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Beschreibung:
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Zündanlage für Verbrennungsmotoren Verbrennungsmotoren werden häufig
dadurch beschädigt, daß einer ihrer Betriebswerte, z.B. die Motortemperatur oder
die Motordrehzahl, überschritten werden, ohne daß dies eine Bedienungsperson bemerkt.
Bei Dieselmotoren ist es zwar schon bekannt, bei Erreichen der zulässigen Höchstdrehzahl
die Einspritzpumpe abzur-egeln und dadurch ein weiteres Ansteigen der Drehzahl zu
verhindern, jedoch läßt sich diese Maßnahme auf andere Betriebswerte und Verbrennungsmotoren
nicht übertragen.
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen,
durch die das Überschreiten gewisser Betriebswerte bei anderen Verbrennungsmotoren
automatisch verhindert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
die Zündanlage herangezogen, wobei mindestens ein Geber zur Erfassung eines Betriebswerts
des Verbrennungsmotors sowie eine von dem Geber gesteuerte Abschaltvorrichtung zur
Verhinderung der Zündfunkenbildung vorgesehen ist, wenn der Betriebswert einen vorgegebenen
Abschaltwert übersteigt.
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Dabei kann der Geber Teil der Zündanlage sein und gleichzeitig die
Abschaltvorrichtung bilden; so wäre es z.B. denkbar, daß der Geber zur Erfassung
der Motortemperatur als Kaltleiter ausgebildet ist und den Widerstand eines Stromkreises
zur Zündfunkenbildung mit steigender Motortemperatur so erhöht, daß ab einem vorgegebenen
Abschaltwert keine Zündfunken mehr gebildet werden können. Grundsätzlich
ist
zu bemerken, dass bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündanlage
die Zündfunkenbildung verhindert wird, wenn die Motortemperatur einen vorbestimmten
Wert übersteigt.
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Die Erfindung schlägt aber auch eine Zündanlage vor, durch die die
Zündfunkenbildung verhindert wird, wenn die Motordrehzahl einen bestimmten Wert
übersteigt, und bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zündanlage
so ausgebildet, daß eine beiden Betriebswerten gemeinsame Abschaltvorrichtung zur
Verhinderung der Zündfunkenbildung vorgesehen ist, wenn die Motordrehzahl oder die
Motortemperatur vorgegebene Werte übersteigt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zündanlage so ausgebildet wird,
daß der drehzahlabhängige Abschaltwert mit zunehmender Motortemperatur zunehmend
abgesenkt wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung sowie
der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Zündanlage.
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Die Zeichnung zeigt eine Plus- und eine Minus leitung 21 bzw. 22,
welche über eInen Zündschalter mit der Fahrzeugbatterie verbunden sind; die Minus
leitung 22 soll ausserdem an Masse angeschlossen sein. Mit der Plusleitung 21 ist
der Emitter eines p-n-p-Transistors 1 verbunden, dessen Kollektor über eine aus
einem Widerstand 4 und einem Thermistor 2 bestehende Serienschaltung mit der Minus
leitung
22 verbunden ist. Von einem Punkt zwischen dem Widerstand
4 und dem Thermistor 2 führt eine Leitung mit einem Widerstand 3 zur Plusleitung
21. Der Kollektor des Transistors 1 ist ferner über eine aus einem Kondensator 5
und einem Widerstand 15 bestehende Serienschaltung mit der Basis eines p-n-p-Transistors
8 verbunden, dessen Emitter an die Plusleitung 21 angeschlossen ist, während sein
Kollektor über Widerstände 11 und 16 mit der Minus leitung 22 in Verbindung steht.
Ein Punkt zwischen dem Kondensator 5 und dem Widerstand 15 ist über einen Widerstand
12 ebenfalls mit der Minus leitung 22 verbunden, und der Kollektor des Transistors
8 steht über einen Widerstand 10 auch noch mit der Basis eines p-n-p-Transistors
9 sowie dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 7 in Verbindung. Die Emitter der Transistoren
7 und 9 sind an die Plusleitung 21 angeschlossen. Die Basis des Transistors 7 steht
über eine Diode 6 mit einem Punkt zwischen dem Kondensator 5 und dem Widerstand
15 in Verbindung, und der Kollektor des Transistors 9 ist über einen Widerstand
14 mit der Minus leitung 22 und über einen Widerstand 13 mit der Basis des Transistors
8 verbunden.
