DE2454505A1

DE2454505A1 - Transistorisiertes batteriezuendsystem fuer funkengezuendete brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2454505A1
Application number: DE19742454505
Authority: DE
Inventors: Soo Nam Kim
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-11-16
Publication date: 1975-05-22
Also published as: AU471082B2; AU7397074A; JPS5083643A; CA1037108A; GB1452642A; US3937193A; DE2454505C2; BR7409466A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing.W.Beyer ■

Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt am Main ' Staufenstrasse 36

In Sachen:

Ford-V7erke
Aktiengesellschaft
5 Köln /Rhein
Ottoplatz 2

Transistorisiertes Batteriezündsystem für funkencjezündete Brennkraftmaschinen .

Die Erfindung betrifft ein transistorisierte's Batteriezündsystem für funkengezündete Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei dem der den Primärstrom der Zündspule schaltende Leistungstransistor von einem Impulsgeber steuerbar ist,welcher ein sich periodisch änderndes Signal mit einer Periodendauer entsprechend der benötigten Zündimpulsfolge liefert.

Bei herkömmlichen Zündsystemen ist der Einschaltwinkel der Primärwicklung der Zündspule, bezogen auf clen gesamten Zündzyklus, konstant. Dies beruht auf dem Umstand, daß diese Systeme in der Regel mit Unterbrecherkontakten arbeiten, die von einem vom Zündverteiler der Maschine angetriebenen Nocken gesteuert werden. Der Nocken veranlaßt die in Reihe mit der Primärwicklung der Zündspule geschalteten Unterbrecherkontakte, für einen vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Drehwinkel der Verteilerwelle offen zu bleiben. Ein,derartiges herkömmliches Zündsystem hat demzufolge eine veränderliche Einschaltdauer (Verweilzeit) für die Primärwicklung der Zündspule, v/eil die Unterbrecherkontakte für eine beträchtliche Zeitdauer bei niedrigen Geschwindigkeiten geschlossen sind, die

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Länge der Schließdauer aber mit zunehmender Maschinendrehzahl "aufgrund der größeren Winkelgeschwindigkeit der Verteilerwelle abnimmt. Die meisten der zuvor vorgeschlagenen induktiven elektronischen Zündsysteme für funkengezündete Brennkraftmaschinen haben gleichfalls einen konstanten Einschaltwinkel.

Bei einem induktiven Zündsystem ist es erforderlich, einen Stromf luß in vorbestimmter Höhe in der Primärwicklung' der Zündspule aufzubauen, um ein ausreichendes Zündpotential an der Sekundärseite der Zündspule sicherzustellen. Da sich dieser Strom mit dem Einschalten einer Schalteinrichtung aufzubauen beginnt, die das Hindurchfließen einer elektrischen Ladung durch die Primärwicklung der Zündspule gestattet, ist die zum Aufbau des erforderlichen Stroms notwendige Zeitspanne durch die induktive Zeitkonstante der Primärwicklung der Zündspule bestimmt. Sobald an diese Wicklung ein elektrisches Potential angelegt wird, baut sich der Strom nach einer Exponentialfunktion für einen induktiven Kreis bis zu einer bestimmten Höhe auf, und es wird in bezug auf die Erzeugung eines hohen Potentials an der Sekundärseite der Zündspule wenig dadurch gewonnen, daß diesem Strom erlaubt wird, für eine größere Zeitspanne zu fließen. Darüber hinaus führt eine Fortsetzung des einmal in der Höhe erreichten Stromflusses zu einer beträchtlichen Vergeudung von Energie der elektrischen Stromquelle. Auch kann diese Fortsetzung zu einer Ubererwärmung der Zündspule führen, oder wo höhere Sekundärspannungen und ein höheres Energieniveau an der Sekundärseite der Zündspule zu schaffen sind, eine unangemessen große Zündspule oder andere Komponenten des Zündsystems erfordern.

Es ist deshalb erwünscht, in einem Zündsystem für eine funkengesteuerte Brennkraftmaschine die Einschaltdauer (Verweilzeit) für den Strom in der Primärwicklung der Zündspule konstant zu halten, d.h. eine Einschaltdauer zu schaffen, die lediglich ausreicht, daß der Primärstrom der Zündspule auf ein vorbestimmtes ausreichendes Maß ansteigt, wie es zur Erzeugung eines

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entsprechenden Zündpotentials auf der Sekundärseite erforderlich ist/ und ein solches Zündpotential sobald als praktisch möglich nach Erreichen dieses vorbestimmten Primärstroms in der Zeitspule zur Verfügung zu stellen.

In letzter Zeit hat sich das Bedürfnis nach einem elektronischen Zündsystem der eingangs genannten Art ergeben, bei welchem die den Zündkerzen auf der Sekundärseite der Zündspule zugeführte Energie höher als bei den herkömmlichen "mechanischen" Zündsystemen ist. Darüber hinaus ist. das Bedürfnis erwachsen, auf der Sekundärseite der Zündspule ein höheres Spannungsniveau zu schaffen. 3ei herkömmlichen Zündsystemen, die Unterbrecherkontakte zur Steuerung des Primärstroms der Zündspule verwenden, und bei den meisten gegenwärtig erhältlichen elektronischen Zündsystemen ist dies praktisch nicht durchführbar oder sogar völlig unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zündsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches über einen größeren Bereich der Maschinendrehzahl eine konstante Einschaltdauer für den Primärstrom der Zündspule liefert und oberhalb dieses Bereiches nur zu einem solchen Absinken der Sinschaltdauer führt, daß immer noch ein ausreichender Stromanstieg für den hauptsächlichen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen von dem Impulsgeber beeinflußbaren ersten Schaltkreis zur Erzeugung eines ersten periodischen elektrischen Signals von der Periodendauer eines Zündimpulses mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, einen zweiten Schaltkreis zur Erzeugung eines die gleiche Periodendauer wie das erste periodische Signal aufweisenden zweiten periodischen elektrischen Signals bestehend aus drei Abschnitten, von denen der erste Abschnitt mit dem ersten Abschnitt und der zweite und dritte Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt des ersten periodischen

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Signals zeitlich zusammenfallen, der erste Abschnitt eine lineare Spannungsänderung und der zweite Abschnitt eine entgegengesetzt dazu gerichtete lineare Spannungsänderung aufweisen und der dritte Abschnitt beginnt, wenn der zweite Abschnitt einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat, und am Ende des Zündzyklus endet, sowie weiterhin gekennzeichnet durch einen dritten Schaltkreis zum Einschalten des PrimärStroms der Zündspule, wenn der dritte Abschnitt des zweiten periodischen Signals den Schwellenwert erreicht hat, und zum späteren Wiederausschalten des PrimärStroms der Sündspule.

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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild des elektronischen Zündsystems gemäß der Erfindung in einer bevorzugten Ausf ührungsf onr.,

Fig. 2 ein aber der Zeit aufgetragenes Diagramm von verschiedenen Spannungswellenformen und einer Stromwellenform, die an verschiedenen Stellen in der Schaltunq nach Fig. 1 auftreten und solche Wellenformen darstellen, wie sie bei einer Betriebsdrehzahl einer Brennkraftmaschine von etwa 6oo U/Min, d.h. einer typischen .Leerlaufdrehzahl auftreten, wobei die Spannungswellen über Massepotential aufgetragen sind,

Fig. 3 ein Diagramm mit dem Verlauf des durchschnittlichen Stromverlaufs in der Primärwicklung der Zündspule in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und

Fig. 4 ein Diagramm mit dem Verlauf der Spannung in der Sekundärwicklung der Zündspule in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl.

In Fig. 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 1o bezeichnete Schaltung eines elektronischen Zündsystems für eine nach dem Otto-Prinzip arbeitende Brennkraftmaschine abgebildet. Das Schaltbild zeigt eine Gleichstromquelle, die vorzugsweise die Volt Batterie eines Kraftfahrzeugs ist, deren negative Kleime 14 an Masse angeschlossen ist und deren positive Klemme an einen Zündschalter 18 herangeführt ist. Der Zündschalter hat einen^uiiMContakt Io, einen "Lauf "-Kontakt 22 und. einen

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"Anlaß"-Kontakt 24. Wenn sich der Zündschalter 18 in der "Lauf-Stellung befindet, wird elektrisches Potential zu einer Leitung 26 geführt.. Es wird auch dann elektrisches Potential zur Leitung 26 geführt, wenn sich der Zündschalter in der "Anlaß"-Stellung befindet. In der letzteren Stellung wird das elektrische Gleichspannungspotential zum Anlaßsystem (nicht dargestellt) der Maschine geführt, um diese anzudrehen.

