IT8223364A1 - Impianto di accensione per macchine a combustione interna - Google Patents
Impianto di accensione per macchine a combustione internaInfo
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- IT8223364A1 IT8223364A1 ITMI1982A023364A IT2336482A IT8223364A1 IT 8223364 A1 IT8223364 A1 IT 8223364A1 IT MI1982A023364 A ITMI1982A023364 A IT MI1982A023364A IT 2336482 A IT2336482 A IT 2336482A IT 8223364 A1 IT8223364 A1 IT 8223364A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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Description
DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
DESCRIZIONE
L'invenzione parte da un impianto di accensione per macchine a combustione interna con un circuito di limitazione del ninner? di giri secondo il genere della rivendicazione principale. Dalla domanda di brevetto tedesca N. 27 51 213 ? gi? noto un impianto di accensione nel quale per la limitazione del numero di giri sono collegati uno dietro l'altro due stadi a multivibratore monostabile. L?uscita dell 'ultimo stadio a multivibratore insieme oon l'uscita di un apparecchio di comando elettronico per il disinnesco dell'accensione viene portata tramite una porta di prodotto logico all'ingresso di comando di un circuito di accensione. Quando viene superato il numero di giri massimo ammissibile, mediante gli stadi a multivibratore monostabile non viene pi? soddisfatta la condizione di somma, logica della porta e viene quindi bloccata 1' accensione. Per il comando dogli stadi a nraltivibratore mono stabi le e dell'apparecchio di comando ? pre? visto un particolare trasduttore di comando che viene azionato dalla m&c? china a combustione interna, mentre per .alimentare l' impianto di accensione ? necessaria una tensione di alimentazione particolare?
Questa soluzione ha lo svantaggio che, nel caso di impianti di accensione a magnete, ? necessario il trasduttore di comando oltre al ge heratore magnetico che forni soe la tensione di alimentazione , poich? gli impulsi di avvio per gli stadi a multivibratore monostabile devono verificarsi in dipendenza dal numero di giri alla stessa distanza temporale. La ?
tensione del generatore nel circuito primario dell 'impianto di accensione magnetico non pu? essere utilizzata a questo scopo. Tuttavia un trasduttore di comando separato ? costoso e nel caso di impianti di accensione magne? tici relativamente piccoli non ? desiderato anche per motivi di ing'Zom?boro&o<y>j> pure pu? essere applicato soltanto con notevole dispendio.
Dalla domanda di brevetto tedesca ?T. 2851 097 ? in effetti no to realizzare il comando di impianti di accensione magnetici senza trasdut tore di comando particolare collegando immediatamente il circuito di coman do al circuito primario dell'impianto di accensione. In questo caso per il comando viene utilizzata la semionda di corrente di accensione nel circu?to primario. Il circuito- di limitazione del numero di giri noto dalla citata pubblicazione non pu? essere per? utilizzato a tale scopo perch? la semionda di corrente primaria prima del momento de11<1>accensione possiede una ampiezza di tensione relativamente piccola e perci? non pu? comandare in modo definito i due stadi a multivibratore monostabile. La tensione primaria che si genera durante il processo di accensione non ? ugualmente adatta per il comando di stadi a raultivibratore monostabile poich? al raggiungimento del numero di giri massimo ammissibile non si verifica pi? in seguito alla interruzione della accensione.
L'impianto di accensione secondo l'invenzione con le particolarit? caratterizzanti della rivendicazione principale ha il vantaggio che lo 'stadio a raultivibratore monostabile per la limitazione del numero di giri pu? essere comandato indipendentemente dal circuito di comando dell'ina pianto di accensione magnetico con la tensione nel circuito primario. In tal modo si pu? fare a meno di un trasduttore di comando aggiuntivo sia per il circuito di comando sia anche per la limitazione del numero di giri. Deve essere considerato come ulteriore vantaggio il fatto che non ? pi? necessario un secondo stadio a raultivibratore monostabile e che mediante la disposizione secondo l?invenzione possono essere ottenuti tempi morti to brevi sullo stadio a multivibratore monostabile.
Mediante le misure riportate nelle sottorivendicazioni sono possibili vantaggiosi perfezionamenti e miglioramenti delle caratteristiche indicate nella rivendicazione principale. E'? particolarmente vantaggioso il fatto che per lo stadio a multivibratore mcnostabile pu? essere utilizzato un elemento integrato economico presente in commercio come Timer 0555? il cui ingresso di avvio o Trigger viene - collegato alla tensione primaria dell?impianto di accensione.
Un esempio di esecuzione dell?invenzione ? illustrato nel disegno e viene chiarito maggiormente nella seguente descrizione . In particolare :
la figura 1 presenta la di sposizione circuitale dell?impianto di accensione con lo stadio a vibratore secondo l?invenzione come circuito di limitazione del numero di giri;
la figura 2 presenta lo schema a blocchi di un temporizzatore o Timer nello stadio a multivibratore monostabilc di figura 1 ;
la figura 3 presenta l ?andamento della tensione e della corrente in diversi punti del circuito di figura 1 nel campo dei numeri di giri ammissibili;
la figura 4 presenta l?andamento della tensione in corrispondenza degli ingressi 2 e 4 del timer durante una semionda di tensione nel circuito primario; e
la figura 5 mostra l?andamento di tensione e di corrente secondo la figura 3 mando vieno superato il numero di giri limite .