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Ein Punkt zwischen den Widerständen 11 und 16 steht mit der Basis
eines n-p-n-Transistors 31 in Verbindung, dessen Kollektor über einen Widerstand
32 an die Plus leitung 21 angeschlossen ist, während sein Emitter mit der Basis
eines Transistors 33 in Verbindung steht, dessen Emitter mit der Minus leitung 22
und dessen Kollektor über die Primärwicklung 34 eines Zündtransformators 35 mit
der Plusleitung 21 verbunden ist. Die Sekundärwicklung 36 des Zündtransformators
ist in. üblicher weise mit den Zündkerzensteckern eines Verbrennungsmotors verbunden.
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Die Basis des Transistors 1 steht über einen Widerstand 38 mit der
Plus leitung 21 und über einen Widerstand 39 mit dem Kollektor eines n-p-n-Transistors
41 in Verbindung, dessen Emitter an die Minusleitung 22 angeschlossen ist.
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Die Basis des Transistors 41 steht mit der Plus leitung 21 über einen
Widerstand 42 und mit der Minusleitung 22 über eine Serienschaltung aus einer Diode
43 und einem Reluktanzgeber 44 in Verbindung.
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Mit dem Verbrennungsmotor soll nun irgendeine magnetische Vorrichtung
verbunden sein, die dazu geeignet ist, im Reluktanzgeber 44 Impulse zu erzeugen,
deren Impulsfolgefrequenz proportional zur Motordrehzahl ist. Diese Impulse beginnen
zu Zeiten, die von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig sind, und die Impulsbreite
nimmt mit steigender Motordrehzahl ab. Die Konstruktion soll im übrigen so ausgebildet
sein, daß die Impulsenden mit denjenigen Zeitpunkten zusammenfallen, an denen ein
Zündfunke erforderlich ist.
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Zunächst soll angenommen werden, daß die vom Reluktanzgeber 44 ermittelte
Drehzahl und die vom Thermistor 2 ermittelte Motortemperatur unter vorgegebenen
Abschaltwerten liegen. Unter diesen Umständen fließt durch den Emitter-Basis-Pfad
der Transistoren 7 und 8 ein Strom, der die beiden Transistoren im leitenden Zustand
hält, wenn im Reluktanzgeber 411 kein Impuls erzeugt wird; in diesem Zustand sperrt
der Transistor 9. Während der Transistor 8 leitend ist, leiten auch die Transistoren
31 und 33, so daß Energie in der Primärwicklung 34 gespeichert wird.
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Solange im Reluktanzgeber 44 kein Impuls auftritt, leitet der Transistor
41 und damit auch der Transistor 1, so daß der Kondensator 5 nicht aufgeladen wird.
Tritt jedoch im Reluktanzgeber 44 ein Impuls auf, so wird der Transistor 41 gesperrt,
worauf auch der Transistor 1 nicht-leitend wird, und nun lädt sich der Kondensator
5 über den Emitter-Basis-Pfad des Transistors 7, die Diode 6, den Widerstand 4 und
den Thermistor 2 auf. Die Transistoren 7 und 8 bleiben leitend, während der Transistor
9 nach wie vor nicht-leitend ist. Am Ende des im Reluktanzgeber 44 erzeugten Impulses
wird der Transistor 1 wieder leitend, so daß die in der Zeichnung linke Seite des
Kondensators 5 mit der Plusleitung 21 verbunden wird, was zur Folge hat, daß die
rechte Seite des Kondensators 5 im Potential auf ein Niveau angehoben wird, welches
über dem Potential der Plusleitung 21 liegt. Das tatsächlich an der rechten Seite
des Kondensators 5 auftretende Potential hängt von dem Grad der Aufladung des Kondensators
5 während der Abschaltperiode des Transistors 1 ab und damit sowohl von der Breite
der am Punkt 23 auftretenden Impulse als auch vom Widerstand des Thermistors 2 -
es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, daß die Impulsbreite ihrerseits von der
Motordrehzahl abhängt. Die Schaltung ist nun so ausgelegt, daß beim Unterschreiten
eines vorgegebenen Werts der Motordrehzahl und eines vorgegebenen Werts der Motortemperatur
das Potential der rechten Seite des Kondensators 5 beim Wiederleitendwerden des
Transistors 1 ausreicht, um sowohl den Transistor 7 als auch den Transistor 8 nicht-leitend
zu machen, was bewirkt, daß der Transistor 9 leitend wird.
