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Ausgangspunkt der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer-Zündspannungsverteilung nach der
Gattung des Hauptanspruches. Eine solche Zündspannungsverteilung wird bereits in
der deutschen Patentanmeldung P 26 49 732.5 vorgeschlagen. Dort wird das zur Umsteuerung
der in Serie zu den Zündkerzen liegenden Schaltstrecken dienende Steuersignal von
einem Wechselstromgenerator geliefert und gleichzeitig auch zur Auslösung des Zündvorganges
verwendet. Wird bei einer solchen Zündspannungsverteilung der Einfluß des Steuersignales
auf die Schaltstrecke abgebrochen, so kann es, insbesondere wenn die Schaltstrecken
durch Reed-Schalter gebildet sind, leicht vorkommen, daß an den Schaltstrecken Zerstörungen
hervorgerufen werden,-die einen weiteren Betrieb der Zündeinrichtung unmöglich machen.
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Vorteile der Erfindung Bei der erfindungsgemäßen Zündspannungsverteilung
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches werden die vorerwähnten Unzulänglichkeiten
vermieden.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Figur
1 die schaltungsmäßige Darstellung einer Zündeinrichtung mit der erfindungsgemäßen
Zündspannungsverteilung und Figur 2 ein Spannungs (U)-Zeit (t)-Diagramm mit einem
Steuersignal, das zum Betrieb der Brennkraftmaschine Verwendung findet.
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Beschreibung der Erfindung Die in Figur 1 dargestellte Zündeinrichtung
soll für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bestimmt sein.
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Diese Zündeinrichtung wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist,
welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Gleichstromquelle 1 geht
von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter (Zündschalter) 2 enthaltende Versorgungsleitung
3 und von dem Minuspol eine an Masse liegende Leitung 4 aus. Von der Versorgungsleitung
3 geht eine Verbindung aus, die zunächst über einen Widerstand 5 und danach über
die Parallelschaltung eines Pufferkondensators 6 und einer von der Gleichstromquelle
1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 7 zu der Masseleitung Lt führt. Dadurch
erhält man an dem zwischen dem Widerstand 5 und der Parallelschaltung 6, 7 liegenden
Schaltungspunkt 8 ein stabilisiertes Potential. Ferner geht von der Versorgungsleitung
3 eine Verbindung aus, die zunächst über die Primärwicklung 9 einer Zündspule 10
zu dem Kollektor eines (npn-) Transistors 11 führt und sich dann von dessen Emitter
zur Masseleitung 4 fortsetzt. Die Basis des Transistors 11 liegt an dem Kollektor
eines (npn-) Transistors 12 und über einen Widerstand 13 an den Schaltungspunkt
8.
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Der Transistor 12 ist an seinem Emitter mit der Masseleitung Lt und
an seiner Basis über einen Widerstand 14 mit dem Kollektor eines (npn-) Transistors
15 verbunden. Der mit seinem Emitter an der Masseleitung 4 liegende Transistor 15
ist an seinem Kollektor über einen Widerstand 16 und an seiner Basis über einen
Widerstand 17 mit dem Schaltungspunkt 8 verbunden. Zwischen dem Kollektor des Transistors
12 und der Basis des Transistors 15 ist ein Kondensator 18 vorgesehen. Die Basis
des Transistors 15 ist noch an einen einseitig an der Masseleitung 4 liegenden Widerstand
19 und an die Anode einer Diode 20 angeschlossen, deren Kathode an der Anode einer
kathodenseitig mit der Masseleitung 4 verbundenen Diode 21 liegt. Die Diode 21 ist
an
ihrer Anode über einen Kondensator 22 an den Kollektor eines (npn-) Transistors
23 angeschlossen, wobei dieser Kollektor außerdem noch über einen Widerstand 24
mit dem Schaltungspunkt 8 Verbindung hat. Der Transistor 23 ist Ausgangstransistor
eines nach Art eines Schmitt-Triggers arbeitenden Schwellwertschalters 25, zu dem
noch der (npn-) Eingangstransistor 26 gehört. Beide Transistoren 23, 26 sind an