Il circuito illustrato in figura 1 di un impianto di accens ne per una macchina a combustione interna comprende un generatore magnetico 10 per 1* alimentazione di tensione dell?impianto di accensione, la cui ruota dei poli 11 ruotante viene azionata dalla macchina a combustione interna. La ruota dei poli 11 coopera con un'ancora di accensione, il cui nucleo di ferro 12 supporta mi avvolgimento primario 13 ed un avvolgimento secondario 14. L?avvolgimento secondario 14 ? collegato con il suo morsetto d'alta tensione alla candela di accensione 15. L' avvolgi. mento primario 13 ? posto a massa con una estremit? e collegato al circuito primario 16, in cui un transistor di accensione 17 ? disposto sotto forma di uno stadio con collegamento Darlington. Per la protezione contro un funzionamento inverso, il tratto di comando del transistore di accensione 17 ? collegato in serie .con un diodo 18. Per spegnere la macchina a combustione interna, l'avvolgimento primario 13 viene bi passato mediante un interruttore di chiusura 19. All'avvolgimento primario 13 inoltre ? collegato un circuito di comando 20 nonch? un circuito di limitazione del numero di giri 21^ che insieme con il transistore di accensione 17 ed il diodo 18 sono alloggiati in ima custodia.
Il circuito di limitazione del numero di giri comprende uno stadio a nniltivibratore monostabile. Esso ? costituito da un timer 555 realizzato come componente integrato che ? collegato in modo opportuno in corrispondenza dei suoi morsetti di collegamento da 1 a 8. Il timer 555 pu? essere comandato tramite il suo ingresso di trigger 2 dalla tensione nel circuito primario, dato che ? collegato al circuito primario 16 tramite un divisore di tensione. Il divisore di tensione ? costituito da duo resistei!?? 22 , 23 poste in serie, tra le quali ? inserito un condensatore 24.
L?ingresso di trigger 2 ? collegato ad un lato del condensatore 24 che i
porta tramite la resistenza 22 all'estremit? di avvolgimento che si trova a massa del generatore magnetico 10. Uh ingresso di retroazione 4 del timer !
555 ? collegato all?altro lato del condensatore 24, che tramite la resistenza 23 porta all?altra estremit? di avvolgimento del generatore magnetico 10, Un ingresso di tensione alternata 6 del timer 555 ? collegato insieme con un ingresso di scarico 7 al collegamento di un organo RC Serie 25/3<? che sul lato del condensatore si trova a massa e sul lato della resistenza ? collegato ad ima alimentazione stabilizzata di tensione continua. L?alimentazione di tensione continua stabilizzata ? costituita da un condensa?
tore di immagazzinamento 26 con un diodo 2,27 inserito in parallela che da una parte si trovano a massa e dall?altra parte sono collegati mediante una resistenza 28 ed un diodo 29 con l'estremit? di avvolgimento del generatore magnetico 10 che non si trova a massa. Il diodo 29 ? polarizzato in modo tale da trovarsi in interdizione per la semionda di tensione utilizzata per l?accensione nel circuito primario 16. Un morsetto di alimentazione 8 del timer 555 ? collegato ugualmente con il condensatore di immaga zzinamento 26 che porta la tensione continua stabilizzata. Per ottenere tempi morti molto brevi sullo stadio a imltivibratore monostabile, il timer 555 ? posto a massa con il suo ingresso 5 di tensione di controllo. Per ottenere un tempo morto dipendente dalla temperatura, il condensatore 30 dell?organo RC, 25, 30 viene bipassato da una resistenza fissa 31 e da una resistenza 32 dipendente dalla temperatura.
Il timer 555 insieme con il circuito descritto ed illustrato forma lo Bta?io a multivibratore monostabile il cui ingresso ? il morset-*^ to di trigger 2 e la cui uscita ? costituita dal morsetto di ingresso 3 del timer 555* Questo morsetto di uscita 3 ? collegato tramite un diodo 33 ed una resistenza 34 alla porta 35 ?i un tiristore di comando 36. Il ti- ' ristoro di comando 36 bipassa una parte del circuito 20 di comando par il transistore di accensione 17? Parallelamente al tratto di comando del tiristore di comando 36 si trova il tratto di comando di un transistore 37, la cui base ? posta a massa mediante una resistenza 38.
Il circuito di comando 20 comprende un transistore di comande 39, il cui tratto di collegamento ? inserito in parallelo al tratto di comando del transistore di accensione 17. Il tratto-base-emettitore del transistor di comando 39 ? collegato ad un circuito temporale connesso con il circuito primario l6. II circuito temporale ? costituito da un circuito in serie della resistenza 40 e 41 con un condensatore 42, ove la resisten za 40 ? posta a massa ed il condensatore 42 ? inserito in parallelo, tramite una ulteriore resistenza 43, al tratto? base? emettitore del transistor di comando 39? Il condensato re 42 e la resistenza 41 posta in serie ad esso ? bipassabile tramite il tiristore di comando 36 del circuito di limitazione del numero di giri 21. Per il collegamento- del transistore di accensione 17, la sua base ? collegata con il morsetto dell'avvolgimento primario 13 posto a massa tramite una resistenza 44, la resistenza 28 ed il diodo Z 27. Dna compensazione di temperatura del momento di accensione viene ottenuta mediante una resistenza 45 dipendente dalla temperatura che, insieme con la resistenza di compensazione 46, ? inserita in parallelo al tratto<? >di comando del transistore di comando 39?