Das elektronische Zündsystem 1o hat einen Eingangskreis 3o zur Erzeugung eines periodischen elektrischen Signals V. mit einer Periode gleich dem Zündzyklus der Haschine. Das Zündsystem enthält ferner einen Kreis zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Signalabschnitt einen vorgestiminten Bruchteil oder Winkelbetrag des vom Eingangskreis erzeugten periodischen elektrischen Signals wiedergibt. Der Konstantwinkel-Erzeugerkreis 32 erzeugt Spannungssignale V-, V- und V-, welche den derart in Fig. 2 bezeichneten Wellenformen entsprechen.

Das Ausgangssignal V- des Konstantwinkel-Erzeugerkreises 32 wird einem Konstantverweilzeit-Erzeugerkreis 34 zugeführt, der ein elektrisches Signal V- erzeugt, welches die ZündsysteiarVerweilzeit bestimmt. Durch geeignete Bemessung der Schaltungskomponenten kann die Verweilzeit über einen Bereich von Maschinendrehzahlen konstant gehalten werden. Das Ausgangssignal V₅ des Verweilzeit-Erzeugerkreises 34 wird einem Ausgangskreis 36 zugeführt, der eine Halbleiterschalteinrichtung enthält, welche in Reihe mit der Primärwicklung 4 2 einer Zündspule 44 geschaltet ist. Bei Verwendung in einem Zündsystem für eine Mehrzylinder-Brsnnkraftmaschine kann die Sekundärwicklung 46 der Zündspule in üblicherweise mit einem Hochspannungsverteiler (nicht dargestellt) zur aufeinanderfolgenden Versorgung der verschiedenen Zündkerzen mit dem Zündpotential V«. verbunden sein.

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Der Kreis 38 dient zur Begrenzung des Stroms in der Primärwicklung 42 der Zündspule auf einen vorbestimmten Höchstwert. Ein Stromunterbrecherkreis 4o hat die Aufgabe, einen Stromfluß in der Primärwicklung 42 der Zündspule zu verhindern, wenn die Drehzahl der kurbelwelle der Maschine unterhalb eines vorbestimmten Wertes einschließlich Null liegt. Dieser Kreis verhindert die Vergeudung von elektrischer Energie und die Erwärmung der Zündspule und anderer Schaltungskomponenten, wenn die Maschine beispielsweise zu einer Zeit außer Betrieb ist, in welcher sich der Zündschalter in der "Lauf-Stellung befindet, wie dies auftreten mag, wenn die Maschine "wegbleibt" oder abgewürgt wird oder wenn der Zündschalter aus anderen Gründen in der "Lauf"-Stellung für beträchtliche Zeitspannen belassen wird.

Das Zündsystem Io enthält ferner einen Spannungsreglerkreis 28, der mit Gleichspannungspotential von der Leitung 26 aus versorgt wird. Dieses Gleichspannungspotential wird über eine Leitung 5o unmittelbar der oberen Klemme 52 der Primärwicklung 42 der Zündspule zugeführt und gelangt über eine Leitung 54 zur Kollektorelektrode eines Transistors Q« im Spannungsreglerkreis 28. Zwischen einer Leitung 44 und Masse ist ein aus einem Widerstand R₁₇ und einer Zenerdiode D₁ bestehender Spannungsteiler geschaltet. Der gemeinsame Anschluß zwischen der Kathode der Zenerdiode D₁ und dem Widerstand R₁- ist an die Basis des Transistors Qg für deren Basis Ansteuerung angeschlossen. Die Zenerdiode D₁ hat vorzugsweise eine nominale Umkehr-Zusammenbruchsspannung von 5,6 Volt. Somit steht an einer an dem Emitter des Transistors Q₈ angeschlossenen Leitung 56 ein von der Zenerdiode D₁ geregeltes Gleichspannungspotential von etwa 5 Volt aufgrund des Basis-Emitter-Spannungsabfalls am Transistor Q₈ an. Diese Gleichspannung wird durch einen Filterkondensator C-, der zwischen der Leitung 56 und Masse angeschlossen ist, die glättet. Die niedrige geregelte Gleichspannung an der Leitung 56 wird einer Leitung 58 zugeführt, welche die Kreise 32, 34 und 36

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versorgt. Diese an der Leitung 58 auftretende geregelte Spannung wird ferner über eine Leitung 6o dem Kreis 38 zugeführt. Das Massebezugspotential für die Kreise 3o, 32, 34, 36, 38 und 4ο wird durch die Leitungen 62 und 64 hergestellt.

Wenngleich dies auch nicht wesentlich ist, enthält der Kreis zur Erzeugung eines periodischen elektrischen Signals mit einer Periodendauer gleich dem Zündzyklus der Maschine einen magnetischen Impulsgenerator mit einer rotierenden Zahnscheibe 66, die in der Nähe einer Abgriffspule 68 mit einem Magnetpolstück 7o angeordnet ist. Die Sahnscheibe 66 hat so viel Zähne, wie die Brennkraftmaschine Zylinder besitzt, die zu zünden sind. In einer Achtzylinder-Viertakt-Maschine mit hin- und hergehenden Kolben hat die Zahnscheibe 66 acht Zähne und wird von der Nockenwelle der Maschine angetrieben, die mit halber Kurbelwellendrehzahl arbeitet. Jedesmal wenn ein Zahn am Polstück 7o vorbeiläuft, wird ein Wechselspannungssignal V\ mit einer Periodendauer gleich dem Zündzyklus der Maschine erzeugt. Dieser Signalerzeugermechanismus ruft die Wellenform V, an den Klemmen der Abgriffsspule 68 hervor, von denen eine Klemme mit der Masseleitung 64 verbunden ist und die andere Klemme den Eingang für den Kreis 32 bildet» Der Verlauf der Spannung V. ist in Fig. 2 dargestellt, das alle in Fig. 2 gezeigten Wellenformen, die an verschiedenen Stellen des Zündsystems 1o auftreten, gegenüber Massepotential aufgetragen sind. Die Wellenformen gelten also auch für eine Achtzylinder-Viertakt-Maschine, die bei 6oo U/Min, arbeitet, d.h. einer Drehzahl, bei welcher die Zündzyklusdauer 25 msec, beträgt.

Der Kreis 32 zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einem Abschnitt, der einen konstanten Winkel oder Bruchteil des Eingangssignals V_in wiedergibt, enthält einen Vergleicher A^, dessen negativer oder Umkehreingang mit dem elektrischen Signal V. über einen Eingangswiderstand R₂ versorgt wird. Der positive Eingang des Vergleichers A. ist über einen Ein-

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gangswiderstand R₃ an Masse angeschlossen. Eine Schottky-Diode D₂ ist mit ihrer Kathode an den negativen Eingang des Vergleichers A- und mit ihrer Anode an die Masseleitung 64 angeschlossen. Eine Diode D₃ ist mit ihrer Anode an den negativen Eingang des Vergleichers A₁ und mit ihrer Kathode an Masse angeschlossen. Ein Filterkondensator C₁ ist parallel zur Abgriffsspule 68 geschaltet. Eine Konstantstromquelle I₄., die aus zwei pnp-Transistören besteht, ist mit den Emittern dieser Transistoren zusaimengeschaltet und gleichzeitig mit der Niederspannungs-Versorgungsleitung 58 über eine Leitung verbunden. Die Basiselektroden dieser beiden Transistoren sind miteinander verbunden, und der Kollektor des einen Transistors ist an die gemeinsame Transistorbasis angeschlossen, und diese gemeinsame Verbindung liegt über einen Widerstand R. an der Masseleitung 64. Der Kollektor der einen dieser Konstantstromtransistoren ist über eine Leitung 74 an den Ausgang des Vergleichers A₄. und die Kollek*orelektrode eines Transistors Q₁ angeschlossen, dessen Emitter mit der Masseleitung 64 verbunden ist.

Die Basis des Transistors Q₁ ist über einen Strombegrenzungswiderstand Rg mit einem Anschlußpunkt verbunden, an welchem das Spannungssignal V₃ auftritt, welches zwischen einem Widerstand R₇ und der Kollektorelektrode eines Transistors Q₂ gebildet wird, dessen Emitter an die Masseleitung 64 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors Q₂ ist über eine Leitung 76 mit der Kollektorelektrode des einen der beiden pnp-Transistoren in einer weiteren Konstantspannungsquelle verbunden. Die Konstantspannungsquelle I₃ ist in ähnlicher Weise wie die Konstantspannungsquelle I- geschaltet, indem die Basen ihrer beiden Transistoren zusammengeschlossen und an die Masseleitung 64 über einen Widerstand R₅ geführt sind. Die Stromquellen I₁ und I₂ sind an die entgegengesetzten Enden eines Kondensators C₃ angekuppelt, wobei das eine Ende dieses Kondensators C₃, an dem das Spannungssignal V, auftritt, mit

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dem Ausgang des Vergleichers A- und das andere Ende des Kondensators C-, an dem das Spannungssignal V₂ auftritt, mit der Basis des Transistors Q₂ verbunden sind.

