Anode - der sogenannten Durchbruchspannung - in den stromleitenden Zustand selbsttätig umschaltet. Der Strom fließt dabei von der Anode zur Kathode.The planarthyristor 21 is a semiconductor element, which at a certain positive potential at the anode - the so-called breakdown voltage - automatically switches to the conductive state. The current flows from the Anode to cathode.
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Robert Bosch GmbH R. g J 4 Vis /MnRobert Bosch GmbH R. g J 4 Vis / Mn
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Die Wirkungsweise der in Pig. 1 gezeigten Zündanlage- ist derart, daß beim Andrehen der Brennkraftmaschine das Polrad gedreht und dadurch in der Ladewicklung 13 eine Wechselspannung induziert wird. Die negative Halbwelle dieser Wechselspannung wird von der Diode 14 gesperrt. Die positiven Halbwellen gelangen über die Diode 14 und 15 in den Speicherkondensator 16. Der Ladestromkreis schließt sich über die Primärwicklung 17a des Zündtransformators 17 und über die Masseverbindung des Zündtransformators 17 mit der Ladewicklung 13· Je nach Auslegung der Zündanlage wird der Speicherkondensator 16 durch eine oder durch zwei oder mehrere positive Ladehalbwellen aufgeladen. Zum Zündzeitpunkt erzeugt der Impulsgeber 20 einen positiven Steuerimpuls, der auf die Steuerelektrode 19-a des Thyristors 19 gelangt und diesen in den stromleitenden Zustand umschaltet, über einen aus dem Thyristor 19 und der Primärwicklung 17a gebildeten Entladestromkreis wird nun der Speicherkondensator 16 plötzlich entladen. Die dadurch in der Primärwicklung 17a auftretende starke Stromänderung bewirkt die Erzeugung einer Hochspannung in der Sekundärwicklung 17b des Zündtransformators 17 und diese erzeugt an der Zündkerze 18 einen Zündfunken. Die Brennkraftmaschine läuft nun an und der Lade- bzw. Entladevorgang wiederholt sich am Speicherkondensator 16 mit jeder Umdrehung des Polrades 11.How the Pig. 1 is the ignition system shown in such a way that when the internal combustion engine is started, the pole wheel is rotated and an alternating voltage is thereby generated in the charging winding 13 is induced. The negative half-wave of this alternating voltage is blocked by the diode 14. The positive half waves reach the storage capacitor via diodes 14 and 15 16. The charging circuit closes via the primary winding 17a of the ignition transformer 17 and via the ground connection of the ignition transformer 17 with the charging winding 13 · Depending on the design of the ignition system, the storage capacitor 16 charged by one or by two or more positive charge half waves. The pulse generator generates at the time of ignition 20 a positive control pulse which arrives at the control electrode 19-a of the thyristor 19 and converts it into the conductive Switches state, via a discharge circuit formed from the thyristor 19 and the primary winding 17a now the storage capacitor 16 is suddenly discharged. The resulting strong change in current in the primary winding 17a causes it the generation of a high voltage in the secondary winding 17b of the ignition transformer 17 and this generated at the spark plug 18 a spark. The internal combustion engine now starts up and the charging or discharging process is repeated on the storage capacitor 16 with each revolution of the pole wheel 11.
Die Ladewicklung 13 ist so ausgelegt, daß sie bei einer kleinen Leerlaufdrehzahl eine ausreichend hohe Ladespannung erzeugt. Die mit der Drehzahl steigende Ladespannung wird jedoch im oberen DrehζahIbereich durch den Planarthyristor 21 begrenzt, indem dieser sozusagen über Kopf selbsttätig gezündet wird, sobald die Ladespannung die Durchbruchspannung des Thyristors 21 erreicht. Auf diese Weise wird die LadewicklungThe charging winding 13 is designed so that it generates a sufficiently high charging voltage at a low idle speed. The charging voltage, which increases with the speed, is, however, in the upper speed range by the planarthyristor 21 limited by automatically igniting this overhead, so to speak, as soon as the charging voltage exceeds the breakdown voltage of the Thyristor 21 reached. In this way the charging winding
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Robert· Bosch GmbH H. 9 1 4 Ws/MnRobert Bosch GmbH H. 9 1 4 Ws / Mn
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13 kurzgeschlossen und die Spannung des Speicherkondensators 16 auf die Durchbruchspannung des Planarthyristors 21
begrenzt. Die Ladediode 15 verhindert dabei eine ungewollte Entladung des Speicherkondensators 16. Die Diode 14 sperrt
die negativen- Halbwellen der in der Ladewicklung 13 erzeugten Spannung und entlastet damit den Planarthyristor 21 sowie
