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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen, die aus einem, eine veränderliche Reluktanz aufweisenden Abtastelement besteht, welches synchron mit der Drehbewegung der Maschine zum Zeitpunkt der Abgabe von Zündfunken von der einen zur anderen Polarität wechselnde Ausgangsimpulse erzeugt. Die Zündanlage weist ferner eine in Abhängigkeit der Ausgangsimpulse aktivierende Auslöseschaltung auf, welche in der gewünschten Weise Zündfunken erzeugt, sowie einen der Auslöseschaltung zugeordneten Steuerkreis mit einem Integrator zum Unwirksammachen von die Ausgangssignale überlagernden Störimpulsen.
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Derartige Zündanlagen sind bekannt (US-PS 33 57 416, DE-OS 21 37 204). Bei der Zündanlage nach der US-PS 33 57 416 wird ein Miller-Integrator verwendet und bei der Zündanlage nach der DE-OS 21 37 204 ist ein passiver Integrator vorgesehen, dessen Ausgangssignal mit einem Schwellwert verglichen wird, wobei die Festlegung des Zeitpunktes der Abgabe eines Zündfunkens durch den Nulldurchgang des Signals festgelegt ist.
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Ferner ist aus einem älteren, aber nicht vorveröffentlichten Patent (DE-PS 24 46 536) eine Zündanlage mit einem eine Reluktanz aufweisenden Abtastelement und einem Integrationskreis bekannt, welche Störimpulse des Abtastelementes unwirksam macht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Gefahr, daß ein Funken durch Streusignale entsteht, verringert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Integrator durch einen sättigbaren, invertierenden Verstärker gebildet ist, der über einen Eingangswiderstand mit dem Abtastelement verbunden ist und zudem einen aus einem Kondensator und einem Widerstand bestehenden Rückkopplungspfad aufweist, wobei der Steuerkreis nur dann einen Ausgangsstrom abgibt, wenn der invertierende Verstärker sich in einem im wesentlichen gesättigten Zustand befindet und die Beendigung des Ausgangsstromes die Abgabe eines Zündfunkens auslöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigt
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Fig. 1 ein Schaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
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Fig. 2 die Darstellung der Wellenformen an verschiedenen Punkten in der Schaltung nach Fig. 1 und
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Fig. 3 das Schaltbild eines weiteren Auführungsbeispiels der Erfindung.
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Gemäß Fig. 1 und 2 ist eine Fahrzeugbatterie 101 mit ihrem Minuspol mit einer an Masse angelegten Stromleitung 102 und mit ihrem Pluspol mit einer Stromleitung 103 verbunden, und weiter ist sie mit ihrem Pluspol mit der Leitung 102 über einen Widerstand 104 und eine Zenerdiode 105 in Reihe verbunden, wobei die Verbindung zwischen dem Widerstand 104 und der Zenerdiode Strom zu einer regulierten positiven Stromleitung 106 liefert. Die Leitung 106 ist über einen Widerstand 107 mit dem Kollektor eines n-p-n-Transistors 108 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 102 über einen Widerstand 109 und eine veränderliche Reluktanzabnahme 110 in Reihe verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 108 ist mit der Leitung 102 über einen Widerstand 111 verbunden, ferner mit dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 112 und mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 113, dessen Emissionselektrode über einen Widerstand 114 mit der Leitung 102 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 112 ist mit der Steuerelektrode und dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 115 verbunden, und die Emissionselektroden der Transistoren 112, 115 sind mit der Leitung 106 verbunden. Der Transistor 113 ist mit seinem Kollektor über einen Widerstand 116 mit der Leitung 106 verbunden, wobei der Kollektor weiter mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 117 verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 118 verbunden ist, wobei die Kollektoren der Transistoren 117, 118 mit der Leitung 106 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors 118 ist ferner mit dem Kollektor eines n-p-n-Transistors 119 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 121 verbunden ist, dessen Kollektor über einen Widerstand 122 mit der Leitung 106 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 119 ist mit dem Kollektor des Transistors 108 verbunden, und die Emissionselektroden der Transistoren 118, 121 sind über einen Widerstand 125 mit dem Kollektor und der Steuerelektrode eines n-p-n- Transistors 123 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 102 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 123 ist mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 124 verbunden, und der Transistor ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 102 und mit seinem Kollektor mit den Steuerelektroden der Transistoren 112, 115 verbunden.