Der Konstantstroraerzeuger I₁ erzeugt einen konstanten Stromfluß durch den Widerstand R.. Es läßt sich mathematisch nachweisen, daß der Konstantstromerzeuger I. einen Strom in der Leitung 74 erzeugt, dessen Größe sehr nahe bei der des Stroms durch den Widerstand R liegt. In ähnlicher Weise erzeugt der konstantstromgenerator I₂ einen Strom in seiner Leitung 26, der gleich dem ständig vorhandenen Ötromfluß im Widerstand R₅ ist. Vorzugsweise ist der Strom durch die Leitung 76 des Konstantstromerzeugers I₂ doppelt so groß wie der in der Leitung 74 vom Konstantstromerzeuger I₁ hervorgerufene Strom.

Die Aufgabe des Vergleichers A₁ besteht darin, die Nulldurchgangspunkte, und zwar sowohl die zum positiven wie die zum negativen Bereich der Eingängswellenform V. zu ermitteln. Der Vergleicher A₁ ist vorzugsweise eine integrierte Schaltung, die an ihrem Ausgang einen Schalttransistor aufweist, der einen Offenkreiszustand am Vergleicherausgang hervorruft, wenn das seinem negativen Eingang zugef'ihrte Signal negativer ist als das seinem positiven Eingang zugeführtes Signal. Wenn andererseits das dem negativen (Umkehr-) Eingang des Vergleichers zugeführte Signal positiver als das dem positiven Vergleichereingang zugeführte Signal ist, dann befindet sich der Vergleicherausgang im wesentlichen auf Massepotential.

Die magnetische Abgriffwicklung 68 ist mit einer ihrer Klemmen über den Eingangswiderstand R₃ an den positiven Eingang des Vergleichers A₁ angeschlossen. Somit befinden sich diese Abgriff swicklungsklemtne und der positive Eingang des Vergleichers auf einem Bezugs-Massepotential. Wenn die obere Klemme der Abgriffwicklung 68 positiv in bezug auf deren untere Klemme ist, dann erzeugt diese Spannung einen Stromfluß durch den

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Eingangswiderstand R₂ und die Diode D₃. Folglich tritt, sobald das Signal V. das Null- oder Massepotential in positiver Richtung kreuzt, eine positive Spannung am negativen Eingang des Vergleichers A₁ auf, wobei dieser Eingang positiv in bezug auf das am positiven Bezugseingang des Vergleichers A- auftretende Massepotential ist, und der Vergleicherausgang geht auf Massepotential. Die Diode D₃ begrenzt die- am negativen Eingang des Vergleichers auftretende Spannung auf den Dioden-Spannungsabfall, angenähert 0,6 Volt. Wenn das Signal V_in in negativer Richtung durch Null geht, fließt Strom durch die Diode D₂ und den Widerstand R₂ entgegengesetzt zur vorgeschriebenen Richtung, und der negative Eingang des Vergleichers A.. wird negativ in bezug auf das Bezugs-Massepotential an seinem positiven Eingang. Deshalb wird der Vergleicherausgang in einen Offenkreis-Zustand umgeschaltet. Die Schottky-Diode D₂ begrenzt die Spannung am negativen Eingang des Vergleichers A- auf angenähert -0,4 Volt.

Unmittelbar bevor der Vergleicherausgang offengeschaltet wird, wird der Transistor Q- leitend, und die Spannung V- an seiner Basis wird gleich dem Basis-Emitter-Spannungsabfall am Transistor Q₂, nämlich einer Spannung von etwa 0,6 Volt. Wenn der Ausgang des Vergleichers A- negativen Nulldurchgarig der Spannung V. den Offenzustand einnimmt, liefert die Konstantstromquelle I₁ ihren konstanten Strom dur ch die Leitung 74 zum Kondensator C₃ und lädt diesen auf die in Fig. 1 angegebene Polarität auf, wobei dieser Strom durch die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors Q₂ fließt. Der Kondensator C- lädt linear auf und erzeugt den linear ansteigenden Abschnitt der Spannung V₁," welcher sich solange fortsetzt,wie der Ausgang des Vergleichers A₁ im offenen Zustand verbleibt. Die Spannung V₂ an der entgegengesetzten Klemme des Kondensators C- verbleibt während dieser Zeit bei 0,6 Volt. Wenn die Ausgangsspannung des Vergleichers A₁ beim positiven Nulldurchgang der Eingangsspannung V. auf Massepotential geht, sinkt die Spannung V₁ plötzlich auf dieses Massepotential ab, wodurch die entgegengesetzte

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Klemme, an der das Signal V₂ auftritt, veranlaßt wird, auf etwa -3,4 Volt abzusinken, wobei in diesem Fall angenommen ist, daß die Maschine mit etwa 6oo U/Min, läuft, und die sich linear ändernde Spannung V₁ auf etwa 4 Volt angestiegen ist. Wenn die Spannung V₂ negativ gegenüber dem Massepotential wird, schaltet der Transistor Q₂ aus, und die Spannung V₃, die die Ausgangsspannung des Kreises 32 ist, steigt plötzlich auf eine Höhe nahe der unteren Speisespannung von 5,0 Volt. Der Transistor Q₁ wird völlig leitend, und gleichzeitig beginnt sich der Kondensator C₃ in entgegengesetzter Richtung von der Konstantstromquelle I₂ aufzuladen, die in ihrer Leitung 36 einen konstanten Strom von doppelter Höhe als demjenigen liefert, der von der Konstantstromquelle I. erzeugt wird. Der Strom aus der Quelle I- fließt durch die Leitung 76, den Kondensator C₃ und den Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors Q₁. Dieses Aufladen des Kondensators C₃ in umgekehrter Richtung ruft den sägezahnförmigen ersten Abschnitt der Wellenform V₂ in Fig. 2 hervor. Die Spannung V₂ steigt linear mit der doppelten Neigung gegenüber dem linear anwachsenden Abschnitt der Spannungswelie V₁ an, weil der von der vom Konstantstromerzeuger I₂ erzeugte Strom doppelt so groß wie jener ist, der vom Konstantstromerzeuger I₁ erzeugt wird. Die Spannung V₂ wächst bis auf 0,6 Volt, d.h. den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors Q₂ in einer Zeitspanne an,, die gleich der einen Hälfte derjenigen ist, die erforderlich ist, um den Kondensator C₃ durch die Konstantstromquelle I-aufzuladen.

Da der Kondensator C₃, wenn er von der Konstantstromquelle aufgeladen wird, einen konstanten Strom während eines Intervalls gleich der Zeit zwischen den Nulldurchgängen des Eingangssignals V. aufnimmt und weil ein Nulldurchgang am Ende jeder Halbwelle des Eingangssignals V. auftritt, ist die zur Aufladung des Kondensators C₃ in entgegengesetzter Richtung von dem Konstantstromerzeuger I₂ her erforderliche Zeit immer gleich einem Viertel oder 25% der Periode des elektri-

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sehen Eingangssignals V. , das in der Abgriffwicklung 38 des magnetischen Impulsgenerators erzeugt wird.

Wenn das Signal V₂ 0,6 Volt erreicht, wird der Transistor Q₂ leitend, und die Spannung V- sinkt auf das Sättigungsniveau des Transistors Q, ab. Dadurch wird das Signal V₃ ein periodisches Signal mit einem ersten,Abschnitt, der aus einem Impuls mit einer Dauer von einem Viertel oder 25%, nämlich einem bestirnten Bruch, der Periodendauer des elektrischen Eingangssignals V. hat. Änderungen in der Maschinendrehzahl werden diesen Bruchwert des ersten Abschnittes des Signals V- im Verhältnis zur Periodendauer des Eingangssignals V. nicht ändern. Somit erzeugt der Kreis 32 ein elektrisches Signal mit einem konstanten Winkel, d.h. 9o° vom periodischen Eingangssignal. ■

Wenn der Transistor Q₂, wie vorbeschrieben, leitend wird, wird der Transistor Q₁ nichtleitend, wie dies zu Anfang in dieser Beschreibung angenommen worden war. Der Transistor Q₁ hindert /vusgleichsspannungen am Eingang daran, die Aufladung des Kondensators C₃ vom Konstantstromerzeuger I₂ zu beeinflussen.

