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"Nachbrennsystem für Autoziindanlagen"
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachbrennsystem für Autozündanlagen,
das mittels z.B. eines Kontaktunterbrechers oder kontaktlosen Gebers steuerbar ist
und bei dem die Nachbrennspannung dem Hochspannungszündimpuls zeitlich nacheilt.
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Um zuverlässige Fahreigenschaften bei vorwiegend turzstreckenverkehr
zu gewährleisten, um einen Verschleiß des Unterbrecherkontaktes und damit Verstellung
des Zündwinkels zu vermeiden, um die Schadstoffemission zu verringern und auch siciieres
Star-' ten bei tiefsten Temperaturen zu erleichtern, werden seit etlichen Jahren
Transistorzündanlagen, Thyristorztindanlagen und Hochleistungskondensatorzündanlagen
anstelle der bisherigen Zündung eingesetzt.
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Bei bekannten Transistorzündanlagen wird ein hochsperrender Leistungsschalttransistor
zum Schalten des Zündspulenstromes verwendet. Hierdurch wird der Unterbrecherkontakt
stark entlastet und es ergeben sich durch höhere Spulenströme bedingt eine größere
Zündenergie, eine höhere Zündspannung und ein geringerer Innenwiderstand (Bosch-BroschUre:
Die Bedeutung der Halbleiter für die elektrische Kraftfahrzeug-Ausrüstung, nach
einem Vortrag vom Mai 1960 in Den Haag).
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Aus der Zeitschrift kfz-betrieb und automarkt, Heft 24 vom 23. 11.
1972 ist eine Hochleistungskondensatorzündanlage (HKZ) der Fa. Busch-Jaeger Elektro
bekannt. Hier wird die Zündenergie temperaturgesteuert und ist unabhängig von Batteriespannung
und Motordrehzahl. Das elektronische System besteht aus einem Spannungswandler,
einem kapazitiven Energiespeicher (Kondensator) und einem elektronischen Schaltkreis,
der die Ladung des Energiespeichers 3edesmal dann in die Zündspule abgibt, wenn
der Unterbrecher öffnet. Die Schaltung ist stabilisiert, so daß 3e-I der Zündfunke
bei Jeder Drehzahl und 3eder Bordnetzspannung isomer die gleiche Energie aufweist.
Eine derartige Schaltung ist aus der DT-AS 20 54 134 bekannt.
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Weitere nur beispielsweise genannte Schaltungen sind aus DT-AS 19
65 152, DT-AS 21 42 909 und DT-OS 23 03 087 bekannt.
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Alle genannten Systeme erzeugen einen Hochspannungsimpuls, der 3e
Arbeitshub der Verbrennungskraftaaschine an die Zündkerze sur Entztlndung des Kraftstoffluftgemisches
abgegeben ws.
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Die bekannten Ztlndsysteie haben 3edoch den Nachteil, daß im Falle
des Nichtzündens das Kraftstoffluftgemisch nicht verbrennt und der Arbeitshub ausflflt
oder das Kraftstoffluftgemilch nicht vollständig verbrennt (Teilentfianung). Dies
führt zu einem Motorleistungsverlust, starken Motorverschleiß, und trägt zur Umweltverschmutzung
bei. Erheblich ist dies beim Kaltstart oder bei Motoren mit magerem Gemisch, denn
der Motor springt schlecht an und läuft ii Leerlauf unrund.
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Es ist auch eine Schaltung bekannt (DT-OS 23 40 865), bei der zur
Vermeidung obengenannter Nachteile durch Einstellen der Dauer des Zündfunkens ein
sicheres Zünden erreicht werden soll.
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Dazu gibt ein Oszillator nach da eigentlichen Zündiapuls noch
eine
Reihe von weiteren, kleineren Impulsen ab. Der erste große Zündimpuls soll also
das Kraftstoffluftgemisch zünden bzw. die Luft zwischen den Zündelektroden ionisieren
und die anschließenden kleinen Impulse für eine sichere Zündung sorgen. Bei geringem
Anteil des Kraftstoffs im Kraftstoffluftgemisch (mageres Gemisch) ist dadurch ein
sicheres Zünden auch unter erschwerten Bedingungen gewährleistet.
