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Die Erfindung betrifft eine Zündanlage mit induktiver Entladung für einen
Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie sie aus der
US-A-4 285 322 bekannt ist, die später erörtert wird.
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Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Anlage des Typs, der für jede Zündkerze
einen Transformator mit einer Sekundärwicklung, die mit der betreffenden
Zündkerze zu verbinden ist, und einer Primärwicklung, die mit dem Ausgang
einer Leistungsstufe, die in der Lage ist, ein ON-OFF-Signal zu generieren zur
Steuerung des Transformators, aufweist.
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Die Leistungsstufe ist allgemein ausgestattet an ihrem Ausgang mit einem
Darlington-verbundenen Transistor, dessen Kollektor direkt mit einer Klemme der
besagten Primärwicklung des Transformators verbunden ist, wobei die andere
Klemme der Primärwicklung an eine Stromquelle, wie beispielsweise den
Akkumulator, verbunden ist.
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Der Betrieb der bekannten Anlage des vorerwähnten Typs ist im wesentlichen die
Versorgung der Primärwicklung des Transformators mit einem wechselnden
Signal durch das wechselnde Setzen des Leistungstransistors in den leitenden und
gesperrten Zustand. Hierdurch wird eine hohe Spannung in der Sekundärwicklung
des Transformators in einem solchen Grad induziert (insbesondere nachfolgend
nach der Sperrung des Transistors), um einen Funken in der betreffenden
Zündkerze zu triggern.
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Es ist auch bekannt, daß besonders während des Schaltzustandes OFF-nach ON,
ein gedämpftes, schwingendes Signal der Spannung überlagert wird, die in der
Sekundärwicklung induziert worden ist, wobei dieses Signal von hoher Frequenz
ist (abhängig nicht nur von den Transformatorparametern, sondern auch von der
Schaltgeschwindigkeit) und die Amplitude von deren erster Halbwelle direkt
proportional zu dem Übersetzungsverhältnis des Transformators und zu der
direkten Stromspannung ist, mit der der Leistungstransistor und die
Primärwicklung versorgt wird. Unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen kann
das besagte Schwingungssignal den Funken in der Zündkerze triggern, was in
einer erheblich deplazierten Zündvoreilung resultiert.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, eine Zündanlage mit induktiver
Entladung mit einem Dämpfüngsnetzwerk zu versehen, wobei zwischen diesem
Netzwerk und der Leistungsstufe eine Diode vorgesehen ist, welche das Netzwerk
jedesmal mit dem Ausgang der Leistungsstufe verbindet, wenn das am Ausgang
liegende Signal von seinem OFF-Zustand zu einem ON-Zustand wechselt.
Beispielsweise ist im US-Patent 4 285 322 der Nippon Soken, Inc. ein
Dämpfungsnetzwerk beschrieben, welches einen Kondensator aufweist, dessen
einer Anschluß mit der Basis eines Endtransistors der Leistungsstufe und dessen
anderer Anschluß mit dem Ausgang der Leistungsstufe über eine Zener-Diode
verbunden ist. Diese Art eines Dämpfungsnetzwerks kann jedoch nicht einfach
mit einer bereits existierenden Leistungsstufe verwendet werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zündanlage mit einem
Dämpfungsnetzwerk zu schaffen, welches einfach anwendbar ist auf die
Leistungsstufe der Zündanlage.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zündanlage mit induktiver
Entladung gelöst von der für jede Zündkerze einen Transformator mit einer an die
betreffende Zündkerze anzuschließenden Sekundärwicklung und mit einer an
einem Ausgang einer Leistungsstufe angeschlossenen Primärwicklung
aufweisenden Art, wobei die Leistungsstufe wenigstens einen
Endleistungstranssistor mit einem den Ausgang bildenden Kollektor aufweist, die
Anlage darüberhinaus ein Dämpfungsnetzwerk aufweist und zwischen diesem
Netzwerk und dem Ausgang der Leistungsstufe eine Diode aufweist, welche das
Netzwerk jedesmal mit dem Ausgang der Leistungsstufe verbindet, wenn das am
Ausgang anliegende Signal von seinem OFF-Zustand zu einem ON-Zustand
wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsnetzwerk einen ersten
Widerstand, einen zweiten Widerstand, der mit dem ersten Widerstand in Reihe
geschaltet ist, und einen Kondensator aufweist, der mit dem zweiten Widerstand
in Reihe geschaltet ist, daß ein Anschlußpunkt zwischen dem ersten Widerstand
und dem zweiten Widerstand mit der Anode der Diode verbunden ist, deren
Kathode mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Ausgang der Leistungsstufe und
der Primärwicklung verbunden ist, wobei der erste Widerstand auch mit einer
Energiequellenklemme verbunden ist.
