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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist (nach der DE-OS 2 244 781) bereits eine Zündanlage der vorerwähnten Art bekannt,
bei der jedoch im niederen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine über eine längere
Dauer Strom über die Primärwicklung der Zündspule geführt wird, als das zur Erzeugung
eines hinreichend wirkungsvollen Zündfunkens notwendig ist. Dadurch ergibt sich
nicht nur ein unnötiger Stromverbrauch, sondern auch eine starke Erwärmung der Zündspule,
die, wenn die Brenr.-kraftmaschine längere Zeit in diesem Drehzahlbereich betrieben
wird, an der Zündspule Schaden verursachen kann.
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Die Verringerung der Dauer des Stromflusses in der Primärwicklung
wird nach niederen Drehzahlen hin insbesondere dadurch begrenzt, daß, wen der Schwellwertschalter
das Speicherglied auf Energiespeicherung schaltet, auch zwangsläufig der elektronische
Schalter wieder Strom über die Primärwicklung der Zündspule fließen läßt.
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Vorteile der Erfindung Bei der erfindungsgemäßen Zündanlage mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches werden die vorerwähnten Unzulänglichkeiten
vermieden und über einen relativ großen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine optimale
Zündenergiebeträge in der Zündspule bei jedem Zündvorgang sichergestellt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte
Realisierung der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
schaltungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung der Erfindung Die dargestellte Zündanlage, die für die
nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges
bestimmt sein soll, wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, die im Beispielsfall
die Batterie des Kraftfahrzeuges ist. An der Stromquelle 1 geht von dem Pluspol,
die einen Betriebsschalter 2 enthaltende positive Versorgungsleitung 3 und von dem
Minuspol die die Masseverbindung darstellende negative Versorgungsleitung 4 aus.
Von der Versorgungsleitung 3 geht ein Schaltungszweig aus, der zunächst über die
Primärwicklung 5 einer Zündspule 6 und danach über einen elektronischen Schalter
7 zur Versorgungsleitung 4 führt. Der elektronische Schalter 7, der zum Schutz gegen
Überbeanspruchung die Parallelschaltung eines Kondensators 8 und einer von der Gleichstromquelle
1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 9 in seinem Nebenschluß aufweist, wird
durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines (npn-) Transistors 10 gebildet.
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Von dem zwischen Primärwicklung 5 und elektronischem Schalter 7 liegenden
Leitungsabschnitt führt eine Verbindung zunächst über die zur Zündspule 6 gehörende
Sekundärwicklung 11 und danach über eine Zündkerze 12 zur Versorgungsleitung 4.
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Selbstverständlich kann die Sekundärwicklung 11 mittels eines nicht
dargestellten Zündverteilers auch in einer vorbestimmten Reihenfolge an mehrere
Zündkerzen anschließbar sein.
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Von der Versorgungsleitung 3 führt eine weitere Verbindung zunächst
über einen Widerstand 13 und danach über die Parallelschaltung eines Kondensators
14 und einer von der Gleichstromquelle 1 in Durchlaßrichtung beanspruchten Zenerdiode
15 zur Versorgungsleitung 4, so daß an dem zwischen dieser Parallelschaltung 14,
15 und dem Widerstand 13 liegenden Schaltungspunkt 16 ein stabilisiertes Potential
vorhanden ist. Der Schaltungspunkt 16 ist Ausgangspunkt für eine Verbindung, die
zunächst über einen Widerstand 17, danach über eine von der Gleichstromquelle 1
in Durchlaßrichtung beanspruchte Diode 18, anschließend über einen Bemessungswiderstand
19 und schließlich über eine Geberwicklung 20 zur Versorgungsleitung 4 führt.
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Die Geberwicklung 20 ist Bestandteil eines mit gestricheltem Linienzug
angedeuteten Signalgebers 21, der mit einem nichtdargestellten, wahrend des Betriebes
rotierenden Teil der Brennkraftmaschinge gekuppelt ist und nach Art eines Wechselstromgenerators
arbeitet. Es werden somit von dem Signalgeber 21 während des Betriebes wenigstens
annähernd sinusförmige Wechselspannungssignale zur Verfügung gestellt, von denen
die negative Halbwelle in Richtung des Pfeiles U1 und die positive Halbwelle in
Richtung des Pfeiles U2 wirken soll.