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Der Kollektor des Transistors 121 ist weiter mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 131 verbunden, und weiter ist er über einen Widerstand 132 und einen Kondensator 133 in Reihe mit der Leitung 102 verbunden. Der Kollektor des Transistors 131 ist über einen Widerstand 134 mit der Leitung 106 und weiter mit der Steuerelektrode eines p-n-p-Transistors 137 verbunden. Ferner sind zwischen die Leitungen 106, 102 zwei Widerstände 138, 139 in Reihe geschaltet, wobei die Verbindung zwischen den Widerständen 138, 139 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 141 verbunden ist, dessen Kollektor mit der Leitung 106 verbunden ist. Die Emissionselektroden der Transistoren 131, 141 sind mit der Leitung 102 über einen Widerstand 142 verbunden, ferner mit der Emissionselektrode des Transistors 108 über einen Kondensator 143 und einen Widerstand 144 in Reihe. Der Transistor 137 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 106 und mit seinem Kollektor über einen Widerstand 151 mit der Leitung 102 verbunden.
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Der Kollektor des Transistors 137 liefert den Eingang zu einer Zündungstreibschaltung 186, wobei zum Widerstand 151 ein Kondensator 152 und ein Widerstand 153 in Reihe parallelgeschaltet sind. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 152 und dem Widerstand 153 ist mit der Steuerelektrode eines p-n-p-Transistors 154 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 106 und dessen Kollektor mit der Leitung 102 über zwei Widerstände 155, 156 verbunden sind, und zwar in Reihe. Die Verbindung zwischen den Widerständen 155, 156 ist mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 157 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 102 und dessen Kollektor über einen Widerstand 158 mit der Leitung 103 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors 157 ist ferner mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 159 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 102 und dessen Kollektor mit der Leitung 103 über einen Widerstand 161 verbunden sind, und der Kollektor ist weiter mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 162 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 102 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 162, 163 sind mit der Leitung 103 über die Primärwicklung 164 einer Zündspule 165 verbunden, wobei die Sekundärwicklung 166 der Spule mit den Zündkerzen des Motors nacheinander über einen herkömmlichen Verteiler verbunden ist.
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Die Abnahme 110 erzeugt einen Ausgang, der aus einer positiven Halbperiode besteht, gefolgt von einer negativen Halbperiode. Wenn der Abnahmeausgang Null beträgt, erzeugt der Differenzverstärker, der von den Transistoren 117, 118, 119, 121 gebildet ist, einen solchen Ausgang, daß die Transistoren 131 und 137 leiten. Der Transistor 157 wird durch einen Stromfluß durch den Widerstand 153 eingeschaltet gehalten, und damit hält er den Transistor 157 an, der seinerseits den Transistor 159 ausgeschaltet hält. Die Transistoren 162 und 163 leiten so, daß Strom in der Primärwicklung 164 fließt.
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Wenn die positive Halbperiode von der Abnahme beginnt, ist sie bestrebt, den Transistor 108 abzuschalten, so daß die Transistoren 119, 121 in ihrem Leiten stärker werden und weniger Steuerelektrodenstrom zum Transistor 131 fließt, der sich damit auszuschalten beginnt. Eine negative Rückkopplung wird über den Kondensator 143 und den Widerstand 144 erbracht, und diese negative Rückkopplung begrenzt die Änderungsrate der Emissionselektrode des Transistors 108. Dann jedoch, wenn die Emissionselektrodenspannung des Transistors 131 abfällt, wird ein Punkt erreicht, an dem der Transistor 141 leitet, wobei dieser Punkt durch die Widerstände 138, 139 eingestellt wird. Wenn dieser Punkt erreicht ist, wird die Emissionselektrodenspannung des Transistors 131 vom Transistor 141 festgeklemmt, und damit ist keine weitere negative Rückkopplung vorhanden. Das Signal an der Emissionselektrode des Transistors 108 schaltet nun den Transistor 131 schnell aus, und damit schaltet sich der Transistor 137 aus. Folglich lädt sich der Kondensator 152 über den Widerstand 151 und die Steuerelektroden/Emissionselektrodenverbindung des Transistors 154 auf, der während dieses Vorgangs natürlich voll leitend bleibt. Mit der Umkehrung der Polarität des Eingangssignals schaltet sich der Transistor 131 abrupt wieder ein, und dadurch wird auch der Transistor 137 eingeschaltet. Der Transistor 154 wird entsprechend durch den Wechsel in der Kollektorspannung des Transistors 137 durch dessen Kopplung mit der Steuerelektrode des Transistors 154 durch den Kondensator 152 umgekehrt vorgespannt. Dieser Kondensator entlädt sich folglich über den Widerstand 153, und der Transistor 154 wird wieder am Ende dieses Entladungsvorgangs eingeschaltet. Entsprechend wird der Strom in der Primärwicklung 164 der Zündspule für eine Zeit unterbrochen, die durch das Entladen des Kondensators 152 bestimmt wird, beginnend mit der Wiederaufnahme des Leitens im Transistor 131. Ein Funken entsteht als Folge der Unterbrechung des Stroms in der Primärwicklung der Spule zu dieser Zeit.