Lo schema a blocchi illustrato in figura 2 del timer 555 com prende due comparatori 47 ? 48 che sono collegati di volta in volta con un ingresso al divisore di tensione 49. L'altro ingresso del comparatore 47 foima l'ingresso della tensione alternata 6 e l'altro ingresso del comparatore 48 forma il morsetto di avvio o trigger 2. Mediante le uscite dei due comparatori 47 ? 48 viene commutato un flip-flop 50? L'uscita del flipflop collega da una parte tramite il transistore 51 l'ingresso di scarico 7 verso massa e dall'altra parte tramite uno stadio di uscita 52 il morsetto di uscita 3 del timer 555? Tramite l 'ingresso di azzeramento 4 viene azzerato il flip-flop 5Qt tramite l'ingresso della tensione di controllo 5 viene influenzata la durata del colle gamento^ sul morsetto di alimentazione 8 viene riportata la tensione continua stabilizzata ed il morsetto di massa 1 viene inserito a massa.
Il funzionamento dell'impianto di accensione secondo la figura 1 verr? chiarito successivamente con l'aiuto delle figure 3i 4 <6 >5? Dapprima si supponga, che 3 a macchina a combustione interna non rappresentata lavori in un campo di numero di giri permesso. In questo caso tramite la ruota a p?li 11 ruotante viene generata nell 'avvolgimento primario 13 una tensione primaria Up, il cui andamento ? illustrato in figura 3 sull'asse dei tempi t1. La tensione viene misurata all'estremit? dell'avvolgimento primario 13 che non si trova a massa nel punto P del circuito secondo figura 1 . Ad ogni rotazione completa della ruota a poli 11 , all' inizio di una semionda di tensione negativa Up, fluisce nel circuito primario 16 una corrente^ tramite il diodo Z 27? le resistenze 23 e 44, alla base del transistore di accensione 17 e lo commuta nello stato di conduzione. Ora comincia a scorrere la corren teprimaria lp illustrata sull'asse dei tempi t2. Contemporaneamente il densatore 42 viene caricato dalla tensione primaria Up tramite le resistenze 40? e 41 elei circuito di comando 20. Al momento dell'accensione, la ca^-rica sul condensatore 42 raggiunge un valore che provoca la commutazione del transistore di comando 39 nel lo stado conduttore. Il tratto di comando del transistore di accensione 17 viene in tal modo bipassato e la corrente primalia Ip viene bloccata iumed latamente sul transistore di accensione 17? In tal modo nell'avvolgimento secondario 14<' >viene prodotto un impulso di alta tensione che ha come conseguenza il verificarsi della scintilla di accensione in corrispondenza della candela di accensione 15?
Dopo lo smorzamento della semionda negativa di ^tensione nel circuito primario 16, la ruota a poli 11 ruotante in allontanamento dall'ancora. di accensione genera nuovamente una semionda di tensione positiva piccola per cui il transistore di accensione 17 si trova in direzione di interdizione. Questa semionda di tensione positiva della tensione primaria Up giunge, tramite il diodo 29 e la resistenza 2S; al condensatore di immagazzinamento 26 e lo carica sino alla tensione Z del diodo Z 27 ad esempio a 12 volt . Contemporaneamente il oondensatore 30 dell'organo RC viene caricato nel circuito 21 di limitazione del numero di giri.
In tal modo sul morsetto 8 del timer 555 viene posta la tensione di alimentazione. Questa semionda di tensione positiva giunge inoltre al divisore di tensione con le resistenze 22, 23 ed il condensatore 24 ohe ? collegato con il morsetto di trigger o avvio 2 e l'ingresso di azzeramento 4 del timer 555. Dall'andamento di tensione rappresentato in figura 4 si rileva che la tensione U2 sul morsetto di trigger 2 del timer 555 ri-<' >mane dietro alla tensione U4 sull'ingresso di azzeramento 4 mediante la?OS? carica del condensatore 24. Non appena la tensione U2 giunge a 0, il flipflop 50 nel timer 555 viene comandato dal comparatore 48 e sul morsetto di uscita 3 appare l?impulso U3 rappresentato in figura 3 sull?asse dei tempi ?3, mediante il quale viene acceso il tiristore di comando 36. Contemporaneamente tramite l'ingresso di scarico 7 del timer 555, il condensatore 30 dell ?organo RC viene scaricato. Nel caso di un adeguato dimensionamento del circuito, dopo un tempo T di 170 microsecondi il condensatore 30 viene scaricato di una quantit? tale che la tensione del condensatore che si trova in corrispondenza dell?ingresso della tensione alternata 6 inveiate il comparatore 47? H flip-flop 50 viene ora azzerato e l'impulso di collegamento ternana,, Il condensatore 30 dell? organo RC viene infine caricarto nuovamente tramite la tensione continua stabilizzata del condensatore di immagazzinam?nto 26 ,
Quando la ruota a poli 11 viene ruotata ulteriormente, poco prima della semionda di accensione negativa successiva viene generata nuovamente una semionda di tensione positiva Up nel circuito primario 16, e sul timer 555 si verifica nuovamente un impulso di collegamento U3 con ima ampiezza dell 'impulso T di 7 microsecondi. Nel campo del numero di giri anime s so j in questo caso il tiristore di comando 36 viene nuovamente immediatamente bloccato poich? in questo momento non fluisce pi? una corrente primaria nella direzione di conduzione del tiristore di comando 36.