ihrem Emitter miteinander und über einen Widerstand 27 gemeinsam mit der Masseleitung
4 verbunden. Der Kollektor des Transistors 26 liegt an der Basis des Transistors
23 und über einen Widerstand 28 an dem Schaltungspunkt 8. Die Basis des Transistors
26 hat mit einem einseitig an dem Schaltungspunkt 8 liegenden Widerstand 29 und
mit der Kathode einer Diode 30 Verbindung, deren Anode an dem Emitter des Transistors
26 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 26, die den Eingang des Schwellwertschalters
25 bildet, ist durch einen Signalgeber 31 beeinflußbar. Der Signalgeber 31 enthält
eine aus magnetisch nicht leitendem Material, zum Beispiel Kunststoff, bestehende
Scheibe 32, die auf einer Welle 33 sitzt und an ihrem Außenumfang eine aus magnetisch
leitendem Material, zum Beispiel Weicheisen, bestehendes Leitstück 34 trägt. Die
Welle 33 ist mit der Brennkraftmaschine gekuppelt. Der Signalgeber 31 weist zwei
mit strichpunktiertem Linienzug angedeutete magnetische Kreise 35, 36 auf, von denen
der magnetische Kreis 35 einen Dauermagnet 37 und der magnetische Kreis 36 einen
Dauermagnet 38 enthält. Dabei ist der magnetische Kreis 35 mit einer Geberwicklung
39 und der magnetische Kreis mit einer Geberwicklung 40 induktiv gekoppelt. Die
Geberwicklungen 39, 40 liegen mit ihrem einen Wicklungsende an der Masseleitung
4 und mit ihrem anderen Wickjungsende je an der Kathode einer von zwei Dicden Lot1,
42, deren Anoden mit der Basis des Transistors 26 Verbindung haben. An der zur Zündspule
10 gehörenden Sekundärwicklung 9' werden bei Ablauf der einzelnen Zündvorgänge Zündspannungsstöße
zur Verfügung gestellt,
die jeweils im Wechsel einer der beiden
Zündkerzen 43, 44 zuzuführen sind. Zu diesem Zweck ist der Zündkerze 43 eie durch
einen Reed-Schalter 45 gebildete Schaltstrecke 46 und der Zündkerze 44 eine durch
einen Reed-Schalter 47 gebildete-Schaltstrecke 48 vorgeschaltet. Dabei wird der
innerhalb eines Hohlkörpers 49 untergebrachte Reed-Schalter 45 außerhalb dieses
Hohlkörpers 49 von einer Steuerwicklung 50 und der innerhalb eines Hohlkörpers 51
untergebrachte Reed-Sehalter 47 außerhalb dieses Hohlkörpers 51 von einer Steuerwicklung
52 umgeben. Die Steuerwicklung 50 liegt mit ihrem einen Wicklungsende an der Versorgungsleitung
3 und mit ihrem anderen Wicklungsende an dem Kollektor eines (npn-) Transistors
53, dessen Emitter an die Masseleitung Lt und dessen Basis an den über einen Widerstand
54 an der Versorgungsleitung 3 liegenden Kollektor eines (npn-) Transistors 55 angeschlossen
ist. Der Transistor 55 hat an seinem Emitter mit der Masseleitung 4 und an seiner
Basis über einen Widerstand 56 mit der Versorgungsleitung 3 Verbindung. Außerdem
ist die Basis des Transistors 55 an die Kathode einer Diode 57 angeschlossen, deren
Anode an dem Emitter dieses Transistors 55 liegt. Schließlich hat die Basis des
Transistors 55 noch mit der Anode einer Diode 58 Verbindung, deren Kathode an demjenigen
Wicklungsende der Geberwicklung 39 liegt, daß der Masseleitung 4 abgewandt ist.
Die Steuerwicklung 52 ist an ihrem einen Wicklungsende ebenfalls mit der Versorgungsleitung
3 und mit ihrem anderen Wicklungsende an den Kollektor eines (npn-) Transistors
59 angeschlossen, dessen Emitter an der Masseleitung 4 liegt.
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Die Basis des Transistors 59 ist an den über einen Widerstand 60 an
der Versorgungsleitung 3 liegenden Kollektor eines (npn-) Transistors 61 angeschlossen.
Der an der Masseleitung 4 liegende Emitter dieses Transistors 61 ist an die Anode
einer Diode 62 angeschlossen, deren Kathode an der
mit der über
einen Widerstand 63 an der Versorgungsleitung 3 liegenden Basis des Transistors
61 Verbindung hat.
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Schließlich ist die Basis des Transistors 61 noch an die Kathode einer
Diode 64 angeschlossen, deren Kathode an demjenigen Wicklungsende der Geberwicklung
40 liegt, daß der Masseleitung 4 abgewandt ist.
