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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor mit einem Zündtransformator und einer Funkentstörung.
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Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die
EP 0 887 546 A2 bekannt, in der eine Zündanlage mit einem Zündtransformator mit Primärwicklung und Sekundärwicklung beschrieben ist, wobei die Primärwicklung mit einem Wicklungsende am Pluspol einer Gleichstromquelle und mit dem anderen Wicklungsende über ein Stromschaltelement mit Masse verbunden ist. Der Sekundärmasseanschluss ist über zwei antiseriell geschaltete Zenerdioden oder ersatzweise eine Suppressordiode mit dem Versorgungsspannungsanschluss und dem einen Ende der Primärwicklung verbunden. Durch diese Dioden werden Störimpulse, die auf der Versorgungsspannungsleitung entstehen, auf die Spannung der in Sperrichtung geschalteten Zenerdiode begrenzt. Die Ströme werden über den Masseanschluss abgeleitet, egal ob eine positive oder negative Störspannung vorliegt. Bei Verlust des Masseanschlusses wird die Sekundärwicklung gegen den Versorgungsspannungsanschluss geerdet. Es ensteht nur eine Spannung in Höhe der Zenerspannung. Die Elektronik wird nicht zerstört, Die Zündung kann bestimmungsgemäß erfolgen. Nach Wiederanschluss des Massekontakts funktioniert die Zündspule wieder einwandfrei.
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Weiterhin ist durch die
EP 1 217 206 A2 eine Zündanlage für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem eine Primärspule eines Zündtransformators über ein Stromschaltelement in Reihenschaltung mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und eine Sekundärwicklung des Zündtransformators mit einem ersten Wicklungsende über eine in Durchlassrichtung gepolte Zenerdiode und einen der Zenerdiode parallel geschalteten Widerstand mit Masse und mit dem anderen Wicklungsende über eine in Durchlassrichtung gepolte Diode mit einer Zündkerze verbunden ist. Eine Funkentstörung der Primärwicklung findet bei dieser Schaltungsanordnung nachteiligerweise nicht statt.
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Ferner ist durch die
DE 3336624 A1 ein Entstörglied für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen mit einer Zündspule bekannt, deren Primärwicklung über ein Stromschaltelement in Reihenschaltung mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, wobei das mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbundene Wicklungsende der Primärwicklung über einen Entstörkondensator und eine parallel geschaltete und in Sperrrichtung gepolte Diode mit Masse verbunden ist. Durch die in Sperrrichtung gepolte Diode können positive Überspannungen nachteiligerweise nicht gegen Masse abgeleitet werden.
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In der
DE 43 00 953 A1 wird eine elektronische Zündanlage für Verbrennungsmotoren offenbart. Dabei wird in einer Schalteinrichtung für eine elektronische Zündanlage für einen Verbrennungsmotor ein durch die Primärwicklung einer Zündspule fließender Strom durch einen Halbleiterschalter gesteuert, der zwischen der Primärwicklung der Spule und der Masse angeordnet ist.
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Ein Steuereingang des Halbleiterschalters ist über ein Paar von entgegengesetzt polarisierten Zenerdioden ebenfalls mit Masse verbunden, wobei der Temperaturkoeffizient der Zenerdioden ungefähr gleich demjenigen des Halbleiterschalters ist.
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In der
US 6 082 344 A wird ebenfalls eine Zündvorrichtung offenbart, die eine kostengünstige, kleine Zener-Diode verwendet. Diese Zener-Diode hat dabei eine Zener-Spannung, die kleiner als eine induzierte Spannung ist, die an einer Primärstromzuführung erzeugt wird. Eine Funkenbildung der Zündkerze aufgrund der induzierten Spannung kann damit verhindert werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sowohl ein Verpolschutz der Schaltungsanordnung als auch eine wirksame Funkentstörung erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird das erste Wicklungsende der Primärspule über eine Schutzreihenschaltung zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden mit dem Masseanschluss bzw. mit Masse verbunden, wobei über beide Zenerdioden dieser Schutzreihenschaltung ausschließlich von der Primärwicklung erzeugte Überspannungen geleitet werden. Überspannungen der Primärwicklung können dadurch niederohmig gegen Masse abgeleitet werden, so dass sich zusätzlich zum Verpolschutz der Schaltungsanordnung eine wirksame Funkentstörung erzielen lässt.