Quando viene superato il numero di giri limite anmesso di ad -1
esempio 9000 min , il tiristore di comando 36 viene tuttavia posto tramite l?impulso di c omando U3 in corrispondenza del morsetto di uscita 3 del timer 555 ^ cos? prossimo all'inizio della semionda di corrente primaria utilizzata per l'accensione^ che il tiristor? di comando 36 non viene pi? interdetto precedentemente nel momento esatto. Dalla figura 5 si vede che la corrente primaria Ip comincia gi? a fluire verso la fine dell'impulso di comando U3. Oltre alla corrente principale che fluisce nel transistore di accensione 17? era fluisce anche una corrente di comando tramite la resi? sten za /jO ed il tiristoiw di comando 36. Il condensatore 42 puindi non viene pi? caricato e, all'accensione non pu? pi? commutare il transistore di comando 39? nello stato conduttore. La tensione di comando necessaria a tale scopo viene ridotta dal tiristore di comando 36 che oonduce . Questo ha come conseguenza il fatto che il transistore di accensione 17 non ? pi? interdetto al memento dell'accensione e che conseguentemente sulla candela di accensione .15 non pu? pi? essere prodotta una scintilla di accensione.
Per assicurare che l 'impianto di accensione non venga disturbato nel campo di funzionamento a vuoto mediante impulsi di comando del timer 555y ohe potrebbero essere generati eventualmente a causa di una alimentazione di tensione insufficiente, il condensatore 24 nel divisore di tensione 22 e 23 ? connesso con un lato al morsetto di trigger 2 e con l 'altro lato all' ingresso di azzeramento 4 del timer 555? Palla figura 4 si riconosce lo spostamento di tensione ottenuto in tal modo tra i due ingressi, spostamento che fa s? che il timer 555 venga inizialmente comandato con il passaggio attraverso lo -zero della tensione U2, ma che il flip-flop 50 del timer 5557 e perci? la sua uscita 3^ vengano azzerati nuovamente necessariamente dal passaggio attraverso lo zero della tensione U4. Questo azzeramento obbligato avviene anche nell'intervallo inferiore del numero di giri della mac? china a. combustione interna, purch? fino a que l momento il tempo T dell'im-^ <? '>
pulso dello stadio a multivibratore monostabile non sia ancora terminato.
Del resto tramite il transistore 37 sul tratto di comando del tiristore di comando 36 si provvede a che il tiristore 36 non venga acceso durante una semionda negativa della tensione primaria Up a causa di tensioni di disturbo sul timer 555? Il transistore 37 viene comandato nello stato conduttore al ..verificarsi di una semionda di tensione negativa nel circuito primario 16 e allontana eventualmente simili impulsi d? disturbo
Il circuito di limitazione del numero di giri secondo l'invenzione non ? limitato all'esempio di esecuzione illustrato. Esso pu? essere utilizzato ugualmente in impianti di accensione magnetici con una pluralit? di poli magnetici, in impianti di accensione magnetici con una bofcina di accensione esterna cojs? come in impianti di accensione magnetica con una accensione dovuta al condensatore. Il circuito di limitazione della corrente 21 deve essere collegato in ogni caso al circuito primario o di alimentazione dell'impianto di accensione in modo tale che lo stadio a multi vibratore monostabile viene comandato soltanto d?lie semionde di tensione che hanno una polarit? contrapposta rispetto alle semionde di tensione necessa_^ rie per l'accensione.
R I V E N D I C A Z I O N I
1. Impianto di accensione per macchine a combustione interna con un circuito di limitazione del numero di giri che, al raggiungimento del numero di giri limite, interrompe un processo di commutazione necessario per l'avv?o di una accensione su un elemento di commutazione dell'accensione senza eontatto nel quale uno stadio a multivibratore mono stabile nel circuito di l?mifa zione del numero di giri si trova sul lato di ingresso in corrispondenza di una tensione di segnale di un generatore azionato dalla macchina a combustione internal e nel quale lo stadio a multivibratore sul lato di ^uscita interviene in un circuito di comando dell'elemento di commutazione dell'accensione, caratterizzato dal fatto che la tensione di segnale (Up) per lo stadio a multivibratore monostabile (555) nonch? per l' alimentazione del circuito di comando (20) dell'elemento di- commutazione di accensione (17) ? prelevata dal circuito primario (16) che comprende almeno un avvolgimento del generatore (13) che serve per il comando e l'alimentazione di corrente dell'impianto di accensione, e che e posto a massa con ima estremit?, e dal fatto che lo stadio a nultivibratore (555) ? comandabile mediante semionde di tensione nel circuito primario (16), che hanno una polari t? contrapposta rispetto alle semionde di tensione necessarie per l'accensione.
2. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che lo stadio a multivibratore monostabile (555) comprende un timer realizzato come componente integrato^ che pu? esser? comandato tramite il suo ingresso di avvio o trigger (2 ) dalla tensione (Up) nel circuito primario (16).
3. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 2, carette rizzato dal fatto che l? ingresso di trigger (2) del timer 0 temporizzatore (555) ? collegata tramite un divisore di tensione (22, 23# 24 ) al circuito primario (l o) .
4 , Impianto di accensione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il divisore di tensione ? costituito da due resi-"v?0^5-stenze (22, 23) poste in serie, tra le quali ? inserito un condensatore (24) .
5? Impianto di accensione secondo la rivendicazione 4? . caratterizzato dal fatto ohe l 'ingresso di trigger (2 ) del temporizzatore o timer (555) e collegato al lato del condensatore (24 ) che porta all'estremit? di avvolgimento posta a massa dell' avvolgimento del generatore (13) e il suo ingresso di azzeramento ? collegato sull'altro lato del condensatore (24) .