Der Kreis 34 zur Erzeugung eines elektrischen Signals für die konstante Verweilzeit hat einen Konstantstromerzeuger, der aus zwei pnp-Transistoren besteht, die ebenso wie die Transistoren in den Konstantstromquellen I- und I₂ geschaltet sind. Die Konstantstromquelle I₃ erzeugt einen Strom in einem Widerstand R₉, wenn der Kollektor-Emittsr-Ausgangskreis des Transistors Q₃ leitend ist. Der Strom in der Kollektorleitung 78 der Konstantstromquelle I₃ ist konstant und nahezu gleich dem Stromfluß im Widerstand R₉. Die Basis' des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand R₁ an dem Kollektor des Transistors

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Q~ angeschlossen, an welchem das Spannungssignal V₃ auftritt. Das Signal V₃ wird ferner über einen Widerstand R₁₂ .an die Basiselektrode eines Transistors Q. geführt. Der Emittor des Transistors Q^ ist an Masse angeschlossen, und sein Kollektor

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ist nit dem Ausgang eines Vergleichers A₂ verbunden. Der Vergleicherausgang ist über eine Leitung 3o an die zwischen-der Anode einer Diode D₅ und -einer Klemme eines Widerstands R₁₈ gebildeten Verbindung angeschlossen. Die andere Klemme des Widerstands R₁₈ liegt an der Niederspannungsversorgungsleitung 53. Die Kathode der Diode D₅ ist über einen Widerstand R₁₄ an eine Klemme eines Widerstandes R₁₃ angeschlossen, dessen andere Klemme mit der Niederspannungsversorgungsleitung 58 verbunden ist. Die zwischen den Widerständen R₁₃ und R₁₄ bestehende Verbindung ist über eine Leitung 82 mit den zusammengeschalteten Basen eines Paares von npn-Transistoren innerhalb eines Konstantstromauslasses I. verbunden. Die beiden npn-Transistoren im Konstantstromauslaß I- liegen mit ihren Emittern zusammen an einer Leitung 84, die zur Masseleitung 64 führt. Der Kollektor des einen der pnp-Transistoren ist an die zusammengeschalteten Basen der Transistoren angeschlossen, und der Kollektor des anderen Transistors ist über eine Leitung 86 mit dem negativen Eingang eines Vergleichers A₂ verbunden. Der Konstantstromauslaß I₄ ist somit derart geschaltet, daß der Strom in seiner Leitung 86 nahezu gleich dem Strom in seiner Leitung 82 ist. Vorzugsweise ist der von der Konstantstromquelle I₃ in der Leitung 78 erzeugte Strom etwas geringer oder gleich dem Vierfachen des konstanten Stroms in der Leitung 86 des Konstantstromauslasses. Die Leitung 86 ist über eine Leitung 88 an eine Klemme eines Kondensators C₄ geführt. Die Leitung 78.von der Konstantstromquelle I_ ist ebenso mit dieser Kondensatorklemme verbunden. Die andere Klemme des Kondensators C₄ liegt an der Masseleitung 64.

Im Betrieb des Konstantverweilzeit-Kreises 34 wird der Transistor Q₃ voll leitfähig gemacht, wenn das periodische elektrische Signal V₃ auf sein höheres Spannungsniveau zu Beginn des ersten oder Konstantwinkel-Abschnitts dieser Wellenform ansteigt. Dies veranlaßt die Konstantstromquelle I₃, ihren konstanten Stromfluß in der Leitung 78 zu erzeugen. Angenähert drei Viertel dieses Stroms fließen in den Konden-

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sator C₄ und laden ihn in der angegebenen Polarität auf; der Rest Stroms aus der Konstantstromquelle I-, in Höhe eines Betrags, der gleich dem Strom aus dem KonstantStromauslaß I₄ ist, fließt durch die Leitung 88 und die Leitung 86 zur Masse. Dadurch wird der Kondensator C. in einem gleichbleibenden Ausmaß während der Konstantwinkelzeit, d.h. 25% der Dauer des periodischen Eingangssignals V. linear aufgeladen, und am Ende dieser Zeit wird ein Spannungsniveau erreicht sein,, das ungekehrt proportional der Maschinendrehzahl ist und bei etwa 6000 u/Mi», angenähert 4,0 Volt betragen kann. Wenn der erste Abschnitt des Konstantwinkelsignals V_ endet und diese Spannung V₃ ein niedriges Niveau von etwa 0,1 Volt annJanmt, wird der Transistor Q₃ leitend, und der Kondensator C. beginnt sich über die Leitung 88 und die Leitung 86 des Konstantstromauslasses zu entladen, wobei diese Entladung mit der festen Stromgröße des Konstantstroraauslasses I₄ erfolgt. Der Verlauf der Spannung V,, der an der positiv bezeichneten Klemme des Kondensators C^ auftritt, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Es läßt sich ersehen ₄ daß die Wellenform V^ einen sich linear ändernden ersten Abschnitt 9o aufweist, der die konstant anwachsende LadungsanSammlung am Kondensator C, darstellt, die rait dem ersten Konstantwinkelabschnitt des periodischen Signals V₃ zusammenfällt. Während der Entladung des Kondensators C. über den Konstantstromabfluß I- nimmt die Welle V₄ von ihrem Maximalwert, der bei einem festen Winkelpunkt 92 im Zündzyklus auftritt, linear zu einem Punkt 94 hin ab.

Die Verweilzeit T des Zündsystems beginnt im Punkt 94 der Welle V₄, Aus später erklärten Gründen treten die Sekündärspannungen Vg an der Hochspannungsseite der Zündspule immer am Ende des Zündzyklus auf, was den positiven Nulldurchgängen des Eingangssignals V_±n entspricht. Deshalb ist es einleuchtend, daß die Verweilzeit in Lauf gesetzt wird, wenn der Punkt 94 erreicht ist, und daß eine solche Verweilzeit immer an einem festen Punkt im Zündzyklus zu Ende geht. Somit ist die Ver-

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weilzeit die LSnge der Zeit T zwischen dem Punkt 94 bei dem mit loo angegebenen Schv.ellenniveau in der Welle V₄. Die Neigung des Abschnitts 96 der Welle V₄, der die Entladung des Kondensators C, durch den Konstantstromabfluß I. dar-

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stellt, ist für alle Maschinendrehzahlen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs konstant. Vorzugsweise v/ird die Neigung des Wellenabschnitts 96 derart ausgewählt, daß das Nullspannung sniveau a-n Ende 1o4 des Zündzyklus auftreten würde, wenn es sich bis zum Erreichen des Nullspannungsniveaus fortsetzen könnte. Es läßt sich somit aus deir. gestrichelten Abschnitt 93 der Kelle V. ersehen, daß dies der Fall ist. In Wirklichkeit veranlassen die Diode D₅ und der Widerstand R₁₄ in Verbindung mit dem Vergleicher A₂ die Spannung, Null vor der. Ende des Zündzyklus zu erreichen, wie dies durch den ausgezogenen Abschnitt der Welle V₄ im Bereich unterhalb des Schwellenniveaus loo gezeigt ist. Dies ist deshalb vorgesehen, um sicherzugehen, daß die Spannung und die Ladung am Kondensator C. tatsächlich vor dem Ende des Zündzyklus abnehmen. Da jedoch die Verweilzeit im Punkt 94 beginnt, ist eine frühere Entladung des Kondensators inkonsequent mit bezug auf die vom Kreis 34 entwickelte Verweilzeit.

Wenn der Abschnitt 96 der Spannungswelle V₄ mit einer Neigung ausgewählt wird, die zu einem Erreichen des Nullpotentials am Ende des Zündzyklus führen würde, ist das Verweilzeitsignal ν, am Ausgang des Vergleichers A_ über einen Bereich der riaschinendrehzahl konstant. Dies geschieht, v/eil die Neigung des zweiten Abschnitts 96 der Welle von dem Konstantstromabflu3 herrührt und notwendigerweise unabhängig von der Maschinendrehzahl ist. Die Stelle 94 befindet sich an einer festen Spannungsschwelle loo, und die Verweilzeit T ist gleich dem gestrichelt eingezeichneten Spannungsabschnitt 98, multipliziert mit dem Kosinus des Winkels zwischen diesem Abschnitt und dem Nullspannungs- (Masse-) Bezugspotential. Mit anderen Worten, der Abschnitt 98 ist eine Konstante wegen des festen

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Schwellenwerts 1oo, und der Winkel zwischen diesem Abschnitt und den Ku11Spannungsniveau muß wegen der konstanten Neigung des zweiten Spannungsabschnittes 96 unabhängig von der Maschinendrehzahl sein. Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, nimmt die konstante Verweilzeit T einen immer größeren -Anteil des gesamten Zündzyklus ein. Auf andere Weise ausgedrückt, der Kondensator C. lädt bei höheren Maschinendrehzahlen bis su einem Spannungsniveau 92 auf, welches unter demjenigen liegt, auf das er bei niedrigeren Maschinendrehzahlen aufgeladen wird, und es wird deshalb mit der konstanten Entladungsrate des Kondensators C, der Punkt 94 an dem Schwellenniveau

1oc früher im Zündzyklus erreicht, als dies der Fall bei niedrigeren Maschinendrehzahlen ist. Dies führt zur Aufrechterhaltung einer konstanten Verweilzeit.