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Die Erfindung wird noch deutlicher anhand der Beschreibung einer beispielhaften,
aber nicht einschränkenden Ausführungsform unter Bezugnhhine auf die
Zeichnungsfiguren. Hierbei zeigt:
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Fig. 1 eine elektrisches Schaltbild einer Zündanlage gemäß der
vorliegenden Erfindung, und
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Fig. 2 den Verlauf eines elektrischen Signals, abgenommen an einem
vorbestimmten Punkt in Fig. 1.
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In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 versehen gesamthaft eine Zündanage mit
induktiver Entladung für Zündkerzen 2 eines Verbrennungsmotors (nicht
dargestellt).
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Die Zündanlage ist von der für jede Zündkerze 2 einen Transformator 3 mit einer
an die betreffende Zündkerze 2 anzuschließenden Sekundärwicklung 4 und mit
einer an einem Ausgang einer Leistungsstufe 6 angeschlossenen Primärwicklung 5
herkömmlicher Art, die in der Lage ist, ein ON-OFF-Signal zur Steuerung des
Transformators 3 zu liefern.
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Insbesondere weist die Stufe 6 einen Ausgangsabschnitt auf, der aus einem N-P-
N-Leistungstransistor in einer Darlington-Verbindung besteht (nicht dargestellt).
Der Transistor 8 ist mit Emitter über einen Widerstand 9 mit Masse verbunden
und sein Kollektor ist mit einem Anschluß der Primärwicklung 5 verbunden. Die
letztere ist mit ihrem anderen Anschluß an eine Klemme 10 angeschlossen, an
die, wenn in Betrieb, der positive Pol einer direkten Stromquelle (wie
beispielsweise eines Akkumulators) angeschlossen ist. Ein Anschluß der Wicklung
4 ist darüber hinaus an Klemme 10 angeschlossen und ihr anderer Anschluß an
der Klemme 11. Im Betrieb ist die letztgenannte Klemme mit der Elektrode 12
der Zündkerze 2 verbunden, deren Fassung 13 mit Masse verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Anlage 1 ein Dämpfungsetzwerk 15
auf sowie unidirektionale Verbindungsmittel 20 zwischen dem Neztwerk 15 und
dem Ausgang der Leistungsstufe 6 auf, wobei die besagten Mittel 20 das
Netzwerk 15 mit dem Ausgang der Stufe 6 jedesmal verbindet, wenn das an dem
besagten Ausgang anliegende Signal von seinem OFF-Zustand zu einem ON-
Zustand wechselt.
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Insbesondere weist das Dämpfüngsnetzwerk 15, das zwischen einer Klemme 16
(die darüber Innaus mit der Energiequelle verbunden ist) und Masse geschaltet ist,
einen ersten Widerstand 17, einen zweiten Widerstand 18 und einen Kondensator
19 auf. Ein Anschlußpunkt zwischen den Widerständen 17 und 18 ist mit der
Anode einer Diode 21 (das unidirektionale Verbindungsmittel 20 bildend)
verbunden, deren Kathode mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Ausgang der
Leistungsstufe 6 und der Primärwicklung 5 verbunden ist.
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Der Betrieb der Anlage 1 wird nachfolgend unter Bezugnaine auf Fig. 2
beschrieben, die den Verlauf des Spannungssignals an der Klemme 11 zeigt, d.h.
am Ausgang der Sekundärwicklung 4 des Transformators 3.