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Vorteilhafterweise ist der Schutzreihenschaltung der Zenerdioden ein Entstörkondensator parallel geschaltet, der hochfrequente Störungen am ersten Wicklungsende der Primärwicklung gegen Masse kurzschließt. Die beiden Zenerdioden der Schutzreihenschaltung sind vorteilhafterweise zu einer Suppressordiode zusammengefasst, wodurch sich der Schaltungsaufwand und der Kostenaufwand verringert.
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Vorteilhafterweise ist auch ein erstes Wicklungsende der Sekundärwicklung direkt mit dem Masseanschluss verbunden, um so den Stromkreis über eine Zündkerze, welche mit dem anderen Wicklungsende der Sekundärwicklung verbunden ist, herstellen zu können.
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Beim Beaufschlagen der Primärwicklung mit Strom wird in der Sekundärwicklung sowohl bei Zunahme als auch bei Abnahme des durch die Primärwicklung fließenden Stroms eine Spannung induziert. Um zur Erzeugung eines Zündimpulses definiert nur den bei Primärwicklungsstromzunahme oder -abnahme induzierten Spannungsimpuls der Sekundärwicklung zu einer Zündeinrichtung leiten zu können, wird vorteilhafterweise das erste Wicklungsende der Sekundärwicklung über eine Diode mit dem Masseanschluss verbunden. Je nach Polung der Diode wird vom gegenüberliegenden Wicklungsende der Sekundärwicklung entweder ein positiver oder ein negativer Zündimpuls geliefert. Die Diode kann vorteilhafterweise durch eine Reihenschaltung mehrerer in gleicher Richtung gepolter Dioden ersetzt werden, um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Weiterhin kann durch die Reihenschaltung bei einer bestimmten geforderten Spannungsfestigkeit auch ein Kostenvorteil erzielt werden, da eine hohe geforderte Spannungsfestigkeit durch Reihenschaltung von mehreren kostengünstigen Dioden niedrigerer Spannungsfestigkeit erreicht werden kann. Ebenso wie beim Einsatz nur einer Diode bestimmt auch bei einer Reihenschaltung von Dioden die Anschlussrichtung, ob am entgegengesetzten Wicklungsende der Sekundärwicklung ein positiver oder negativer Zündspannungsimpuls geliefert wird.
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Das dem ersten Wicklungsende der Sekundärspule entgegengesetzte Wicklungsende, an dem die Hochspannungszündimpulse anliegen, ist vorteilhafterweise mit einem Verbinder zum Anschluss an eine Zündkerze verbunden. Dieses kann ein Steckverbinder sein, der starr mit der Schaltungsanordnung verbunden ist, so dass die gesamte Schaltungsanordnung auf die Zündkerze aufgesteckt und dort gehalten werden kann. Daneben ist auch der Anschluss einer flexiblen Anschlussleitung an das zweite Wicklungsende der Sekundärwicklung zur Verbindung mit der Zündkerze denkbar.
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Die Schaltungsanordnung kann zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für mehrere Zündeinrichtungen bzw. Zündkerzen verwendet werden, wobei die von der Sekundärwicklung erzeugten Zündimpulse von einem Zündverteiler auf die verschiedenen Zündkerzen verteilt werden müssen.
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Vorzugsweise wird jedoch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für eine einzige Zündkerze bzw. Zündeinrichtung verwendet, so dass für jede Zündkerze eine entsprechende Schaltungsanordnung vorgesehen sein muss.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Zündanlage eines Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt den Aufbau einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung dient zum Erzeugen von Hochspannungszündimpulsen für einen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug. Dazu ist die dargestellte Schaltungsanordnung so eingerichtet, dass sie mit einer Spannungsquelle 10, welche von einer Autobatterie des Kraftfahrzeugs gebildet wird, und mit einer Zündkerze 12 des Verbrennungsmotors verbunden werden kann. Dazu weist die Schaltungsanordnung einen Versorgungsspannungsanschluss 7 zum Verbinden mit dem Pluspol der Spannungsquelle 10 und einen Masseanschluss 8 zum Verbinden mit der Fahrzeugmasse 9 bzw. mit dem negativen Pol der Stromquelle 10 auf. Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung einen Zündimpulsanschluss 13, der zum Anschluss an die Mittelelektrode der Zündkerze 12 dient.