6. Impianto di accen sione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'ingresso della tensione alternata (6) insieme con l'ingresso di scarico (7) del temporizzatore (555 ) ? connesso al collegamento di un organo RC in serie (25/30) che si trova ad una alimentazione di tensione continua stabilizzata.
7? Impianto di accensione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che l'alimentazione di tensione continua stabilizzata ? prelevata su un condensatore di immagazzinamento (26) con un diodo Z (27) collegato con questo in parallelo^ che da una parte si trovano a massa e dall'altra parte sono collegati tramite una resistenza (28 ) ed un diodo (29) con l'estremit? che non si trova a massa de ll'awolgi mento del generatore (13) , il diodo (29) bloccando le semionde di tensione (Up) rieces- .. sarie per l'accensione.
8, Impianto di accensione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l?organo RC in serie (25/30) insieme con i l collega mento di alimentazione (8)del temporizzatore (555) ? collegato al condensatore di immagazzinamento (26) che porta la tensione cont?nua stabilizzata?\.
9. Impianto di accensione secondo una delle rivendicazioni pre-cedenti, caratterizzato dal fatto che l?ingresso di tensione di controllo (5) del temporizzatore (555) ? posto a massa.
10.7lmpianto di accensione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il morsetto di uscita (3) del temporizzatore (555) ? collegato alla porta 0 Gate (35 ) di un tiristore di comando (36)^ che bipass? una parte (41 , 42 ) del circuito di comando (20) di un transistore di accensione (17) nel circuito primario ( 16).
11. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il transistore di accensione ( t 7) ? uno stadio di collegamento Darlington^il cui tratto di ingresso pu? essere bipassato dal tratto di collegamento di un transistore di comando (39 ) ? cui tratte bade-emettitore e collegato ad un circuito temporale (40, 41 ? 42 ) collegato con il circuito primario (16) , circuito temporale che pu? essere bi? passato almeno parzialmente tramite il tiristore di comando (36) .
12. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che il circuito temporale comprende pi? resistenze (40, 41 ? 43, 45? 46) ed un condensatore (42 ) che, tramite una delle resistenze f43) ? inserito in parallelo al tratto base? emettitore del transistore di comando (39 ) <e >pu? essere bipassato tramite una resistenza (41 ) posta a monte da parte del tiristore di comando (36) .
13. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il tratto di comando del tiristore di comando (36) pu? essere bipassato dal tratto di commutazione di un transistore (37) la cui <">base si trova a massa tramite \vn& resistenza (33) .
14. Impianto di accensione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che 1* avvolgimento del generatore ( 13) collegato al circuito primario ( 16 ) ? l'avvolgimento primario di una ancora di accensione ( 12, 13, 14 ) ?
Il Mandatario :
REPUBFLICA FEDERALE DI GERMANIA . 74727/ds
ATI ESI AT 0
*s3
La ROBEBT BOSCH GMBH in 7000 Stoccarda
ha depositato una domanda di. brevetto avente titolo:
"IMPIANTO DI ACCENSIONE PER MACCHINE A COMBUSTIONE INTERNA"
i I 22 Settembre 1981 presso l'Ufficio Brevetti Tedesco. I documenti al legati costituiscono un'esatta e precisa riproduzione degli allegati originali di questa domanda di
! ?
brevetto.
I I riassunto annesso che ? al legato al la domanda,, ma che non iforma una componente del la domanda, corrisponde completamente con ! I 'or i g i na I e depositato i l 22 Settembre 1981 | . <' >: ?
La domanda ha ricevuto presso l'Ufficio Brevetti Tedesco provvisoriamente le class i F 02 P 11/02 e F 02 D 31/00 '
della Classificazione Internazionale dei Brevetti.
Monaco di Baviera, l? 19 Luglio 1982 Il Presidente dell 'Ufficio Brevetti Tedesco
In rappresentanza :
F .to Maget
(Timbro)
Numero degl i atti:
P 3137 550.2
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per la limitazione del numero di giri sono collegati uno dietro l'altro due stadi a nailtivibratore monostabile. L'uscita dell 'ultimo stadio a multi? vibratore insieme con l'uscita di un apparecchio di comando elettronico per il disinnesco dell'accensione viene portata tramite una porta di prodotto logico all'ingresso di comando di un circuito di accensione. Quando viene superato il numero di giri imissimo ammissibile, mediante gli stadi a multivibratore monostabile non viene pi? soddisfatta la condizione di somma, logica della porta e viene quindi bloccata l'accensione. Per il comando degli stadi a multivibratore monostabile e dell'apparecchio di comando ? pxevisto un particolare trasduttore di comando che viene azionato dalla ni&cchina a combustione interna, mentre per .alimentare l'impianto di accensione ? necessaria una tensione di alimentazione particolare.
Questa soluzione ha lo svantaggio che, nel. caso di impianti di accensione a magnete, ? necessario il trasduttore di comando oltre al ge heratore magnetico che fornisce la tensione di alimentazione , poich? gli impulsi di avvio per gli stadi a multivibratore monostabile devono verifioarsi in dipendenza dal numero di giri alla stessa distanza temporale. La tensione del generatore nel circuito primario dell 'impianto di accensione magnetico non pu? essere utilizzata a questo scopo, Tuttavia un trasdutto? re di comando separato ? costoso e nel caso di impianti di accensione magne? tici relativamente piccoli non ? desiderato anche per motivi di ingombro OTJ pure pu? essere applicato soltanto con notevole dispendio .