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Die Arten von Streusignalen, auf die man in diesem Anwendungsfall trifft, sind durch große Amplituden und kleine Zeitintegrale gekennzeichnet, d. h. sie sind in einer Form vorhanden, die als schwingende Hochfrequenzspitzen bekannt ist. Die Transistoren 108 bis 131 bilden einen "Funktionsverstärker" mit einer Transferfunktion, die hauptsächlich vom Kondensator 143 und von den Widerständen 109 und 144 bestimmt wird. Diese Bauteile geben dem Verstärker ein proportionales Plusintegralansprechen auf Eingangssignale, was auf etwa den Betrieb eines Integrators bei niedrigen Frequenzen und auf einen Proportionalverstärker geringen Verstärkungsfaktors bei hohen Frequenzen hinausläuft. Die Verstärkung bei hoher Frequenz, die durch das Verhältnis des Widerstands 144 zum Widerstand 109 bestimmt wird, reicht nicht aus, um es Streusignalen zu ermöglichen, ein Ausschalten des Transistors 131 zu bewirken. Entsprechend ist deren Integral nicht ausreichend, um irgendwelche signifikanten Spannungsänderungen am Kondensator 143 entstehen zu lassen. Im Gegensatz dazu hat das richtige Signal ein erhebliches Zeitintegral während seiner ersten Halbperiode unter allen Betriebsbedingungen, was adäquat ist, um den Transistor 131 in der angedeuteten Weise loszutreiben. Der Widerstand 144 hat ebenfalls den Effekt eines Verhinderns einer Verzögerung in der Wiederaufnahme des Leitens des Transistors 131 im Gefolge der Umkehr der Signaleingangspolarität, die ansonsten bei hohen Geschwindigkeiten als Folge davon erfolgen würde, daß der Kondensator 143 eine übermäßige Ladung speichert, nach der Sättigung des Funktionsverstärkers.
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Wenn an der Abnahme 110 ein Streusignal empfangen wird, ändert sich die Emissionselektrodenspannung des Transistors 131 nicht ausreichend, um den Transistor 141 einzuschalten, und damit schaltet sich der Transistor 137 nicht aus, und es entsteht kein Funken.
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Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einer Kombination aus einem Verstärker und einem Sättigungsverstärker. Der Verstärker liefert ein negatives Signal zur Zündungstreibschaltung, bis sich der Sättigungsverstärker sättigt. Wie ersichtlich, ermöglicht die Anordnung nach Fig. 1 ein Anlegen einer Seite der Abnahme 110 an Masse.
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Die Transistoren 123, 124 und 112, 115 werden dazu verwendet, die entsprechenden Ströme in verschiedenen Teilen der Schaltung zu liefern, und sie werden anstelle von Widerständen eingesetzt, um die Herstellung in integrierter Form zu erleichtern.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist die Batterie 201 mit ihrem Pluspol über einen Widerstand 204 mit einer Stromschiene 206 und mit ihrem Minuspol mit einer Masseschiene 202 verbunden. Eine Zenerdiode 205 ist zwischen die Schienen 206 geschaltet, um die Spannung an der Schiene 206 zu regulieren.