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Im vorliegenden Fall ist der Kollektor des Transistors 59 noch mit
dem Kollektor eines (npn-) Transistors 65 verbunden, dessen Emitter an der Masseleitung
4 und dessen Basis an dem Ausgang eines ein Sicherungssignal 66 zur Verfügung stellenden
Impulsgebers 67 liegt. Der Eingang des Impulsgebers 67 ist mit Hilfe eines kapazitiven
bzw. induktiven Abnehmers 68 beeinflußbar, der durch die von der Sekundärwicklung
9' zu der Schaltstrecke 48 führenden Verbindung beeinflußbar ist. Der Kollektor
des Transistors 53 ist mit dem Kollektor eines (npn-) Transistors 69 verbunden,
dessen Emitter an der Masseleitung 4 und dessen Basis ebenfalls an dem Ausgang eines
ein Sicherungssignal 66 zur Verfügung stellenden Impulsgeber 70 liegt. Der Eingang
des Impulsgebers 70 ist mit Hilfe eines kapazitiven bzw. induktiven Abnehmers 71
steuerbar, der unter dem Einfluß der von der Sekundärwicklung 9' zu der Schaltstrecke
46 führenden Verbindung steht.
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Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungsweise:
Sobald der Betriebsschalter 2 geschlossen wird, ist die Zündeinrichtung funktionsbereit.
Es wird jetzt unterstellt, daß sich der Transistor 26 an seiner'E.mitter-Kollektor-Strecke
im Stromdurchlaßzustand befindet, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
23 nichtleitend, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 15 leitend, die
Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 12 nichtleitend und demzufolge die Emitter-Kollektor-Strecke des
Transistors 11 leitend ist. Die Primärwicklung 9 wird somit vom Strom durchflossen,
wodurch Energie für den Zündvorgang in der Zündspule 10 gespeichert wird. Wird jetzt
- wie dargestellt -das Leitstück 34 durch den magnetischen Kreis 35 bewegt, so entsteht
in der Geberwicklung 39 eine Wechselspannungsperiode. Von dieser Wechselspannungsperiode
wird die in Figur 2 dargestellte Halbwelle S zur Auslösung des Zündvorganges verwendet.
Dabei wird zunächst der die Schaltstrecke 46 bildende Reed-Schalter 45 in Leitbereitschaft
gebracht, um sicherzustellen, daß der von der Sekundärwicklung 9' gelieferte Zündspannungsstoß
an der Zündkerze 43 eine elektrische Entladung (Zündfunke) hervorruft. Die Leitbereitschaft
des Reed-Schalters 45 wird dann herbeigeführt, wenn die Spannungshalbwelle S auf
den Spannungswert U1 angestiegen ist. Es wird nun durch die Diode 57 die Vorspannung
an der Basis des Transistors 55 soweit herabgesetzt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses Transistors 55 in den Sperrzustand gelangt. Abhängig davon wird der Transistor
53 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke leitend, so daß ein Stromfluß über die Steuerwicklung
50 einsetzt und durch diese Erregung der Reed-Schalter 45 in seinen Stromdurchlaßzustand
gebracht wird. Solange die Spannungshalbwelle S wenigstens näherungsweise einen
größeren Wert als Ul hat, bleibt der. soeben dargelegte Betriebszustand am Reed-Schalter
45 erhalten.
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Erreicht nun die Spannungshalbwelle S den Spannungswert U2, so wird
durch die Diode 30 die Vorspannung an der Basis des Transistors 26 so weit herabgesetzt,
daß die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors 26 inden Sperrzustand gelangt.
Daraufhin wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 23 leitend und es setzt
eine Entladung des
Kondensators 22 über diese Emitter-Kollektor-Strecke
und den Widerstand 19 ein, was zur Folge hat, daß der Transistor 15 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke
durch die abfallende Spannung an dem Widerstand 19 in den nichtleitenden Zustand
gesteuert wird. Daraufhin wird über den Rückkopplungswiderstand 14 die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 12 leitend gesteuert, wobei der nichtleitende Zustand der Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 15 und der leitende Zustand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
12 solange aufrechterhalten bleibt, bis sich der Kondensator 18 hinreichend umgeladen
hat. Infolge des leitenden Zustandes an der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
12 geht die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 11 in ihren nichtleitenden
Zustand über, was zur Folge hat, daß der Strom in der Primärwicklung 9 unterbrochen
und in der Sekundärwicklung 9' ein Zündspannungsstoß induziert wird, der über den
Reed-Schalter 45 an die Zündkerze 43 gelangt und dort einen elektrischen Überschlag
(Zündfunken! hervorruft. Wahrend der Zuführung der Zündspannung zur Zündkerze 43
greift der Abnehmer 71 an der Zuführungsleitung eine Spannung ab, die in den Impulsgeber
70 ein vorzugsweise rechteckförmiges Sicherungssignal 66 auslöst. Dieses Sicherllngssignal
66 des Impulsgebers 70 wird an die Basis des Transistors 69 geführt, woraufhin die
Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors ebenfalls leitfähig wird und der über
die Steuerwicklung 50 des Reed-Schalters 45 geführte Strom auch über die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 69 seinen Weg zur Masseleitung Lt findet. Würde also infolge einer
Betriebsstörung die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 53 während des Ablaufes
des Zündvorganges in den Snerrzustand gelangen, so bleibt trotzdem durch die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 69 der Stromfluß in der Steuerwicklung 50 aufrechterhalten, wodurch
vermieden wird, daß der Reed-Schalter 45 unter der momentan hohen Strombelastung
geöffnet und dabei zerstört wird.