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Diese bekannte Anordnung zeigt zwar eine relativ steile Anstiegsflanke
mit einer kurzen Nachbrenndauer des Zündfunkens und eine sich daran anschließende
Reihe von Impulsen niedriger Amplitude für eine sichere Zündung und Verbrennung,
doch ist der bauteilmäßige Aufwand hierfür erheblich und die starke Belastung des
Bordnetzes ist hinderlich. Der erhöhte Preis für derartige Zündanlagen stand u.a.
also bisher einerkeiten Verbreitung auf dem Kraftfahrzeugsektor hinderlich entgegen.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln ein Zündsystem
aufzubauen, daß neben dem günstigen Preis eine steile Anstiegsflanke (wie bei HKZ)
mit Nachbrennung des Zündfunkens aufweist.
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Erfindungsgemäß wird dLs dadurch erzielt, daß ein Transformator, der
von der Wechselspannung einer Lichtmaschine gespeist wird, die Nachbrennspannung
erzeugt. In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems wird der Transformator durch
einen elektronischen Wechselspannungsgenerator gespeist. Die Nachbrennspannung ist
in ihrer Dauer durch eine Vorrichtung steuerbar und kann gleichgerichtet werden.
Ebenfalls ist die Nachbrennspannung mittels eines synchronisierten Schalters der
Zündhochspannung zuschaltbar.
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Vorteilhaft bei dem nachgesuchten Zündsystem ist besonders die Nachrüstbarkeit
zu bestehenden Zündanlan. Selbst bei schon
eingebauten Kondensator-,
Thyristor- und anderen Zündanlagen ist mit ge ingem Aufwand das erfindungsgemäße
System einsetzbar. Selbst bei sehr magerem Gemisch, langlebigen Zürldkeren und anderen
ungünstigen Einflüssen ist ein sicheres Zünden und ein störungsfreier Betrieb uiöglich.
Ein vorteilhaftes Abschalten des nachrüstbaren Zündsystems ist ebenfalls möglich.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nachblennsystems wird
nachstehend anhand der Fig. 1 näher erläutert. Die Figuren 2 bis 6 zeigen vorteilhafte
Ausgestaltungei des Nachbrennsystems.
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Gemaß Fig. 1 besteht das erfindungsgemäße Zündsystem für Brennkraftmaschinen
aus einem Unterbrecherkontakt 1, über den die Plusspannung der Batterie auf die
Primärseite 2 einer Zündspule 3 geführt ist. Die Primärseite 2 der Zündspule ist
mit dem einen Anschluß auf Massepotential gelegt. Auf der Sekurdärseite 4 der Zündspule
3 steht die erhöhte Spannung für die nicht dargestellten Zündkerzen zur Verfügung.
Die Sekurdärseite 4 der Zündspule 3 ist über eine weitere Sekundärspule eines Hilfstransformators
5 an Massepotential geführt. Der Hilfstransformator 5 ist mit seiner Primärseite
an die Lichtmaschine 6 angeschlossen. Der verwendete Hilfstransformator 5 ist ein
Billigstprodukt, wodurch die ca. 14 Volt betragende Wechselspannung der Lichtmaschine
auf eine Spannung von ca. 1000 Volt transformiert wird. P1,oportional zur Drehzahl
der Lichtmaschine 6 steht die im Hilfstransformator 5 erzeugte nur beispielhaft
genannte 1000 Volt Wechselspannung dauernd an deri Zündkerzen an. Diese Spannung
reicht aber nicht aus zum Zünden des Kraftstoffluftgemlsches. Erst wenn vom Unterbrecher
1 über die Zündspule 3 eine erhöhte Spannung auf die Zündkerzen geführt wird, zündet
das Gemisch durch. Die vom Hilfstransformator 5 gelieferte 1000 Volt-Spannung ist
dabei der Spannung der Zündspule 3 überlagert. Nach Abklingen der eigentlichen Zündspannung,
die bis zu 50 kV betragen kann, liegt/der entsprechenden Zündkerze weiterhin die
1000 Volt-
Spannung und sorgt für eine exakte Verbrennung, weil
nach dem auslösenden Funken die Spannung nicht wie üblich erlischt, sondern in Form
eines Dauerfunkens weiter bestehen bleibt.