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Obwohl die rechte Seite des Kondensators 5 auf einem Mindestpotential
liegt, welches benötigt wird, um die Transistoren 7 und 8 nicht leitend zu machen,
so ist doch verständlich, daß wenn die Transistoren 7 und 8 nichtleitend werden,
indurch folge der Rückkopplungtden Widerstand 13 der Transistor 9 leitend bleibt,
obwohl das Mindestpotential an der rechten Seite des Kondensators 5 nicht mehr existent
ist, und daß der Transistor9 leitend bleibt, bis sich der Kondensator 5 entladen
hat, worauf die Transistoren 7 und 8 wieder leitend werden, der Transistor 9 nicht-leitend
wird und sich der Zyklus wiederholt. Wird der Transistor 8 nichtleitend, so wird
der Stromfluss in der Primärwicklung 34 unterbrochen, was zur Bildung eines Zündfunkens
führt.
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Es soll nun angenommen werden, daß die Drehzahl des Verbrennungsmotors
einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Dann nimmt die Breite der im Reluktanzgeber 44 erzeugten Impulse so
stark ab, daß wenn der Transistor 1 wieder leitend wird, das Potential auf der rechten
Seite des Kondensators 5 zwar ausreicht, den Transistor 7 nichtleitend werden zu
lassen, nicht aber den Transistor 8.
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Der Transistor 9 kann dann nichtleitend werden, so daß kein Zündfunke
erzeugt wird. Infolgedessen sinkt die Motordrehzahl ab, worauf Zündfunken dann wieder
erzeugt werden, wenn die Impulsbreite hinreichend zugenommen hat.
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Es soll nun angenommen werden, daß zwar die Drehzahl unter dem vorgegebenen
Drehzahl-Abschaltwert liegt, die Motortemperatur jedoch auf einen unzulässig hohen
Wert ansteigt. Dann ändert sich der Widerstand des
Thermistors
2 so stark, daß bei jeder Motordrehzahl der Kondensator 5 sich nicht so stark aufladen
kann, um den Transistor 8 nichtleitend werden zu lassen, wenn der Transistor 1 leitend
wird. Es können also keine Zündfunken mehr gebildet werden, was ein Absinken der
Motortemperatur zur Folge hat.
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Obwohl vorstehend die extremen Betriebszustände beschrieben wurden,
so versteht sich doch von selbst, dass sich der Widerstand des Thermistors 2 stetig
mit der Motortemperatur ändert, z.B. mit der Temperatur des Kühlwassers, so daß
der Drehzahl-Abschaltwert, d.h. diejenige Drehzahl, bei der keine Zündfunken mehr
erzeugt werden, mit steigender Motortemperatur ständig abnimmt.
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Besonders bevorzugt wird die Verwendung eines Barium-Titanat-Thermistors,
der so eingebaut wird, daß er die Motortemperatur einwandfrei ermitteln kann.
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Da mit steigender Motortemperatur der Widerstand des Thermistors 2
ansteigt, hat dies zwei Folgen: Als Erstes erhöht sich die Ladezeitkonstante des
Kondensators 5, und zwar infolge des Anstiegs des Gesamtwiderstands des Ladestrompfads,
und zweitens erhöht sich dadurch die Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand
3 und dem Thermistor 2, so daß die maximale Spannung, auf die der Kondensator 5
aufgeladen wird, abfällt.
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Die vorstehend geschilderten Details der bevorzugten Zündanlage stellen
einzeln und in Kombination besonders bevorzugte Maßnahmen dar.
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