Wenn der Absolutwert der Neigung des zweiten Abschnittes 96 der Spannungswelle V. derart vergrößert werden soll, daß das Ende der gestrichelten Linie 98 das Null-Bezugspotential vor dem Ende To4 des Zündzyklus erreicht, zu v/elcher Zeit die « Sekundärspannung an der Hochspannungswicklung der Zündspule auftritt, wird die Verweilzeit in begrenztem Ausmaß veränderlich. Die Zeit zwischen dem Auftreten des Punktes 94 an dem Spannungsschwellenniveau 1oo und dem Ende des Abschnitts bleibt konstant, jedoch würde das Ende des Abschnittes 98 vor dein Ende To4 des Zündzyklus liegen. Die Zeit zwischen dem Ende de3 Abschnittes 98 und dem Ende des Zündzyklusses würde dann variabel und umgekehrt proportional zur Maschinendrehzahl sein. Um Probleme in Verbindung mit Spannungsrückkopplungen zu vermeiden, müssen die Spannungswelle V. und die Ladung des Kondensators das Nullniveau vor dem Ende des Zündzyklus erreichen.

Der Vergleicher A^ ist mit seinem positiven Eingang an ein festes Bezugspotential angeschlossen, das von der Verbindung dieses Eingangs mit der gemeinsamen Verbindungsstelle des aus den Widerständen R₁₅ und R₁₆ gebildeten Spannungsteilers

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begründet ist. Dies ist die Schwellenspannung 1oo für die Spannungswelle V₄. Der regative Eingang des Vergleichers A, ist das V-z-Spannungssignal, das an der oberen Klemme des Kondensator C. auftritt. Wenn die Kondensatorspannung oberhalb des Schwellenniveaus I00 liegt, ist der negative Eingang zum Vergleicher A₂ positiv in bezug auf das Schwellenpotential am positiven Eingang, und der Ausgang des Vergleichers A^ befindet sich sehr nahe am Massepotential. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor Q₄ nichtleitend, weil das an seine Basis über den Widerstand R₁₂ herangeführte Spannungssignal V» wegen des leitfähigen Zustandes des Transistors Q₂ gemäß vorstehender Beschreibung niedrig ist. V7enn der negative Eingang des Vergleichers A₂ das von der durch den positiven Eingang am Vergleicher A~ aufgegebenen Bezugsspannung begründete Schwellenpotential I00 erreicht und dann leicht unter dieses absinkt, wird der Ausgang des Vergleichers A₂ dann ein offener Kreis, und die Spannung V₅ an diesem Ausgang steigt auf etwa 3,5 Volt. Dies geschieht im Punkt 1o2 der Spannungswelle Vc.

Wenn sich die Spannungswelle V^ an ihrem unteren Spannungsniveau befindet, wird die Diode D₅ umgekehrt vorgespannt, und es kann kein Strom durch den Widerstand R-. und die Diode D₅ fließen. Jedoch wird am Punkt 1o2 der Spannungswelle V- die Anode der Diode D_r stärker positiv als deren Kathode, und dies führt zu einem Stromfluß durch diese Diode und den Widerstand R-. in der Leitung 82 zum Konstantstromabfluß I₄. Dies erhöht den Stromfluß durch die Leitung 82 in den Konstantstromabfluß I₄ und vergrößert folglich den in der Leitung 86 fließenden konstanten Strom,· der immer sehr nahe gleich dem Strom in der Leitung 82 sein muß. Da der Strom in der Leitung 86 vom Kondensator C₄ aufrechterhalten wird, drückt sich die gesteigerte Entladung dieses Kondensators in der Spannungswelle V* durch das starke vollständige Abfallen aus, das nach Erreichen des Schwellenpunktes 94 auftritt. Diese ge-

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Diese gesteigerte Kondensatorentladungsrate stellt sicher, daß sein Ladungs- und Spannungsniveau vor dem Ende des Zündzyklus Null erreichen.

Das Verveilzeitsignal V₅ steigt auf sein hohes Niveau im Punkt 1o2, wie vorbeschrieben, an und kehrt zu seinem niedrigen Niveau am Ende 1o4 des Zündzyklus zurück, weil der Transistor Q. in diesem Punkt aufgrund des Niveauanstiegs des Spannungssignals V- vollständig leitend wird, der am Ende des Zündzyklus auftritt und dem positiven Nulldurchgangspunkt des Eingangssignals V. entspricht.

Der Ausgangskreis 36 besteht aus einem Transistorpaar- Q- in Darlington-Schaltung. Der Kolektor-Emitter-Kreis des Ausgangstransistors der Darlington-Schaltung ist in Reihe mit der Primärwicklung 42 der Zündspule und in Reihe mit einem Widerstand R₃₀ geschaltet. Der Widerstand R₃₉ hat einen sehr niedrigen Widerstandswert. Weiterhin ist ein Kondensator C₇-mit einem Ende an die gemeinsamen Kollektoranschlüsse der Parlington-Transistoren Q- und mit dem anderen Ende an die Masseleitung angeschlossen. Zwei Zenerdioden D, und D- sind zueinander in Reihe zwischen den Basis- und Kollektorelektroden des Eingangstransistors der Darlington-Schaltung Q- geschaltet. Die Basiselektrode dieses Eingangstransistors ist über eine Leitung an den Kollektor eines Transistors Q_fi angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q_ß ist mit der 'Masseleitung 64 verbunden, und sein Kollektor liegt über einenWiderstand R₃₃ an der Niederspannungsversorgungsleitung 58. Die Basis des Transistors Q₆ ist über einen Strombegrenzungswiderstand R₃₃ an den Kollektor eines Transistors Q₅ angeschaltet, dessen Emitter an der Verbindungsstelle zwischen den Darlington-Transistoren Q₇ und dem Widerstand R _ liegt. Der Kollektor des Transistors Q₅ ist ebenfalls über einen Widerstand an die Iliederspannungsversorgungsleitung 58 angeschlossen. Die Basis des Transistors Q₅ i_st über einen Strombegrenzungswiderstand R₁₅ mit dem Ausgang des Vergleichers A^/ an welchem

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das Verweilzeitsignal V_c auftritt/ verbunden.

Wenn das Verweilzeitsignal ν_ς auf niedrigem Spannungsniveau steht, ist die Bas is-Emitter-Verbindung des Transistors Q₁. umgekehrt vorgespannt, und der Transistor ist nichtleitend. Der Kollektor des Transistors Q₅ befindet sich in diesem Zeitpunkt auf einem Potential nahe dem der Niederspannungsversorgungsleitung 58, und die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors Q_g ist vorwärts vorgespannt« Dies veranlaßt den Transistor Q_ß, völlig leitend zu werden, und bringt die Leitung I06 sehr nahe an Massepotential. Somit haben die Darlington-Transistoren Q- keine Basisansteuerung und sind nichtleitend, so daß sie einen Stromfluß durch die in Serie liegende Primärwicklung 42 der Zündspule verhindern.

V7enn das Verweilzeitsignal V₅ auf sein hohes Potentialniveau in Punkt 1o2 heraufgeht, wodurch die Verweilzeit eingeleitet wird, ist die Basisemitterverbindung des Transistors Q^vorwärts vorgespannt, und der Transistor ist leitend. Der Kollektor des Transistors Q_r befindet sich dann auf niedrigem Potential und macht den Transistor Q, nichtleitend. Wenn der Tran-

sistor Q₆ nichtleitend wird, gelangt die Spannung an der Leitung Io6 in die Nähe des Niederspannungsversorgungspotentials, und die Darlington-Transistoren Q₇ erhalten die erforderliche Basisansteuerung, um sie völlig leitend zu machen. Dies bewirkt, daß sich der Strom I₅ in der Primärwicklung 42 der Zündspule graduell bis zu einem vorbestimmten Wert nahe seinem Maximum aufbaut. Der Stromwellenverlauf I₅ ist in Fig. 2 gezeigt.