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Wird das Leitstück 34 durch den magnetischen Kreis 36 bewegt und von
der jetzt in der Geberwicklung 40 induzierten Spannungshalbwelle der Spannungswert
Ul erreicht, so gelangt die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 61 in den
nicht leitenden und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 59 in den leitenden
Zustand, woraufhin die. Steuerwicklung 52 an dem die Schaltstrecke 48 bildenden
Reed-Schalter 47 erregt wird. Es ist also jetzt der Reed-Schalter 47 in Leitbereitschaft,
um dafür zu sorgen) daß nunmehr die Zündkerze 44 den Zündspannungsstoß erhält. Erreicht
die Spannungshalbwelle S den Spannungswert U2, so wird in der bereits beschriebenen
Weise der Zündvorgang ausgelöst und jetzt an der Zündkerze 44 der Zündfunke hervorgerufen.
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Auch hier wird beim Ablauf des Zündvorganges durch den Abnehmer 68
in den Impulsgeber 67 ein vorzugsweise rechteckförmiges Sicherungssignal 66 ausgelöst,
das jetzt zur Basis des Transistors 59 gelangt und neben der Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 59 zusätzlich die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 65 leitfähig
macht. Es ist somit auch hier ausgeschlossen, daß, wenn die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 59 während des Ablaufes des Zündvorganges infolge einer Betriebsstörung
nichtleitend wird, der Reed-Schaltcr 47 während'der realtiv hohen Belastung geöffnet
und somit zerstört wird.
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Die Energiespeicherung in dem Kondensator 18 ist so gewählt, daß der
gespeicherte Energiebetrag mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner
wird. Das hat zur Folge, daß der Zeitabschnitt, in dem die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 12 leitend und die Emitter-Kollektol;-Strecke des Transistors 11
nichtleitend ist, mit.steigender Drehzahl ebenfalls kürzer wird, woraus sich ergibt,
daß die Zeit, während der über die Primärwicklung Strom fließt und somit Energie
in der Zündspule 10 gespeichert wird,
mindestens über einen größeren
Drehzahlbereich wenigstens annähernd konstant gehalten wird, d. h., daß eben über
diesen Drehzahlbereich wenigstens nahezu eine konstante Zündspannung zur Verfügung
gcstellt wird.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, das Sicherungssignal 66 -
anstatt durch die Zündanlage selbst - durch andere zum Betrieb der Brennkraftmaschine
notwendige Aggregate, wie zum Beispiel Einspritzaggregate, zu erzeugen.
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Desweiteren ist es auch möglich, mit Hilfe der von den Geberwicklungen
39, 40 zur Verfügung gestellten Steuersignalen Zeitglieder auszulösen, von denen
je eines einem der Transistoren 65, 69 zugeordnet ist, womit ebenfalls sichergestellt
werdenbkann, daß die Schaltstrecken 46, 48 stromdurchlässig bleiben, wenn auch das
ejgentliche Steuersignal S entfällt. Diese Zeitglieder könnten ebenfalls drehzahlabhängig
aufladbare Kondensatoren aufweisen, wodurch man eine drehzahlabhängige Standzeit
und damit auch eine drehzahlabhängige Einschaltzeit an den Emitter-Kollektor-Strecken
der Transistoren 65, 69 - ähnlich wie an der monostabilen Stufe 12, 14, 15, 18 -
erhalten würde.
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Schließlich können bei der erfindungsgemäßen Zündspannungsverteilung
auch logische Verknüpfung Anwendung finden, in dem beispielsweise jede der Geberwicklungen,39,
40 auf einen von zwei Flip-Flops wirkt und jeder der Flip-Flops ausgangsseitig an
einen der beiden Transistoren 65, 69 geschaltet ist, wobei das von dem einen Flip-Flop
für seinen Transistor gelieferte Einschaltsignal gleichzeitig als Reset-Signal für
den anderen Flip-Flop Verwendung findet.
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Wo besondere Sicherheit verlangt ist, können auch zu gleicher Zeit
mehrere Sicherungssignale 66 auf den Transistor 65 bzw. 69 gegeben werden.