die Ladediode 15. Eine besonders günstige Auswirkung
hat die Diode 14 dann, wenn die Zündanlage für eine mehrzylindrige
Brennkraftmaschine verwendet wird. In einem solchen Fall ist die Diode 14 - wie in Fig.l gestrichelt angedeutet
ist - kathodenseitig mit den Anodenanschlüssen mehrerer Ladedioden 15, 15a verbunden, die für eine geringere Sperrspannung
ausgelegt sein können. Ebenso wie die Ladediode 15 bildet
auch die Ladediode 15a mit einem Speicherkondensator 16a, einen Thyristor 19b und einen Zündtransformator 17c eine Baugruppe,
welche eine Zündkerze 18a versorgt.13 short-circuited and the voltage of the storage capacitor 16 to the breakdown voltage of the planarthyristor 21
limited. The charging diode 15 prevents unwanted discharge of the storage capacitor 16. The diode 14 blocks
the negative half-waves of the voltage generated in the charging winding 13 and thus relieves the load on the planarthyristor 21 and the charging diode 15. A particularly favorable effect
has the diode 14 when the ignition system is used for a multi-cylinder internal combustion engine. In such a case, the diode 14 - as indicated by dashed lines in FIG. 1 - is connected on the cathode side to the anode connections of a plurality of charging diodes 15, 15a, which can be designed for a lower reverse voltage. Just as the charging diode 15 forms
also the charging diode 15a with a storage capacitor 16a, a thyristor 19b and an ignition transformer 17c an assembly which supplies a spark plug 18a.
Zur Begrenzung der unbelasteten negativen Spannungshalbwellen der Ladewicklung 13 kann gegebenenfalls die Ladewicklung 13 von einem in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten spannungsabhängigen Widerstand 23 (VDR) überbrückt werden. Auf diese V/eise wird auch im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine die Spannungsbelastung der Ladewicklung 13 durch die negativen Spannungshalbwellen begrenzt.To limit the unloaded negative voltage half-waves of the charging winding 13, the charging winding 13 can optionally from a voltage-dependent one indicated by dashed lines in FIG Resistor 23 (VDR) must be bridged. In this way, the voltage load is also increased in the upper speed range of the internal combustion engine the charging winding 13 is limited by the negative voltage half-waves.
In Fig. 2 ist der Ladeteil einer Zündanlage nach Fig. 1 dargestellt,
bei dem jedoch die Diode 14 fehlt und bei dem zur Begrenzung der Ladespannung der Planarthyristor 21 aus Fig.
durch einen Triac 30 ersetzt ist. Seine Steuerelektrode 30a ist zum Schutz gegen Überspannung über einen Widerstand 31
mit seiner auf Masse liegenden Kathode verbunden.FIG. 2 shows the charging part of an ignition system according to FIG. 1, in which, however, the diode 14 is absent and in which the planarthyristor 21 from FIG. 1 is replaced by a triac 30 to limit the charging voltage. Its control electrode 30a is via a resistor 31 for protection against overvoltage
connected to its grounded cathode.
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Robert Bosch GmbH R. 9 f 4 VJs/MnRobert Bosch GmbH R. 9 f 4 VJs / Mn
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Die Schaltung /.tfirkt bei der Aufladung des nicht dargestellten Speicherkondensators in der gleichen, zu Pig. I beschriebenen Weise. Der Triac 30 vrird über Kopf gezündet, sobald die Ladespannung die Durchbruchspannung des Triacs 30 erreicht. In diesem Zustand überbrückt der Triac 30 die Ladewicklung 13» so daß die Spannung am Speicherkondensator auf die Durchbruchsspannung des Triacs 30 begrenzt wird. Die negative Spannungshalbwelle der Ladewicklung 13 wird ebenfalls begrenzt, da der Triac 30 auch bei Erreichen der negativen Durchbruchsspannung stroitleitend wird. Wie-der Planarthyristor 21 in Fig. 1, gelangt auch der Triac 30 beim Unterschreiten seines Haltestromes z.B. beim Nulldurchgang des Stromes selbsttätig in den Sperrzustand.The circuit /. Acts when the storage capacitor (not shown) is charged in the same way as Pig. I described way. The triac 30 is ignited overhead as soon as the charging voltage reaches the breakdown voltage of the triac 30. In this state, the triac 30 bridges the charging winding 13 ' so that the voltage on the storage capacitor is limited to the breakdown voltage of the triac 30. The negative voltage half-wave of the charging winding 13 is also limited, since the triac 30 is also conductive when the negative breakdown voltage is reached. Like the planarthyristor 21 in FIG. 1, the triac 30 also automatically enters the blocking state when it falls below its holding current, for example when the current crosses zero.