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Ein zwischen dem Widerstand 17 und der Diode 18 liegender Schaltungspunkt
22 ist mit dem Eingang eines nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitenden Schwellwertschalters
23 und außerdem über die Parallelschaltung eines Störimpulse zbleitenden Kondensators
24 und einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Diode 25
mit der Versorgungsleitung 4 verbunden.
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Der Schwellwertschalter 23 weist einen (npn-) Eingangstransistor 26
und einen (npn-) Ausgangstransistor 27 auf. Diese beiden Transistoren 26, 27 sind
mit ihrem Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 28 an die Versorgungsleitung
4 und mit ihrem Kollektor je über einen von zwei Widerständen 29, 30 an den Schaltungspunkt
16 angeschlossen. Außerdem stellt die Basis des Ausgangstransistors 27 über einen
Widerstand 31 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 26 und über einen Widerstand
32 mit der Versorgungsleitung 4 in Verbindung.
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Der Ausgang 33 des Schwellwertschalters 23 steht über ein Speicherglied
34 mit der zu einem (npn-) Steuertransistor gehörenden Basis in Verbindung, die
außerdem über einen zur Ableitung von Störimpulsen dienenden Kondensator 36 mit
der Versorgungsleitung 4 Verbindung hat. Das Speicherglied 34 steht an seinem dem
Schwellwertschalter 23 zugewandten Anschluß über einen "Ladewiderstand" 37 mit dem
Schaltungspunkt 16 und an seinem dem Steuertransistor 35 zugewandten Anschluß über
einen l'Entladewiderstandl' 38 ebenfalls mit dem Schaltungspunkt 16 in Verbindung.
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Der mit seinem Emitter an der Versorgungsleitung 4 liegende Steuertransistor
35 liegt über einen aus zwei Widerständen 39, 40 bestehenden Spannungsteiler an
der Versorgungsleitung 3, wobei die gemeinsame Verbindung zwischen diesen beiden
Widerständen 39, 40 mit der Basis eines (pnp-) Treibertransistors 41 verbunden ist.
Der Treibertransistor 41, der mit seinem Emitter an der Versorgungsleitung 3 liegt
und im Nebenschluß seiner Basis-Emitter-Strecke einen zur Ableitung von Störimpulsen
dienenden Kondensator 42 aufweist, hat an seinem Kollektor über einen aus zwei Widerständen
43, 44 bestehenden Spannungsteiler mit der Versorgungsleitung 4 Verbindung, wobei
an der gemeinsamen Verbindung zwischen diesen beiden Widerständen 43, 44 die Basis
des an seiner Emitter-Kollektor-Strecke den elektronischen Schalter 7 bildenden
Transistors 10 liegt.
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Für das Speicherglied 34 ist außer dem über den Schweylwért' schalter
verlaufenden Entladezweig ein weiterer Entladezweig 45 mit einem Hilfsschalter 46
vorgesehen, der im Sperrzustand der zu dem Steuertransistor 35 gehörenden Emitter-Kollektor-Strecke
Stromdurchlaßzustand aufweist und unterhalb einer Mindestdrehzahl die Entladung
des Speichergliedes 34 über einen längeren Zeitabschnitt zuläßt als der Schwellwertschalter
23.
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Der Hilfsschalter 46 wird durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines
(npn-) Hilfstransistor 47 gebildet, der an seiner Basis über einen Bemessungswiderstand
48 mit dem Kollektor des Steuertransistors 35, an seinem Kollektor mit dem dem Schwellwertschalter
23 zugewandten Anschluß des Speichergliedes 311 und an seinem Emitter mit der auch
am Emitter des Steuertransistors 35 liegenden Versorgungsleitung 4 Verbindung hat.
Dabei liegt der Schwellwertschalter 23 über eine Blockierdiode 49 an dem Speicherglied
34, wobei diese Diode 49 mit ihrer Anode dem Speicherglied 34 zugewandt ist.