Dalla domanda di brevetto tedesca N. 23 51 097 ? in effetti no to realizzare il comando di impianti di accensione magnetici senza trasdut tore di comando particolare collegando immediatamente il circuito di coman do al oircuito primario dell<1 >impianto di accensione. In questo caso per il comando viene utilizzata la semionda di corrente di accensione nel circuito primario. Il circuito? di limitazione del numero di giri noto dalla citata pubblicazione non pu? essere per? utilizzato a tale scopo perch? la semionda di corrente primaria prima del momento de 11* accensione possiede una ampiezza di tensione relativamente piccola e perci? non pu? comandare in modo definito i duo stadi a multi vibrato re monostabile. La tensione primaria che si genera durante il processo di accensione non ? ugualmente sdatta per il comando di stadi a miltivibratore monostabile poich? al raggiungimento. del numero di giri massimo ammissibile non ci verifica pi? in seguito alla interruzione della accensione.
\T p) GrG f ?)?a'
L?impianto di accensione secondo l?invenzione con le particolarit? caratterizzanti della rivendicazione principale ha il vantaggio che lo "stadio a raultivibratore monostabile per la limitazione del numero di giri -pu? essere comandato indipendentemente dal circuito di comando dell?impianto di accensione magnetico con la tensione nel circuito primario . In tal modo si pu? fare a meno di un trasduttore di comando aggiuntivo sia per il circuito di comando sia anche per la limitazione del numero di giri. Deve essere considerato come ulteriore vantaggio il fatto che non ? pi? necessario un secondo stadio a nultivibratore monostabile e che mediante la disposizi?ne secondo l'invenzicne possono essere ottenuti tempi morti mol-to brevi sullo stadio a multivibratore monostabile.
Mediante le misure riportate nelle sottorivendicazioni sono j
i
possi <'>
bili vantaggiosi perfezionamenti e miglioramenti delle caratteristiche ?
indicate nella rivendicazione principale. E?? particolarmente vantaggioso il fatto che per lo stadio a multivibratore monostabile pu? essere utilizzalo un elemento integrato economico presente in commercio come Timer 0555, il cui ingresso di avvio o Trigger viene collegato alla tensione primaria dell'impianto di accensione.
Un esempio di esecuzione dell'invenzione ? illustrato nel disegno e viene chiarito maggiormente nella seguente descrizione. In partico laure i
la figura 1 presenta la di sposizione circuitale dell'impianto di accensione con lo stadio a vibratore secondo l'invenzione come circuito di limitazione del numero di giri ;
la figura 2 presenta lo schema a blocchi di un temporizzatore o Timer nello stadio a multi vibratore monostabile di figura 1 ;
la figura 3 presenta l 'andamento della tensione e della corrente in diversi punti del circuito di figura 1 nel campo dei numeri di giri ammissibili;
la figura 4 presenta l'andamento della tensione in corrispondenza degli ingressi 2 e 4 del timer durante una semionda di tensione nel circuito primario; e
la figura 5 mostra l'andamento di tensione e di corrente secondo la figura 3 quando viene superato il numero di giri limite .
! Il circuito illustrato in figura 1 di un impianto di accensione per una macchina a combustione interna comprende un generatore magnetij
co 10 per l?alimentazione di tensione dell 'impianto di accensione, la cui l?
ruota dei poli 11 ruotante viene azionata dalla macchina a combustione intema. La ruota dei poli 11 coopera con un?ancora di accensione. il cui nuc tlep di ferro 12 supporta un avvolgimento primario 13 ed tua avvolgimento secondario 14. L'avvolgimento secondario 14 ? collegato con il suo morse Itto d'alta tensione alla candela di accensione 15. L'awolgimento<? >primario 13 ? posto a massa con una estremit? e collegato al circuito primario 16, in cui un transistor di accensione 17 ? disposto sotto forma di uno stadio con collegamento Darlington. Per la protezione contro un funzionamento inverso, il tratto di comando del transistore di accensione 17 ? collegato in serie .con un diodo 18. Per spegnere la macchina a combustione interna, 1* avvolgi mento primario 13 viene bipassato mediante un interruttore di chiusura 19 ? All 'avvolgimento primario 13 inoltre ? collegato un circuito di comando 20 nonch? un circuito di limitazione del numero di giri 21^ che insieme con il transistore di accensione 17 ed il diodo 13 sono alloggiati in una custodia.