Der Strombegrenzungskreis 38 erfüllt die Funktion der Begrenzung des Stroms I₅ in der Primärwicklung der Zündspule auf ein Niveau bei oder nahe seines Maximums. Dieser Kreis besteht aus einem Vergleicher A₃, dessen positiver Eingang an die Verbindungsstelle zwischen zwei in Reihe geschalteten Widerständen R₃₄ und R₃₆ angeschlossen ist. Die Widerstände

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R₂- und R₂₆ bilden aufgrund ihres Anschlusses zwischen der Uiederspannungsversorgungsleitung 60 und der Masseleitung einen Spannungsteiler. Vorzugsweise beträgt die dem positiven Eingang des Vergleichers A₃ zugeführte Bezugsspannung etwa 0,6 Volt über Massepotential.

Zwischen dem positiven und dem negativen Eingang des Vergleichers A₃ ist ein Filterkondensator C_g angeschlossen. Der negative Eingang ies Vergleichers A₃ ist an· die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R,- und R₃₃ angeschlossen. Die obere Klemme des Widerstands R₃₇ ist mit der Niederspannungsversorgungsleitung 60 verbunden, und der Widerstand R^_a liegt mit einer seiner Klemmen über eine Leitung I08 an der zwischen dem Darlington-Transistoren Q- und dem Wider-, stand a__g in Ausgangskreis 36 gebildeten Verbindung. Ein Rückkopplungswiderstand R₂₅ ist zwischen den Ausgang des Vergleichers A₃ und des negativen Eingang angeschlossen. Ferner ist der Ausgang des Vergleichers A₃ über eine Leitung Ho mit der Basis des Transistors Q₅ im Ausgangskreis 36 verbunden.

Die Widerstände R₂7# ^R28 ^un<^ ^R29 bil^^en einen Spannungsteiler. Der Widerstand R₂- ist so bemessen, daß er den Strom in der Primärwicklung 42 der Zündspule auf ein maximales Niveau begrenzt, und hat einen niederohmigen Wert. Die Widerstände R₂T und R₂g sind so bemessen, daß die in Fig. 2 in ihrem Verlauf abgebildete Spannung V₇ bei O,3 Volt über Masse aufrechterhalten wird, wenn kein Strom durch den Widerstand R₂₉ von den Darlington-Transistoren Q₇ fließt. Der Strombegrenzung skr eis 38 kann so ausgebildet werden, daß er den Strom Ir in der Primärwicklung der Zündspule auf beispielsweise 6 Ampere begrenzt. In solch einem Fall hat der Widerstand R_g einen Wert von 0,05 0hm, so daß der Spannungsabfall an ihm 0,3 Volt bei 6 Ampere Stromfluß beträgt. Da sich der Strom in der Primärwicklung der Zündspule graduell auf 6 Ampere aufbaut, steigt die Spannung am Widerstand R₃₉ ebenso

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graduell bis auf O,3 Volt an. Diese Spannung am Widerstand Rjg hebt die Spannung V- an dem negativen Eingang zum Vergleicher A, auf einen ähnlichen Wert an. Somit wächst die Spannung V-, bis sie 0,6 Volt in einem Zeitpunkt erreicht, wenn der Strom I₅ in der Primärwicklung der Zündspule 6 Ampere beträgt. Bevor die Spannung 0,6 Volt erreicht, ist die Spannung V- am negativen Eingang zum Vergleicher A- geringer als die 0,6 Volt betragende Bezugsspannung an dem positiven Eingang hierzu. Demzufolge ist der Ausgang des Vergleichers in diesem Zeitpunkt offen, und der Transistor Q₅ kann während der durch das Spannungssignal V₅ bestimmten Verweilzeit leiten, und der Transistor Q- ist in diesem Zeitpunkt ebenso leitend und läßt den Wicklungsstrom fließen. Sowie der Strom durch den Transistor 29 soweit angestiegen ist, daß er die 0,6 Volt am negativen Eingang zum Vergleicher A₃ erzeugt, ist der Punkt erreicht, in welchem der negative Eingang stärker positiv als die den positiven Eingang des Vergleichers A- zugeführte Bezugsspannung ist. Wenn dies geschieht, sinkt die Spannung am Ausgang des Vergleichers bis ganz^ in die Nähe des Massepotentials ab. Dieses Massepotential wird über die Leitung II0 dor 3asis des Transistors Q₅ zugeführt und macht diesen nichtleitend. Wenn der Transistor Q₅ nichtleitend wird, wird auch der Transistor Q₇ in der obenbeschriebenen Weise nichtleitend gemacht. Dies verhindert den Stromfluß Ig in der Primärwicklung der Zündspule durch den Transistor Q- und ein weiteres Ansteigen des Stroms I₅ ist nicht möglich. Jedoch kann der Strom I₅, wenn der Transistor Q- nichtleitend wird, in den Kondensator C- fließen. . .

Wenn der Transistor Q₇ nichtleitend wird, sinkt die Spannung am Widerstand R-_g augenblicklich ab, wodurch er den negativen Eingang des Vergleichers A. auf ein Spannungsniveau unterhalb des Potentials am positiven Eingang hierzu bringt. Dies ruft ein Potential an der Leitung Ho hervor, welches den Transistor Q₅ erneut zu leiten gestattet, und der Transistor Q₇ wird dann,

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wenn das Verweilzeitsignal auf seinem hohen Potentialniveau geblieben ist, erneut leitend gemacht. Es leuchtet somit ein, daß.der Strombegrenzungskreis 38 die Barlington-Transistoren Q₇ veranlaßt, abwechselnd leitend und nichtleitend zu werden und dadurch den Strom I₅ in der Primärwicklung der Zündspule auf ein Maxinalniveau zu begrenzen.

Der Kreis 4o zur Stromunterbrechung bei niedriger Maschinendrehzahl enthält einen in einer Spannungsfolgeschaltung verwendeten Vergleicher A.. Der Vergleicher A₄ISt mit seinem negativen Eingang über eire Rückkopplungsleitung 112 an eine Leitung 114 angeschlossen, die ihrerseits über eine Leitung Ho mit der Basis des Transistors Oc verbunden ist. Ein Strombegrenzungswiderstand R_ liegt zwischen dem Ausgang des Vergleichers A₄ und der Rückkopplungsleitung 112. Der positive Eingang zum Vergleicher A₄ hat eine.h Widerstand R^₁ und einen Kondensator Cr, die zwischen dem Vergleicher und die Masseleitung 62 geschaltet sind. Eine Diode D₄ ist mit ihrer Kathode an den positiven Eingang des Vergleichers A₄ und mit ihrer Anode über einen Widerstand R_ß an das Spannungseingangssignal V- angeschlossen, das am Kollektor des Transistors Q₂ auftritt.

Wie bereits oben erläutert wurde, besteht das Konstantwinkel-Spannungssignal V- aus einer Vielzahl periodischer Impulse, die einen bestimmten Bruchteil des Zündzyklus", wie er durch das Spannungssignal V. dargestellt ist, einnehmen. Wenn die Spannung V₃ auf höchstem Potentialniveau steht, ist die Diode D₄ vorwärts vorgespannt, und es fließt Strom in'den Kondensator C₅. Wenn das elektronische Zündsystem 1c das erste Mal gespeist wird, steigt die. Spannung V_ß am positiven Eingang des Vergleichers exponentiell bis etwa 3,5 Volt an, wie dies in Fig. 2 zu Beginn des ersten Zyklus der Welle V₀ angegeben ist, wobei dieser exponentielle Spannungsanstieg charakteristisch für die Aufladung des Kondensators C₅ mit einem Stromfluß durch den

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Widerstand Rg Ist, Wenn das SpanMnngsslgnal 17- auf seinen niedrigen Potentialwert absinkt, wird öle Diode -D₄ umgekehrt" vorgespannt, und der Kondensator Cj- entladt durch den Widerstand R- -. Die d^arch den Kondensator C_x. und öe'n Widerstand R- gebildete Zeltkonstante Ist großer als die "vom Widerstand R© und der* Kondensator C₅ gebildete leitkonstante» sand das Abklinken der Spannung V₀ vahrend äer Entladung des 'Kondensators Cr erfolgt deshalb weniger schnell -als sein Aufladen. Somit steigt wahrend jedes Zyklus' der periodischen Welle V₃ die Spannung V« ura ein .Stück an und sinkt dann sehr schnell wieder ab. Die somit erhaltenen Durchschnitts- und Minluialwerte der Spannimg V„ sind eine Funktion der Maschinendrehzahl.