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Das Speicherglied 34 besteht aus mehreren, im bevorzugten Beispielsfall
aus drei Parallelzweigen 50, 51, 52, die je einen Kondensator 53 bzw. 54 bzw. 55
enthalten. Dabei ist in dem Parallelzweig 51 dem Kondensator 54 eine von dem Ladestrom
des Speicherglieds 34 in Sperrichtung beanspruchte Zenerdiode 56 und in dem Parallelzweig
52 dem Kondensator 55 eine von dem Ladestrom des Speichergliedes 34 in Sperrichtung
beanspruchte Zenerdiode 57 vorgeschaltet. Hierbei ist der Schwellwert der Zenerdiode
57 höher gewählt als derjenige der Zenerdiode 56. Außerdem haben die Kondensatoren
53, 54, 55 ebenfalls unterschiedliche Kapazitätswerte. Bei einer üblichen Viertakt-Brennkraftmaschine
mit vier Zylindern werden gute Ergebnisse erzielt, wenn bei 12 Volt Speisespannung
der Kondensator 53 etwa 0,1 Mikrofarad, der Kondensator 54 etwa 1 Mikrofarad und
der Kondensator 55 etwa 20 bis 50 Mikrofarad hat.
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Die soeben beschriebene Zündanlage hat folgende Wirkungsweise: Sobald
der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Anlage funktionsbereit. Wird gerade
am Signalgeber 21 eine in Richtung des Pfeiles U2 wirkende positive Spannungshalbwelle
zur Verfügung gestellt, so ist das infolge der Dioden 18, 25 ohne Einfluß auf die
Basis des zum Schwellwertschalter 23 gehörenden Eingangstransistors 26. In diesem
Fall verläuft somit über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors 26 ein
Steuerstrom, der über die Schaltungselemente 2, 3, 13, 17, 28 sowie 4 geführt wird
und die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 26 in den stromdurchlassenden
Schaltzustand steuert, während sich abhängig davon die Emitter-Kollektor-Strecke
des Ausgangstransistors 27 in dem stromsperrenden Schaltzustand befindet. Demzufolge
fließt über die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors 35 ebenfalls ein Steuerstrom,
der über die Schaltungselemente 2, 3, 13, 38 sowie 4 verläuft und die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses Transistors 35 in den Stromdurchlaßzustand steuert. Dabei verzweigt sich
ein Teilstrom über den Widerstand 37 und das Speicherglied 34, so daß sich das Speicherglied
34 auf einen bestimmten Energiebetrag auflädt.
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Wenn sich die Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors 35 in
dem stromdurchlassenden Schaltzustand befindet, wird auch über die Basis-Emitter-Strecke
des Treibertransistors 41 Steuerstrom geführt, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke
leitend ist. Infolgedessen fließt auch Steuerstrom über den an seiner Emitter-Kollektor-Strecke
den elektronischen Schalter 7 bildenden Transistor 10, was zur Folge ha, daß sich
der elektronische Schalter 7 im Stromdurchlaßzustand befindet und zur Speicherung
von Zündenergie in der Zündspule 6 Strom über die Primärwicklung 5 geführt wird.
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Tritt nun in der Geberwicklung 20 des Signalgebers 21 die in Richtung
des Pfeiles U1 wirkende negative Spannungshalbwelle auf, so fließt über die Diode
25 Strom, der über die Diode 18 und den Widerstand 19 zur Geberwicklung 20 zurückgeführt
wird und schließlich einen Steuerstromzufluß zum Eingangstransistor 26 des Schwellwertschalters
23 verhindert.
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Es fließt dann Steuerstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors
27, der über die Schaltungselemente 2, 3, 13, 29, 31, 28 und 4 verläuft und die
Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 27 leitend macht. Das Potential an
der Basis des Steuertransistors 35 verschiebt sich dabei infolge der Entladung des
Speichergliedes 34 soweit in negativer Richtung, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke
in den stromsperrenden Schaltzustand übergeht. Somit geht auch die Emitter-Kollektor-Strecke
des Treibertransistors 41 in den Sperrzustand, wodurch schließlich auch der durch
die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 gebildete elektronische Schalter
7 keinen Strom mehr durchläßt und somit der Stromfluß in der Primärwicklung 5 unterbrochen
wird Dabei wird in der Sekundärwicklung 11 ein Hochspannungsstoß induziert, der
an der Zündkerze 12 einen elektrischen Überschlag (Zündfunken) hervorruft.