Il circuito di limitazione del numero di giri comprende uno stadio a multi vibratore monostabile. Esso ? costituito da un timer 555 realizzato come componente integrato che ? collegato in modo opportuno in corrispondenza dei suoi morsetti di collegamento da 1 a 8. Il timer 555 <es>? sere comandato tramite il suo ingresso di trigger 2 dalla tensione nel circuito primario, dato che ? collegato al circuito primario 16 tramite un divisore di tensione. Il divisore di tensione ? costituito da due resiste?ze 22, 23 poste in serie, tra le quali ? inserito un condensatore 24, ^ingresso di trigger 2 ? collegato ad un lato del condensatore 24 che porta tramite la resistenza 22 all'estremit? di awolgimaato che si trova a 1 massa del generatore magnetico 10. Un ingresso di retroazione 4 del timer 555 ? collegato all'altro lato del condensatore 24^ che tramite la resistenza 23 porta all'altra estremit? di avvolgimento del generatore magnetico 10. Un ingresso di tensione alternata 6 del timer 555 ? collegato insieme con un ingresso di scarico 7 al collegamento di un organo RC Serie 25/30, che sul lato del condensatore si trova a massa e sul lato della resistenza ? collegato ad una alimentazione stabilizzata di tensione continua. L'alimentazione di tensione continua stabilizzata ? costituita da un condensatore di immagazzinamento 26 con un diodo Z?27 inserito in parallelo che da una parte si trovano a massa e dall'altra parte sono collegati mediante una resistenza 28 ed un diodo 29 con l'estremit? di avvolgimento del generatore magnetico 10 che non si trova a massa. Il diodo 29 ? polarizzato in modo tale da trovarsi in interdizione per la semionda di tensione utilizzata per l'accensione nel circuito primario 16. Un morsetto di alimentazione 8 del timer 555 ? collegato ugualmente con il condensatore di immaga zzinamen? to 26 che porta la tensione continua stabi lizzata. Per ottenere tempi morti , molto brevi sullo stadio a multivibratore monostabile, il timer 555 ? posto a massa con il suo ingresso 5 di tensione di controllo. Per ottenere un tempo mo irto dipendente dalla temperatura, il condensatore 30 dell'organo RC, 25, 30 viene bipassato da una resistenza fissa 31 e da una resistenza 32 dipendente dalla temperatura.
Il timer 555 insieme con il circuito descritto ed illustrato forma lo stadio a multivibratore monostabile il cui ingresso ? il morset?
to di. trigger 2 e la cui uscita ? costituita dal morsetto di ingresso 3 1
del timer 555? Questo morsetto di uscita 3 ? collegato tramite un diodo
33 ed una resistenza 34 alla porta 35 di un tiristore di comando 36. Il ti- ?
store di comando 36 bipassa una parte del circuito 20 di comando per il
t ?ransistore di accensione 17. Parallelamente al tratto di comando del
tiristore di comando 36 si trova il tratto di comando di un transistore
37? la ?ui base ? posta a massa mediante una resistenza 38.
Il circuito di comando 20 comprende un transistore di comando
39? 11 cui tratto di collegamento ? inserito in parallelo al tratto di co?
mando del transistore di accensione 17. H tratto-base-emettitore del tran?
sistor di oomando 39 ? collegato ad un circuito temporale connesso con
il circuito primario 16. Il circuito temporale ? costituito da un circui?
to in serie della resistenza 40 e 41 con un condensatore 42, ove la resi-
stenza 40 ? posta a massa ed il condensatore 42 ? inserito in parallelo,
tramite una ulteriore resistenza 43? al tratto-base-emettitore del transi?
stor di comando 39. Il condensato re 42 e la resistenza 41 pesta in serie
ad esso ? bipassabile tramite il tiristore di comando 3? del circuito di
limitazione del numero di giri 21. Per il collegamento del transistore di
accensione 17, la sua base ? collegata con il morsetto dell* avvolgimento
primario 13 posto a massa tramite una resistenza 44? la resistenza 28 ed
il diodo Z 27. Una compensazione di temperatura del momento di accensione
viene ottenuta mediante una resistenza 45 dipendente dalla temperatura
che, insieme con la resistenza di compensazione 46, ? inserita in paralle?
lo al tratto di comando del transistore di comando 39 ?
I ; Lo schema a <">bloc <">ch<?>i <~ >illustrato in figura 2 del timer 555 com prende due comparatori 47 e 48 che sono collegati di volta in volta con i
i .
un ingresso al divisore di tensione 49 ? L'altro ingresso del comparatore 1
47 fonia l'ingresso della tensione alternata 6 e l'altro ingresso del conica? |
rato re 48 forma il morsetto di avvio o trigger 2. Mediante le uscite dei due comparatori 47 o 48 viene commutato un flip-flop 50. L'uscita del flipf ?|op collega da una parte tramite il transistore 51 l' ingresso di scarico 7 verso massa e dall'altra parte tramite uno stadio di uscita 52 il morsetto di uscita 3 del timer 555? Tramite l 'ingresso di azzeramento 4 ?iene azzerato il flip-flop 50? tramite l'ingrasso della tensione di controllo 5 viene influenzata la durata del collegamento^ sul morsetto di alimentazione 8 viene riportata la tensione continua, stabilizzata ed il morsetto di massa 1 viene inserito a massa.
Il funzionamento dell'impianto di accensione secondo la figura 1 verr? chiarito suocessivamente con l'aiuto delle figure 3? 4 e 5* Dapprima si supponga che la macchina a combustione interna non rappresentata lavori in un campo di numero di giri permesso . In questo caso tramite la ruota a p?li 11 ruotante viene generata nell 'avvolgimento primario 13 una tensione primaria Dpf il cui andamento ? illustrato in figura 3 sull'asse dei tempi t1. La tensione viene misurata all' estremit? dell'avvolgimento primario 13 che non si trova a massa nel punto P del circuito secondo figura 1 . Ad ogni rotazione completa della ruota a poli 11 j all' inizio di una semionda di tensione negativa Up, fluisce nel circuito primario 16 una corrente^ tramite il diodo Z 27e le resistenze 28 e 44, alla base del transistore di accensione 17 e lo commuta nello stato di conduzione. Ora comincia a scorrere la corren te primaria Ip illustrata sull<T>asse dei tempi t2. Contemporaneamente il con-densatore 42 viene caricato dalla tensione primaria Up tramite le resistenze 40 e 41 del circuito di comando 20. Al momento dell'accensione, la carica sul condensatore 42 raggiunge un valore che provoca la commutazione del transistore di comando 39 nello stado conduttore. Il tratto di comando del transistore di accensione 1J viene in tal modo bipassato e la corrente primaria Ip viene bloccata immediatamente sul transistore di accensione 17. In tal modo nell'avvolgimento secondario 14<' >viene prodotto un impulso di alta tensione che ha come conseguenza il verificarsi della scintilla di accen-sione in corrispondenza della candela di accensione 15 .