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Insbsondere stimmt das Ausgangssignal während der Zeitdauer, während der
Transistor 8 gesperrt (OFF) ist, im wesentlichen mit der Batteriespannung an der
Klemme 10 überein. Während dieser Zeitdauer lädt sich der Kondensator 19 über
die Widerstände 17 und 18 auf den Wert der Batteriespannung, die an der
Klemme 16 anliegt, auf.
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Wenn der Transistor von gesperrt (OFF) auf leitend (ON) (Zeit t&sub1; in Fig. 2)
schaltet, geht das Ausgangssignal der Leistungsstufe 6 von der Batteriespannung
langsam bis fast auf 0 (Summe der Sättigungsspannung des Transistors 8 und des
Spannungsabfalls am Widerstand 9) zurück aufgrund der Anwesenheit des
Kondensators 19. Dies beruht darauf, daß unter solchen Bedingungen die Diode
21 direkt vorgespannt ist, so daß die Spannung über der Leistungsstufe 6 im
wesentlichen exponentiell mit einer Zeitkonstanten abnimmt, die annähernd dem
Produkt der Kapazität des Kondensators 19 und der Summe der Widerstandswerte
des Widerstands 18 und des internen Widerstandswertes des Transistors 8, der in
einem linearen Bereich in Betrieb ist bis der Kondensator 19 fast völlig entladen
ist, gleicht.
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Es ist einleuchtend, daß die Ladezeitkonstante, die bestimmt ist durch das Produkt
der Kapazität des Kondensators 19 und der Summe der Widerstandswerte der
Widerstände 17 und 18, so sein muß, um es dem Kondensator 19 zu ermöglichen,
wiederaufgeladen zu werden während der nicht leitenden (OFF)-Phase der Stufe
6, wenn der Motor mit maximaler Drehaahl läuft. Als Hinweis mag der Wert
dieser Zeitkonstanten zwischen 2 ms und 3 ms angegeben werden.
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Aufgrund der Tatsache, daß das ON-OFF-Schalten nicht plötzlich abläuft, weist
die in der Sekundärwicklung 4 des Transformators 3 induzierte Spannung Vs
nicht mehr das besagte überlagerte Schwingungssignal auf, welches die Quelle der
Nachteile bekannter Anlagen ist. In dieser Hinsicht kann aus dem Verlauf des
Signals Vs, dargestellt in Fig. 2a (eine Einheit auf der Zeitskala entspricht 0,4
ms) kann ersehen werden, daß die einzige wesentliche Komponente von Vs die
induzierte Spannung (im Bereich über 0,6 kV) ist. Im Gegensatz hierzu gibt es
keine nennenswerte Komponente des besagten Schwingungssignals, welches
üblicherweise den Wert von Vs in bekannten Anlagen bis über 1,3 kV anhebt, um
so eine unerwünschte Vorauseilung zu erzeugen, die den Funken in der
Zündkerze triggert.
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Das Dämpfungsnetzwerk 15 ist während des ON-OFF-Schaltens des
Ausgangssignals der Stufe 6 nicht im Betrieb, da unter diesen Bedingungen die
Diode 21 umgekehrt vorgespannt ist. Infolge dessen kann das Schalten so schnell
wie möglich vonstatten gehen, damit eine extrem hohe Spannung in der
Sekundärwicklung 4 (bis über 15 kV) induziert werden kann, um so ein sehr
effizientes Triggern des Bogens in der Zündkerze zu verursachen.
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Die Vorteile der Anlage der vorliegenden Erfindung können aus der Überprüfung
ihrer Charakteristika ersehen werden.
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Zuallererst wird das besagte Schwingungssignal daran gehindert, in der
Sekundärwicklung während des ON-OFF-Übergangs der Leistungsstufe zu
entstehen. Des weiteren werden besonders teure Komponenten nicht benötigt, da
der Bereich der Spannungen, innerhalb dessen sie funktionieren müssen, sehr
begrenzt ist und darüber hinaus die betreffenden Nennwerte nicht besonders
präzise sein müssen. Schließlich ist es ersichtlich, daß Modifikationen zu der
beschriebenen Analge 1 vorgenommen werden können, ohne dabei den
Schutzumfang des Anspruchs 1 zu verlassen.