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SPULENZÜNDEINRICHTUNG FUR VERBRENNUNGSMOTORE.
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Die Erfindung betrifft elektrische Spulenzündeinrichtung zum Erzeugen
von Zündfunken in Verbrennungsmotoren mit einer Zündspule und einem Unterbrecher,
der mechanisch oder elektronisch sein kann, wobei bei stromleitendem Unterbrecher
ein elektriv scher Strom aus einer Stromquelle durch die Spule fließt und beim Öffnen
des Unterbrechers die in der Induktivität der Spule durch den Stromfluß aufgespeicherte
Energie Zündfunken zwischen den Elektroden von Zündkerzen erzeugt.
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Solche Zündeinrichtungen sind seit langer Zeit bekannt und sehr weit
verbreitet. Neben mehreren Vorteilen sind ihnen jedoch einige Nachteile eigen.
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Der eine schwerwiegende Nachteil besteht darin, daß in der Zündspule
nur bei niedriger Funkenzahl pro Zeiteinheit genügend hohe Energie für starke Zündfunken
aufgespeichert werden kann.
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Bei hohen Motorendrehzahlen sinkt der Stromfluß stark ab, und infolgedessen
werden die Zündfunken so schwach, daß sie nicht ein sicheres Zünden von Brenngemisch
gewährleisten. Die Energie kann nicht beliebig erhöht werden, da es grössere Dimensionen
der Zündspule erfordern würde. Bei Vergrössern der Zündspule steigen aber in ihr
die Streuinduktivität und die Eigenkapazität so sehr an, daß die durch sie verursachten
Verluste höher werden, als der Energiegewinn.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anstiegazeit der Zündfunkenspannung
nach dem Öffnen des Unterbrechers relativ lang ist und deshalb' recht viel Energie
während dieser langen
Spannungsanstiegszeit in den Leckwiderständen
verloren gehen kann, die durch Verschmutzungen und Brennrückstände in den Zündkerzen
fast immer vorhanden sind. Dadurch werden die Zündfunken abgeschwächt und können
manchmal ganz ausbleiben.
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Besonders wichtig sind starke Zündfunken auch hinsichtlich der optimalen
Abgasentgiftung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zündfunkenstärke in
Spulenzündeinrichtungen zu erhöhen und auch bei hohen Motorendrehzahlen genügend
starke Zündfunken zu erzeugen.
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Die obengenannten Nachteile sind zum großen Teil dadurch bedingt,
daß die gleiche Zündspule sowohl zum Speichern von Energie als auch zum Erzeugen
von Zündfunken dient.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß zum Speichern
von Energie eine getrennte Induktivität eingesetzt wird.
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Dadurch wird die Zündspule von der Energiespeicherung entlastet und
kann viel günstiger für die Funkenerzeugung ausgelegt werden. Ihre Dimensionen,
Streuinduktivität und Eigenkapazität können kleiner gemacht werden. Das verkürzt
die Spannungsanstiegszeit und vermindert Verluste. Die Energie kann dann stark erhöht
werden, weil die Dimensionen der getrennten Induktivität keine wichtige Rolle spielen.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erklärt. Es zeigen: Fig.
i - eine bisher übliche, bekannte Spulenzündeinrichtung.
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Fig. 2 - eine erfindungsgemässe Spulenzündeinrichtung mit einer zusätzlichen
getrennten Induktivität.
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Fig. 3 - dasselbe wie Fig. 2, jedoch mit einer zusätzlichen Trenndiode.
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In der Fig. 1 ist eine bisher übliche, bekannte Spulenzündeinrichtung
gezeigt. Bei stromleitendem Unterbrecher 1, der mechanisch oder elektronisch sein
kann, fließt durch die primäre Wicklung 2 der Zündspule 3 ein elektrischer Strom
aus der Strom quelle 5. Dieser Strom ist durch den Widerstand 6 begrenzt, der entfallen
kann, wenn die Wicklung 2 selbst einen genügenden ohm'schein Widerstand hat. Beim
Öffnen des Unterbrechers 1
bewirkt die in der Induktivität der Wicklung
2 der Zündspule 3 durch den Stromfluß aufgespeicherte Energie einen Spanrungsanstieg.