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Die Abnahme 210 veränderlicher Reluktanz ist an einem Ende mit der Masseschiene 202 und am anderen Ende über einen Widerstand 270 mit der Kathode einer Diode 271 verbunden, deren Anode mit der Masseschiene 202 verbunden ist. Ein n-p-n-Transistor 272 ist mit seinem Kollektor mit der Kathode der Diode 271 verbunden, und mit seiner Emissionselektrode und seiner Steuerelektrode ist er kurzgeschlossen und über einen Widerstand 273 mit seinem Kollektor verbunden. Der Steuerelektroden/Emissionselektrodenweg des Transistors 272 ist mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 274 verbunden, dessen Steuerelektrode über einen Widerstand 275 mit der Schiene 206, dessen Kollektor über einen Widerstand 276 mit der Schiene 206 und dessen Emissionselektrode mit der Masseschiene 202 verbunden sind. Ein Transistor 277 ist mit seiner Steuerelektrode mit dem Kollektor des Transistors 274 verbunden, ist mit seinem Kollektor mit der Schiene 206 über zwei Widerstände 278 und 279 in Reihe verbunden und ist mit seiner Emissionselektrode über einen Widerstand 280 mit der Masseschiene verbunden. Der durch die Transistoren 274 und 277 gebildete Verstärker ist mit einem Wechselstrom-Negativrückkopplungsweg versehen, bestehend aus einem Kondensator 281 und einem Widerstand 282 in Reihe zwischen der Emissionselektrode des Transistors 277 und der Steuerelektrode des Transistors 274. Eine Diode 283 ist mit ihrer Anode mit der Emissionselektrode des Transistors 277 und mit ihrer Kathode mit der Steuerelektrode des Transistors 274 verbunden. Ein p-n-p-Transistor 284 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Schiene 206 und mit seinem Kollektor mit der Masseschiene 202 über einen Widerstand 285 verbunden. Die Steuerelektrode des Transistors 284 ist mit der Verbindung zwischen den Widerständen 278, 279 verbunden. Der Kollektor des Transistors 284 ist mit der Zündungstreibschaltung 286 verbunden, die dem in Fig. 1 gezeigten Teil 186 entspricht.
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Wenn von der Abnahme 210 kein Ausgang vorhanden ist, werden die Transistoren 272 und 274 durch den Widerstand 275 so gespannt, daß der Transistor 274 leitet und dessen Ausgangsspannung von den Steuerelektroden/Emissionselektrodenverbindungen der Transistoren 274 und 277 und der Diode 283 festgespannt wird. Der Transistor 277 leitet, und der größte Teil seines Kollektorstroms fließt durch die Steuerelektroden-Emissionselektrodenverbindung des Transistors 284, der gesättigt ist. Die Transistoren 272 und 274 sind entweder sehr nahe beieinander angeordnet oder befinden sich in einer Einkapselung, so daß deren Temperaturen über den Temperaturbereich zusammenlaufen können und der Gleichstromvorspannungszustand des Transistors 274 konstantgehalten wird.
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Wenn der positive Impuls des Abnehme-Ausgangssignals beginnt, wird die Steuerelektroden/Kollektor-Verbindung des Transistors 272 umgekehrt vorgespannt, und der Transistor 274 neigt zum Sättigen, und die Spannung am Kollektor des Transistors 274 nimmt ab, so daß die Diode 283 abgeschaltet wird. Der Wechselstrom-Negativrückkopplungsweg, auf den Bezug genommen worden ist, begrenzt die Änderungsrate dieser Kollektorspannung, schließlich sättigt sich aber der Transistor 274, und die Transistoren 277 und 284 werden abgeschaltet, was als eine negatie Flanke eines Impulses des Widerstands 285 festgestellt wird.
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Wenn der Ausgang der Abnahme 210 negativ wird, wird die Steuerelektroden-Kollektorverbindung des Transistors 272 vorwärts gespannt, um damit den Widerstand 273 kurzzuschließen. Der Transistor 274 neigt zum Ausschalten, und die Spannung an seinem Widerstand steigt mit einer Geschwindigkeit, die durch den negativen Rückkopplungsweg bestimmt wird. Wenn der Transistor 274 außer Sättigung gerät, beginnen die Transistoren 277 und 284 wieder zu leiten, und das wird als eine positive Flanke am Widerstand 285 festgestellt. Die Diode 283 beginnt wieder zu leiten und begrenzt die Ladung am Kondensator 281, während sich das negative Signal verstärkt.
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Wenn der Transistor 272 den Widerstand 273 herausschließt, wird die Transferfunktion des Funktionsverstärkers, der effektiv durch die Transistoren 274 und 277 gebildet wird, so geändert, daß bei Kurzschließen des Widerstands 273 durch den Transistor 272 die Konstruktion einen Ausgang liefert, der hauptsächlich dem Abnahmesignal proportional ist, während bei einem offenen Stromkreis am Transistor 272 der Ausgang effektiv eine Kombination aus Integral plus Proportional mit geringerer Verstärkung ist. Dieser Wechsel geschieht in dem Augenblick, in dem das Abnahmesignal Null kreuzt, und dabei handelt es sich um den Augenblick, bei dem ein Funkenausgang benötigt wird. Die Verzögerung in der Funkeneinleitungszeit als eine Folge der Integration wird damit minimalisiert.
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Wie im ersten Ausführungsbeispiel liefern die Streusignale in der Form von schwingenden Hochfrequenzspitzen keine ausreichende Integralkomponente, um ein Sättigen des Transistors 274 zu bewirken, so daß eine Funkeneinleitung nicht bewirkt wird.