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Nach einer bestimmten Zeitspanne ist die Entladung des Speichergliedes
34 soweit fortgeschritten, daß am Steuertransistor 35 infolge des an der Basis wieder
in positiver Richtung ansteigenden Potentials die Emitter-Kollektor-Strecke erneut
in den Stromdurchlaßzustand gesteuert wird.
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Dadurch gelangt auch wieder die Emitter-Kollektor-Strecke des Treibertransistors
41 und die den elektronischen Schalter 7 bildende Emitter-Kollektor-Strecke des
Transistors 10 in den Stromdurchlaßzustand. Der Stromfluß durch die Primärwicklung
5 und somit die Energiespeicherung in der Zündspule 6 kinn oberhalb einer bestimmten
Mindestdrehzahl bereits wieder beginnen, noch bevor der Signalgeber 23 mit seiner
abklingenden
negativen Spannungshalbwelle den Schwellwertschalter 23 umgesteuert hat, das heißt,
bevor die Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 26 leitend und die Emitter-Kollektor-Strecke
des Ausgangstransistors 27 nichtleitend geworden ist. Findet dann diese Umsteuerung
statt, so wird das Speicherglied 38 wieder über den Widerstand 37 aufgeladen, so
daß der soeben beschriebene Funktionsablauf erneut beginnen kann.
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Das Speicherglied 34 wirkt in der Weise, daß bei der dortigen Speicherung
des Energiebetrages zunächst der Kondensator 53 aufgeladen wird. Ist an dem Kondensator
53 ein bestimmter ladespannungswert erreicht, bricht die Zenerdiode 56 durch und
läßt auch eine Aufladung des Kondensators 54 zu. Schließlich erreicht im niederen
Drehzahlbereich auch der Kondensator 54 eine Ladespannung, bei der die Zenerdiode
57 durchbricht und somit der Kondensator 55 aufgeladen wird. Es ergibt sich somit,
daß mit sinkender Drehzahl der Brennkraftmaschine bei bestimmten Drehzahlwerten
durch jeweiliges Wirksamruerden eines weiteren Parallelzweiges 51 bzw. 52 die Zeitkonstante
des Speichergliedes 34 vergrößert wird. Es wird dadurch die Dauer des Stromflusses
in der Primärwicklung über einen relativ weiten Drehzahlbereich in befriedigendem
MaBe konstant gehalten. Damit nun beim Anlaufen der Brennkraftmaschine, d. h., unterhalb
einer Mindestdrehzahl, der Entladevorgang des Speichergliedes nicht vorzeitig durch
den Schwellwertschalter 23 abgebrochen wird, in dem nämlich die Emitter-Kollektor-Strecke
des Ausgangstransistors 2 beim Abklingen der Spannungshalbwelle U1 wieder leitend
wird, sorgt der dann sich noch im Stromdurchlaßzustand befindliche Hilfsschalter
46 dafür, daß die Entladung des Speichergliedes 34 noch weiterhin über den Entladezweig
45 erfolgen kann. Obwohl die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 27
wieder leitend geworden ist, kann äe nach Drehzahl der Brennkraftmaschine das Potential
an der Basis des Steuertransistors 35 noch über einen Zeitabschnitt unterhalb desjenigen
Wertes
gehalten werden, bei dem die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 35 sowie
der elektronische Schalter 7 wieder Stromdurchlaßzustand annimmt und der Stromfluß
über die Primärwicklung 5 freigegeben wird. Wird dann schließlich der Steuertransistor
35 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke wieder leitend, so entfällt der vorher über
die Widerstände 40, 39, 48 dem Hilfstransistor 47 zugeführte Steuerstrom, worauf
die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 47 dann nichtleitend wird und über
den Widerstand 37 erneut die Speicherung von Energie in dem Speicherglied 34 beginnt.