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Kern der Schaltungsanordnung ist der Zündtransformator 1 mit einer Primärwicklung 2, die induktiv mit einer Sekundärwicklung 3 gekoppelt ist. Die Primärwicklung 2 ist über ein erstes Wicklungsende mit dem Versorgungsspannungsanschluss 7 und mit einem entgegengesetzten zweiten Wicklungsende über ein Stromschaltelement 4 mit Masse verbunden. Das Stromschaltelement 4 ist ein Transistor, dessen Basis über einen nicht näher bezeichneten Anschluss von einem Motorsteuergerät derart angesteuert wird, dass am Zündimpulsanschluss 13 zur richtigen Zeit der Zündimpuls anliegt. Dazu wird die Basis des Transistors 4 mit einem Rechteckimpuls angesteuert, worauf auf Grund der Induktivität der Primärwicklung 2 der Strom durch die Primärwicklung 2 zunächst im Wesentlichen linear ansteigt. Der Rechteckimpuls zum Ansteuern des Stromschaltelemets 4 ist zeitlich so bemessen, dass der Strom durch die Primärwicklung 2 nicht in die Sättigung kommt.
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Das Wicklungsende der Sekundärwicklung 3, welches nicht mit dem Zündimpulsanschluss 13 verbunden ist, ist über eine Reihenschaltung von drei in Durchlassrichtung gepolten Dioden 11 mit dem Masseanschluss 8 verbunden. Durch die Dioden 11 wird erreicht, dass nur bei negativen Zündimpulsen am Zündspannungsanschluss 13 ein Zündstrom fließen kann. Dies bedeutet, dass nur der am Ende des Rechteckimpulses zum Ansteuern des Stromschaltelements 4 entstehende Spannungsimpuls in der Sekundärwicklung 3 über den Zündimpulsanschluss 13 zu der Zündkerze 12 geleitet wird.
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Während des Rechteckimpulses zur Ansteuerung des Stromschaltelements 4, während dem der Strom durch die Primärwicklung 2 ansteigt, wird zwar in der Sekundärwicklung 3 auch eine Spannung induziert, die jedoch auf Grund der Dioden 11 gesperrt wird und nicht zu einem unerwünschten Zündimpuls in der Zündkerze 12 führen kann.
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Auf Grund der Schaltvorgänge des Stromschaltelements 4 entstehen auch an der Primärwicklung 2 Überspannungen, die zu insbesondere hochfrequenten Störungen im Stromversorgungsnetz des Kraftfahrzeugs führen können. Um diese Störungen zu verringern, ist das erste Wicklungsende der Primärwicklung 2 über eine Suppressordiode 5 mit dem Masseanschluss 8 verbunden. Die Suppressordiode 5 besteht aus einer Reihenschaltung von entgegengesetzt gepolten Zenerdioden. Weiterhin ist der Suppressordiode 5 ein Entstörkondensator 6 parallel geschaltet, um insbesondere hochfrequente Störungen gegen Masse 9 kurzzuschließen. Auf Grund der direkten Verbindung des Entstörkondensators 6 zwischen Masse und dem ersten Wicklungsende der Primärwicklung 2 wird eine effektive und niederohmige Ableitung der Störimpulse erreicht.
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Weiterhin wird durch die Suppressordiode 5 ein Verpolschutz für die Schaltungsanordnung erreicht, um bei falsch eingebauter Autobatterie Schäden zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zündtransformator
- 2
- Primärwicklung
- 3
- Sekundärwicklung
- 4
- Transistor
- 5
- Suppressordiode
- 6
- Entstörkondensator
- 7
- Versorgungsspannungsanschluss
- 8
- Masseanschluss
- 9
- Masse
- 10
- Autobatterie
- 11
- Dioden
- 12
- Zündkerze
- 13
- Zündimpulsanschluss