Die Spannung am negativen Bezugseingang zum Vergleicher I, wird von der Basis des Transistors Q^ 'aber die Leitungen Ho» 114 und 112 aufgegeben. Wenn die Darlington—Transistoren ¹Q₇ leitend sind und einen Stromfluß In der Primärwicklung 42 der Zündspule gestatten, liegt die Basis des Transistors Q₅ bei etwa O,6 Volt. Es befindet sich somit der negative Eingang zum Vergleicher A₄ auf diesem Spanraingsnlveaia, wenn Strom durch die Primärwicklung 42 der Zündspule fließt. Tifenn die Spannung Vg unterhalb O₉ 6 Volt abfällt, dann ist der negative Eingang zum Vergleicher A₄ auf größerer Spannung als der positive Eingang» und der Ausgang des Vergleichers A- wird auf Hassepotential sinken· "Dieses JMassepötential wird dann über den Widerstand H-., ^¹¹^ ^^e Geltung 11 ο zur Basis des Transistors Q₅ geleitet und veranlaßt diesen, nichtleitend zu werden und dadurch den Transistor Q„ nichtleitend zu machen, so daß der Stroiaflaß in der Primärwicklung 42 der Zündspule unterbrochen wird.

Der Punkt in welchem die Stromunterbrechumg auftritt ist durch die Charakteristiken des Spanisungssignals V- und die Größen der RC-Zeltkonstantenelemente R₀- C_c ^naad E-- bestimmt. Vorzugsweise sind die Größen dieser Elemente und die Spannung V-derart, daß die Spannung V_ß unterhalb ©,€ Volt absinkt, um

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den Strom in der Primärwicklung der Zündspule zu unterbrechen, wenn die Drehzahl der Maschine unterhalb oder etwa gleich 3o U/Min, ist. Dies ist weniger als die normale Kurbelwellendrehzahl der Maschine. Die Unterbrechung des PriinärStroms der Zündspule bei Manchinendrehzahlen unterhalb dieser Größenordnunq verhindert die Vergeudung von elektrischer Energie aus der Gleichstromquelle 12 für den Fall, daß der Zündschalter 18 in der "Lauf-Stellung belassen worden ist., wenn die Maschine nicht in Betrieb ist oder wenn die Drehzahl unter 3o ü/Min. absinkt. Die in Fig. 2 gezeigte Spannungswelle Vg veranschaulicht die Größe dieser Spannung bei ,einer Maschinendrehzahl von 6oo U/Min, wohlgemerkt oberhalb des Niveaus bei welchem die Unterbrechung des Primärstroms aufgrund der Wirkung des Kreises 4o auftritt.

In Fig. 3 ist in einem Diagramm der Durchschnittswert des PrimärStroms I₅ in der Zündspule über der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine aufgetragen. Das Diagramm enthält zwei Kurven 116 und 118. Die Kurve 116 gibt den durchschnittlicher. Primärstrom in der Zündspule für ein elektronisches Zündsystem wieder, das im wesentlichen die Wirkungsweise eines herkömmlichen Zündsystems mit Unterbrecherkontakten nachahmt. Die Kurve 118 hingegen veranschaulicht den durchschnittlichen Primärstrom I_ der Zündspule eines elektronischen Zündsystems 1o gemäß der Erfindung. Es läßt sich sehen, daß das elektronische Zündsystem gemäß der Erfindung einen durchschnittlichen Primärstrom in der Zündspule erzeugt, der bei Maschinendrehzahlen unterhalb 235o U/Min, wesentlich geringer als der Primärstrom des von der Kurve 116 wiedergegebenen Zündsystems ist. Bei Maschinendrehzahlen oberhalb des vorgenannten Wertes erreicht die Kurve des elektronischen Zündsystems 1o bei 12o einen Scheitelwert und' fällt dann graduell in ähnlicher VJeise wie der durchschnittliche Ström für die Kurve 116 ab. Der Scheitelwert 12o im durchschnittlichen Zündstrom tritt bei etwa 28oo U/Min, auf. Dieser Wert entspricht einer Maschinendrehzahl,bei welcher der Punkt 92 der

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— ZO ~

Spannungsvolle V. mit dem Schwellenniveau 1oo zusammenfällt. Somit nimmt bei dieser tfaschinendrehzahl von etwa 2800 U/Min. die Verweilzeit T des Züridsystems die gesamte Zeitspanne zwischen dem festen Punkt 122 der Spannungswelle V₁. und dem Ende des Zündzyklus 1o4 ein. Die Verweilzeit kann diese Zeitspanne zwischen dem festen Punkt 122 und dem Ende 1o4 wegen der Wirkung des Transistors Q₄ nicht überschreiten, der den Beginn der Verweilzeit verhindert, bis das Spannungssignal V, auf seinen niedrigen lotentialabschnitt abgesunken ist.

Aus dem Verlauf dsr Kurve 118 in Fig. 3 läßt sich ersehen, daß bei Maschinendrehzahlen oberhalb 28oo U/Min, der durchschnittliche Primärv'icklungsstrom größer ist als der bei einem herkönmlichen Zündsystem gemäß der Kurve 116. Dies ist erwünscht, v/eil im oberen Drehzahlbereich der Kurven der Primärstrom der Zündspule seinen Maximalwert nicht erreichen kann, jedoch so nahe wie möglich bei dem Maximum liegen sollte.

In Tig. 4 ist in einem Diagramm die Sekundärspannung der Zündspule in kilovolt über der Maschinendrehzahl aufgetragen. Das Diagramm enthält eine Kurve 124, welche die Sekundärspannung wiedergibt, die in der Zündspule eines Zündsystems mit einem Primärstrom verhalten gemäß Kurve 116 in Fig. 3 erhalten wird. Fig. 4 enthält ferner eine Kurve 126, welche die mit dem elektronischen Zündsystem Io gemäß der Erfindung erhaltene Sekundärspannung wiedergibt. Es ist erkennbar, daß die von der Kurve 124 wiedergegebene Sekundärspannung eines herkömmlichen Zündsystems sehr schnell absinkt, wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, und daß ihr Maximalwert bei etwa 31 kV liegt. Das Sündsystem gemäß der Erfindung hat andererseits einen Maximalwert von etwa 39 kV, und diese Spannung bleibt über einen Drehzahlbereich bis zu etwa 28oo U/Min, aufrechterhalten. Bei Maschinendrehzahlen oberhalb dieses Wertes erzeugt das elektronische Zündsystem 1o eine Sekundärspannung, die im wesentlichen linear abfällt;

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jedoch beträgt die Sekardärspanisimg dieses Systems bei einer Maschinendrehzahl von '4'goo Ua&aasn. tMnernoch. etwa 3o Mf, d.h. sie. hat eine Höhe nahe #esi Maxlaaum üea: Sekundärspannung, die von einem herkömmlichen -Systaem 'erlaalLtsen wird,.

Zusammenfassend läfit sich <alss© sagen., SaB das serfindiangsgemäße elektronische Ziinflsj^stsia laeihe ijelmniäarspannungen hervorruft, während es bei t^isesren ;Sascmi^eiidrehzahlen den Strom in der Primärwicklung cter Sfeäspaüe lconsi-aiii. iiSlt oder ansteigen läßt und bei niedrigeren Basdhäaiendrelizahlen vorteilhafterweise d^n Dar,ehsiEä3ina^:t35wert und den Uaxinialwert des Primärstroms begrenzt* 3äa BerE±chen ageringerer Maschinendrehzahlen erreicht der ^Siaaam in aäer !»rlanarwickliang der Zi3ndspule des elektronischen 23inäsyst.ems U© seinen erwünschten Maximalwert, so daß in 'den won "der Ziindspule erzeugten Zündfunken maximale Energie ^reä-gsgebien WEfcrfl« iwo"bei die Ziindfunkenenergie gleich der Halite .der indiiktivitat der Spule, multipliziert mit dem Quadrat des Brianärstroms, ist.

Die verschiedenen Spannungsvollen aind &we Welleniformen nach Fig. 2, wie sie in der iMDrstehenden Beschreibung verwendet sind, werden oit einem elLektaionisEhen 2*ündsystem erhalten, dessen Komponenten die !folgenden !Typen oder T?erte besitzen, wobei diese Typen oder Werte nur beispielsweise angegeben sind:

Widerstand -S- —

Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand Widerstand

loo 3ä0hm

1© kOhm

δΒ ifcöhm

36 kOhm

33 kOhra

4_ΜΊ 3cOhm

1©o köhia

3© 3öDlffli

- 3,3 M3hm

- 23 -

Widerstand R

82 kOhm 1oo kOhm 15 kOhm

6.2 kOhm 1,1 kOhm

1 kOhm 68 kOhm 1o kOhm

1 kOhm

3.3 kOhm 1 kOhm

15o kOhm

22 kOhm

2o kOhm 3 kOhm

22 kOhm 1,5 kOhm 0,05 Ohm 0,01 mf
0,1 mf
0,22 mf
0,22 mf
0,1 mf

- 0,01 mf

- 0,33 mf

- 1N4734 (Rückwärstdurchbruchsspannung 5,6 V)

Schottky-Diode D₂ - ^BD 101 Schottky-Diode D₃ - 1N4001 Schottky-Diode D₄ - 1N914
Schottky-Diode D₅ - 1N914
Zenerdiode D_g und D₇ - 1N5279A (I80 V)

Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R Widerstand R

12 13 14 15 16 17 18 19 2o 21 22 23 24 25 26 27 28

_{2 g} -

Kondensator C₁ Kondensator C₂ Kondensator C- Kondensator C. -Kondensator C_c Kondensator C_ß Kondensator C- -

Zenerdiode D

Transistoren in den Stromquellen I₁,

sowie die Transistoren C

„ und I-

Stromabfluß
5

, im Q₃, Q

und

₁, Q₂, Q₃, Q. RCA Typ CA 3096 AE (npn/pnp-Transistorglied I

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Transistor Qg - 2N4124
Darlington-Transistoren Q- - S39711 Zündspule 44:

Primärwicklung

2Io Windungen
5,5 mhy ·.
0,75 Ohm

Sekundärwicklung

22 ooo Windungen

vgl. A., A_, A- und A. jeweils ein Viertel von

LM29O1 (National Semiconductor Corporation) Transistor Q₀ - MPS-A42 (Motorola

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung läßt sich erkennen, daß das elektronische Zündsystem 1o eine sich linear ändernde Spannung liefert, die, wenn sie eine vorbestinmte Spannungsschwelle erreicht, eine Verweilzeit in Lauf setzt, die im wesentlichen über einen Bereich der Maschinendrehzahl konstant ist. Die Schaltung verwendet ein Spannungseingangssignal V. , das periodisch ist und eine Periodendauer gleich der des Zündzyklus hat. Nur die Nulldurchgangspunkte des Eingangssignals V. werden von dem elektronischen Zündsystem verwendet.

Die Tatsache, daß nur die Nulldurchgangspunkte des Eingangssignals von dem Zündsystem gemäß der Erfindung verwendet werden, ist ein wichtiges Merkmal, weil innerhalb von Grenzen die Signalgröße ohne Einfluß bleibt und dies auch für die Gestalt der Eingangswelle gilt, vorausgesetzt, daß ihre NuIldurchgänge an denselben Punkten im Zündzyklus über den verwendbaren Drehzahlen auftreten. Dien steht in scharfem Gegensatz zu anderen elektronischen Zündsystemen die zur Schaffung einer konstanten Verweilzeit vorgeschlagen worden sind. Die Verwendung ausschließlich von Nulldurchgangsstellen der EingangswelIe anstelle der Verwendung dieser beider Punkte

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- 3ο -

? 4 F A 5 0 5

und ebenso der Größe der Eingangsspannung erlaubt viel größere Herstellungstoleranzen f.ür den magnetischen Impulsgenerator der das Eingangssignal erzeugt.

Das Eingangssignal V. gemäß der vorausgegangenen Beschreibung im einzelnen ist ein Wechselstromsignal. Dies muß nicht der Fall sein. Das Eingangssignal des elektronischen Zündsystem 1o der Erfindung kann eine einfach gerichtete Spannung sein. Darüber hinaus kann auch ein Wechselstromsignal mit Nulldurchgängen in ungleichen Abständen bei einem elektronischen Zündsystem gemäß der Erfindung verwendet v/erden.

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

Transistorisiertes Batteriezündsystem für funkengezündete Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei dem der den Primärstrcm der Zündspule schaltende Leistungstransistor von einam Impulsgeber steuerbar ist, welcher ein sich periodisch änderndes Signal mit einer Periodendauer entsprechend der benötigten Zündimpulsfolge liefert, g e k e η η-zeichne t durch einen von dem.Impulsgeber beeinflußbaren ersten Schaltkreis (32) zur Erzeugung eines ersten periodischen elektrischen Sirmals (V₃) von der Periodendauer eines Zündinpulses mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, einen zweiten Schaltkreis (34) zur Erzeugung eines die gleiche Periodendauer wie .das erste periodische Signal aufweisenden zweiten periodischen elektrischen Signals (VV) , bestehend aus drei Abschnitten (9o, 96, 98), von denen der erste Abschnitt (9o) mit dem ersten Abschnitt und der zweite und dritte Abschnitt (96, 98) mit dem zweiten Abschnitt des ersten periodischen Signals (V₃) zeitlich zusammenfallen, der erste abschnitt (9o) eine lineare Spannungsänderung und der zweite Abschnitt (96) eine entgegengesetzt dazu gerichtete lineare Snannungsänderung aufweisen und der dritte Abschnitt (98) beginnt, wenn der zweite Abschnitt (96) einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat, und am Ende des Zündzyklus endet, sowie weiterhin gekennzeichnet durch einen dritten Schaltkreis (A₉, 36) zum Einschalten des Primärstroms der Zündspule (44), wenn der dritte Abschnitt (98) des zweiten periodischen Signals (V₄) den Schwellenwert (I00) erreicht hat, und zum späteren Wiederausschalten des Primärstroms der Zündspule (44).

2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch g e ke nnze ichnet, daß der erste Schaltkreis (32) Schaltungsmittel (A₁, I₁, I₂, C₃, Q₁, Q₃) zur Erzeugung eines

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sich für einen Bruchteil des Zündzyklus linear ändernden Spannungssignals (V₂) enthält, dessen Dauer mit dem ersten Abschnitt des ersten periodischen Signals CV_) zeitlich zusammenfällt. ' . .Γ'";. :■■

.3. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, d ad u r c h gekennzeichnet, daß der erste Schaltkreis (32) folgende Schaltungskomponenten enthält:

eine auf die Durchgänge des Impulsgebersignals (V. ) durch ein bestimmtes Spannungsniveau ansprechende Transistorschaltung (Vergleicher A₁), deren Eingang an den Impulsgeber (68) angeschlossen ist und deren Ausgang bei diesen Durchgängen zwischen zwei verschiedenen Schaltungszuständen umgeschaltet wird;

eine erste und eine zweite Konstantstromquelle {I,,I₂);

ein zwischen den beiden Konstantstromquellen (I,, I₂) angeschlossener Kondensator (C-) dessen eine Klemme an den Ausgang der Transistorschaltung (A₁) angeschlossen ist; und

zwei Schalteinrichtungen (Q₁., Q₂)/ ^VO11 denen die eine (Q-) die Aufladung des Kondensators (C-) in der einen Richtung über die erste Konstantstromquelle (I«.) bewirkt, wenn der Ausgang der Transistorschaltung (A₁) den einen Schaltzustand eingenommen hat, und die andere (Q₂) die Aufladung des Kondensators (C-) in der anderen Richtung über die zweite Konstantstromquelle (I₂) bewirkt, wenn der Ausgang der Transistorschaltung (A,) den anderen Schaltzustand ein· genommen hat.

4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne t, daß der von der zweiten KonstantstromqueUe (I₂) gelieferte Strom größer als der von der Erst-

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konstantstromquelle (I₁) gelieferte Strom ist.

5. Zündsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltkreis (34) aus folgenden Komponenten besteht:

einem zweiten Kondensator (C^);

einer dritten Konstantstromquelle (1^);

einer Konstantstromentladungseinrichtung (I.) ; sowie

Schaltungsmitteln (Q ) zur Einschaltung der Kondensatoraufladung über die dritte Konstantstromquelle (I₃) während des ersten Abschnitts des ersten periodischen Signals (V-) und zur Einschaltung der Kondensatorentladung über die Konstantstromentladungseinrichtung (I,) während des zweiten Abschnitts des ersten periodischen Signals (V₃).

6. Zündsystem nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet , daß der dritte Schaltkreis (A₀, 36) den in Reihe mit der Primärwicklung (42) der Zündspule (44) geschalteten Leistungstransistor (Q₇) sowie Schaltungsmittel (Λ_ο) umfaSt, durch welche der Leistungstransistor leitend gemacht wird, wenn die Ladung des zweiten Kondensators (C₄) auf oinen vorbestimmten Wert (I00) abgesunken ist.

7. Zündsystem nach einem der- Ansprüche 1 bis 6,' gekennzeichnet durch einen weiteren Schaltkreis (38) zur Begrenzung des Primärstroms (I₅) der Zündspule (44) auf einen Maximalwert.

8. Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, g e ken η ζ e i c h η e t durch noch einen weiteren Schaltkreis (4o) zum Unterbinden des Stromflusses durch die Primärwicklung (42) der Zündspule (44) beim Unterschreiten einer

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vorbestiramten Mindestdrehzahl (3o U/Min.) der Brennkraftmaschine, wobei dieser Schaltkreis einerseits an den Schaltkreis (34) zur Erzeugung des zweiten periodischen Signals (V₄) und andererseits den den Leistungstransistor (Q₇) enthaltenden Schaltkreis (A₂/ 36) angeschlossen ist.

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