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Für eine Umrüstung einer herkömmlichen Zündanordnung auf das neue
System ist nur das Auftrennen des Masseanschlusses der Zündspule und Einbau des
Hilfstransformators 5 erforderlich.
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In vorteilhafter Weise kann anstelle der verwendeten üblichen Unterbrecherzündung
eine taneistor-, Thyristor- oder Hochleistungskondensatorzünd eingesetzt werden,
die Anschaltung des Hilfstransformators ist problemlos und Laien durchführbar. Denn
erst durch die Verwendung derartiger kontaktschonender Anordnungen mit ihren steilen
Anstiegsflanken der Zündimpulse (Energie zum Durchzünden) wird das erfindungsgemäße
Zündsystem voll ausgenutzt.
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Auch das Einschalten des Hilfstransformators in die Hochspannungsleitung,
also zwischen Zündspule 3 mit Sekundärseite 4 und ZAndkerze ist möglich, so daß
dadurch ein Auftrennen der auf Massepotential gelegten Vicklungen der Zündspule
entfällt. Weiterhin ist es möglich, die Sekundärteile der Zündspule 3 und des Hilfstransformators
5 zu einer Einheit zusaimenzuftigen.
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Weitere Möglichkeiten für die Anschaltung des Hilfstransformatorn
sind aus den Figuren 2 bis 6 ersichtlich.
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Figur 2 zeigt bei Verwendung einer HLZ (Hochlei8tungskondensator-)-Zündung
das er£indungsgemäße Anschalten des Hilfstransformators 5. Die HKZ-Anlage wird dabei
durch einen induktiven oder ähnlichen kontaktlosen Geber angesteuert.
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In Figur 3 ist eine Anordnung für eine konstante Nachbrenndauer mit
Gleichspannung gezeigt. Bei Anlaßvorgängen, d.h.
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niedrigen Drehzahlen, ergibt sich eine unterschiedliche Wechselspannung,
die hinderlich sein kann. Durch die Umwandlung des Wechselstromes der Lichtmaschine
in Gleichstrom mit Siebung mittels der Gleichrichter-Anordnung 7 wird eine konstante
Größe der Nachbrenngleichspannung erze lt.
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Figur 4 zeigt die Möglichkeit einer programmierbaren Nachbrenndauer.
Dafür ist in dem Primärkreis des Hilfstransformators 5 ein Schalter 8 gelegt, der
über eine Steuereinrichtung 9 (beispielsweise Monoflop) schaltbar ist. Es kann dadurch
in vorteilhafter Weise die Nachbrenndauer des Zündsystems an-, abgeschaltet und
variiert werden.
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In Figur 5 weist der Zündtransformator 3 einen gemeinsamen Erdungspunkt
auf. Der Zündtransformator 3 wird über einen geschlossenen Schalter 10 angesteuert.
Nach Bildung der Zündspannung schaltet der Schalter 10 auf den Hilfstransformator
5 um und gewährleistet so die Anschaltung der Nachbrennspannung. Der Kontakt 10
läuft dabei synchron zu der Ansteuerung der HKZ. Vorteilhaft hierbei ist die Weiterverwendung
des bisher eingesetzten Zündtransformators ohne Umklemmung.
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Figur 6 zeigt die Ansteuerung des Unterbrecherkontaktes 1 über den
Hilfstransformator 5 durch die hochtransformierte Wechselapannung der Lichtmaschine
und Bildung der Zündhochspannung durch den Zündtransformator 3. Vorteilhaft ist
das preiswerte Nachrüsten bestehender herkömmlicher Zündanlagen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zündsystems
ist anstelle des Generators der Lichtmaschine ein elektronischer Generator (beispielsweise
astabiler Multivibrator
) mit Konstantspannung eingesetzt. Dieser
beispielsweise Sinus- oder Recliteckgenerator ist unabhängig von der Frequenz der
Lichtmaschine ( besonders wichtig in der Anlaufphase) und kann vorteilhaft in Verbindung
mit der Anordnung gemäß Fig. 3 eingesetzt werden. Ein Eingriff in den Generator
der Lichtmaschine zum Heraviführen der Wechselspannung entfällt dadurch ebenfalls.
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L e e r s e i t e