In Fig. 3 ist der Planarthyristor 21 aus Fig. 1 durch einen Diac 1JO ersetzt, der sich abhängig von einem bestimmten Viert der an seinen Anschlüssen angelegten Spannung selbsttätig in beiden Stromrichtungen vom Sperrzustand in den stromleitenden Zustand umschaltet. Die in Fig. 1 verwendete Diode 14 wird nicht benötigt, da der Triac 30 sowohl die positive als auch die negative Spannungshalbwelle der Ladewicklung 13 begrenzt, indem er die Ladewicklung 13 beim Erreichen seiner Durchbruchsspannung überbrückt. Sein einer Anschluß ist unmittelbar mit dem Ende der Ladewicklung 13 verbunden, an dem auch die Ladediode 15" anodenseitig angeschlossen ist. Um zu verhindern, daß durch eine zu große Phasenverschiebung die Ladung der Speicherkondensatoren 16 und 16a beim Auftreten der positiven Spannungshalbwelle verzögert wird, ist der andere Anschluß des Diacs 40 über zwei zueinander parallel geschaltete, entgegengesetzt gepolte Dioden 4l und ή2 gemeinsam mit dem anderen Ende der Ladewicklung 13 auf Masse gelegt. Die mit dem Diac 1IO kathodensei tig verbundene Diode 42 ist mit einem Widerstand 4 3' in Reihe geschaltet, der die negative Spannungshalbwelle der Ladewicklung 13 ohmisch belastet.In FIG. 3, the planarthyristor 21 from FIG. 1 is replaced by a diac 1 JO, which automatically switches from the blocking state to the current-conducting state in both directions of the voltage depending on a certain fourth of the voltage applied to its terminals. The diode 14 used in FIG. 1 is not required since the triac 30 limits both the positive and the negative voltage half-wave of the charging winding 13 by bridging the charging winding 13 when its breakdown voltage is reached. One of its terminals is connected directly to the end of the charging winding 13, to which the charging diode 15 "is also connected on the anode side the other terminal of the diac 40 via two parallel-connected, oppositely poled diodes 4l and ή2 placed together with the other end of the charge coil 13 to ground. the kathodensei tig connected to the diac 1 IO diode 42 is connected to a resistor 4 3 'in row switched, which loads the negative voltage half-wave of the charging winding 13 ohmically.
309882/0160 o 309882/0160 o
— ο —- ο -
Robert Bosch GmbH R. 9 1 i Ws/MnRobert Bosch GmbH R. 9 1 i Ws / Mn
StuttgartStuttgart
Die Erfindung ist nicht auf die in der· Zeichnung dargestellten Schaltungsbeispiele und Bauelemente beschränkt, da beispielsweise anstelle des Planarthyristors 21 auch Vierschichtdioden oder andere Halbleiterelemente verwendbar sind, die zumindest in einer Stromrichtung abhängig von der an ihr anliegenden Spannung bei einem bestimmten Spannungswert die Ladewicklung überbrücken und auf diese Weise die Aufladung des Speicherkondenstors begrenzen. Bei Halbleiterelementen, die in beiden Stromrichtungen spannungsabhängig umschaltbar sind, können diese in vorteilhafter V/eise zur Begrenzung der positiven und negativen Spannungshalbwelle mit ihrem einen Anschluß ohne Zwischenschaltung einer Diode 1*1 mit der Ladewicklung des Magnetgenerators verbunden werden.The invention is not limited to that shown in the drawing Circuit examples and components are limited because, for example, instead of the planarthyristor 21, four-layer diodes are also used or other semiconductor elements can be used which are dependent on at least one current direction on the one applied to it At a certain voltage, the voltage bridges the charging winding and in this way the charging of the storage capacitor limit. In the case of semiconductor elements, in both Current directions can be switched over depending on the voltage, these can advantageously be used to limit the positive and negative voltage half-wave with its one connection without the interposition of a diode 1 * 1 with the charging winding of the Magnet generator are connected.
- 9 309882/0160 - 9 309882/0160
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE2928711A1 (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Outboard Marine Corp | IGNITION CIRCUIT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH MAGNETIC IGNITION |
| DE3248388A1 (en) * | 1981-12-29 | 1983-07-14 | Kioritz Corp., Mitaka, Tokyo | ELECTRONIC IGNITION SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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1972
- 1972-06-22 DE DE19722230386 patent/DE2230386A1/en not_active Ceased
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1973
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| FR2190168A5 (en) | 1974-01-25 |
| ES416121A1 (en) | 1976-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8131 | Rejection |