Diese Spannung wird in der Hochspannungswicklung 7 derselben Zündspule 3 noch hochtransformiert
und ergibt an dem Kontakt 4 eine Hochspannung, welche an die Zündkerzen eines Verbrennungsmotors,
meistens über einen Verteiler, gegeben wird.
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Dabei erfüllt der Kondensator 8 eine wichtige Funktion, indem er den
Spannungsanstieg an der Wicklung 2 dem relativ langsamen Spannungsanstieg an der
Wicklung 7 zeitlich anpasst. Der Spannungsanstieg an der Wicklung 7 erfolgt verhältnismässig
langsam infolge der Wirkung der Streuinduktiwität der Zündspule in verbindung mit
den Kapazitäten der Zündspule selbst, des Verteilers, der Zuleitungen und der Zündkerze.
Der Spannungsanstieg ist um so schneller, je kleiner die Streuinduktivität und die
Kapazitäten sind. Die Kapazität des Kondensators 8 verlängert zwangsläufig die gesamte
Spannungsanstiegszeit noch mehr. Sie kann um so kleiner gewählt werden, je kleiner
die Streuinduktivität der Zündspule ist.
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In der Fig. 2, die eine erfindungsmässig ausgestaltete Spulenzündeinrichtung
zeigt, erfüllen die mit gleichen Ziffern bezeichneten Teile die gleichen Funktionen,
wie in der Fig. 1.
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Hier ist erfindungsgemäss zusätzlich eine getrennte Induktivität 9
eingefügt, die parallel zu der primären Wicklung 2 der Zündspule 3 angeschlossen
ist. Der Widerstand 6 begrenzt auch hier den maximalmöglichen Strom, wird aber entsprechend
dem höheren Strom niedriger gewählt. Er muß auch hier nicht unbedingt vorhanden
sein, wenn die Induktivität 9 und die Zündspule 3 genügenden eigenen ohm'schen Widerstand
haben.
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enn in der erfindungsgemässen Anordnung nach der Fig. 2 sogar dieselbe
Zündspule verwendet wird, wie in der Anordnung nach der Fig. 1, werden schon allein
durch das Zuschalten der zusätzlichen getrennten Induktivität 9 Vorteile erzielt.
In der Induktivität 9 wird zusätzliche Energie aufgespeichert und an die Zündfunken
abgegeben, wodurch die Zündfunken stärker werden.
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orteilhafter ist jedoch, die Zündspule 3 für diese Verwendung anders
auszulegen. Da sie von der Aufgabe, Energie zu speichern, im wesentlichen entlastet
ist, kann man sie viel kleiner bauen, und dadurch kleinere Streuinduktivität und
kleinere Eigenkapazität
erreichen. Durch Verkleinern der Streuinduktivität
ist dann möglich, auch die Kapazität des Kondensators 8 kleiner zu wahlen. Insgesamt
wird dann eine beträchtliche Verkürzung der Spannungsanstiegszeit erzielt, was neben
der erhöhten Energiezufuhr auch den schädlichen Einfluß von Leckwiderständen herabsetzt.
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In der Induktivität 9 kann praktisch beliebig viel Energie gespeichert
werden, da ihre Dimensionen nicht von Bedeutung sind0 Noch vorteilhafter ist eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung nach der Fig. 3. Hier ist noch eine Trenndiode
10 vorgesehen, welche die Zündspule 3 von dem Energie aufbauenden Stromfluß völlig
befreit. Das Speichern der Energie erfolgt hier ausschliesslich in der Induktivität
9, welche beliebig große Dimensionen haben und beliebig viel Energie speichern kann.
Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Zündspule 3 noch günstiger auszulegen.
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Eine bis in die höchsten Drehzahlen fast gleichbleibende Zündfunkenstärke
kann auch bei einer nach dieser Erfindung ausgestalteten Spulenzündeinrichtung dadurch
erreicht werden, daß der Unterbrecher 1 noch vor dem Verlöschen des Zündfunkens
in der Zündkerze wieder stromleitend gemacht wird und die dadurch in der Induktivität
unverbraucht bleibende Energie einen schnelleren Stromanstieg in der Induktivität
bewirkt, wie es in der Deutschen Anmeldeschrift P 21 45 285.7 beschrieben ist.