Dopo lo smorzamento della semionda negativa di ^tensione nel circuito primario 16, la ruota a poli 11 ruotante in allontanamento dall'ancora di accensione genera nuovamente una semionda di tensione positiva piccola per cui il transistore di accensione 17 si trova in direzione di interdizione. Questa semionda di tensione positiva della tensione primaria Up giunge , tramite il diodo 29 e la resistenza 28^ al condensatore di immagazzinamento 26 e lo carica sino alla tensione Z del diodo Z 27 ad esempio a 12 volt . Contemporaneamente il condensatore 30 dell' organo RC viene caricato nel circuito 21 di limitazione del numero di giri. ^
In tal modo sul morsetto 8 del timer 555 viene posta la tensione di alimentazione. Questa semi orala di tensione positiva giunge inoltre al divisore di tensione con le resistenze 22, 23 ed il condensatore 24 che ? collegato con il morsetto di trigger o avvio 2 e l'ingresso di azzeramento 4 del timer 555. Dall'andamento di tensione rappresentato in figura 4 si rileva che la tensione U2 sul morsetto di trigger 2 del timer 555 rimane dietro alla tensione U4 sull?ingresso di azzeramento 4 mediante la carica del condensatore 24. Non a,ppena la teneione U2 giunge a 0, il flipflop 50 nel timer 555 viene comandato dal comparatore 48 e sul morsetto di uscita 3 appare l?impulso U3 rappresentato in figura 3 sull?asse dei tempi t3? mediante il quale viene acceso il tiristore di comando 36. Contemporaneamente tramite l'ingresso di scarico 7 del timer 555, il condensatore 30 dell ?organo RC viene scaricato. Ilei caso di un adeguato dimensionamento del circuito, dopo un tempo T di 170 microsecondi il condensatore 30 viene scaricato di una quantit? tale che la tensione del condensatore che si trova in corrispondenza dell?ingresso della tensione alternata 6 invera te il comparatore 47. H flip-flop 50 viene ora azzerato e l'impulso di collegamento termina. Il condensatore 30 dell?organo RC viene infine caricato nuovamente tramite la tensione continua stabilizzata del condensatore di immagazzinam?nto 26.
Quando la ruota a poli 11 viene ruotata ulteriormente, poco prima della semionda di accensione negativa successiva viene generata nuovamente una semionda di tensione positiva Up nel circuito primario 16, e sul timer 555 si verifica nuovamente un impulso di collegamento U3 con una ampiezza dell?impulso T di 7 microsecondi. Nei campo del numero di giri ammessQj in questo caso il tiristore di comando 36 viene nuovamente immediatamente bloccato poich? in questo momento non fluisce pi? una corrente primaria nella direzione di conduzione del tiristore di comando 36.
Quando viene superato il numero di giri limite arane sso di ad esempio 9000 min il tiristore di comando 36 viene tuttavia posto tramite l?impulso di c omando U3 in corrispondenza del morsetto di uscita 3 del t-imer 555^ cos? prossimo all 'inizio della semionda di corrente primaria .utilizzata per l'accensione^ che il tiristore di comando 36 non viene pi? - i ?
.intelletto precedentemente nel momento esatto. Dalla figura 5 si vede che corrente primaria Ip comincia gi? a fluire verso la fine dell'impulso di comando U3. Oltre alla corrente Drincipale che fluisce nel transistore di accensione 17 ? ora fluisce anche una corrente di comando tramite la resistenza 40 ed il ti ri. sto re di comando 36. Il condensatore 42 quindi non viene pi? caricato e, all'accensione non pu? pi? commutare il transistore di 'Cozzando 39? nello stato conduttore. La tensione di comando necessaria a tale scopo viene ridotta dal tiristore di comando 36 che conduce. Questo ha come consegusiza il fatto che il transistore di accensione 17 non ? pi? interdetto al momento dell'accensione e che conseguentemente sulla candela di accensione .15 non pu? pi? essere prodotta una scintilla di accensione.
Per assicurare che l 'impianto di accensione non venga disturba^? to nel campo di funzionamento a vuoto mediante impulsi di comando del timer 355 j che potrebbero essere generati eventualmente a causa di una alimentazione di tensione insufficiente, il condensatore 24 nel divisore di tensione 22 e 23 ? connesso con un lato al morsetto di trigger 2 e con l 'altro lato all'ingresso di azzeramento 4 del timer 555? palla- figura 4 si riconosce lo spostamento di tensione ottenuto in tal modo tra i due ingressi, spostarmento che fa s? che il timer 555 venga inizialmente comandato con il passaggio attraverso lo zero della tensione U2, ma che il flip-flop 50 del timer 555^ <e >perci? la sua uscita 3>j vengano azzerati nuovamente necessariamente $al passaggio attraverso lo zero della tensione U4. Questo azzeramento obbligato avviene anche nell'intervallo inferiore del numero di giri, della mao? <? >Jll
?^\ OJ ?[?-? - V j3?crcr ?BS<SJH ?????, ^QOQ Vro??Mthft <C
R I V E N D I C A Z I O N I
1. Impianto di accensione per macchine a combustione interna con un circuito di limitazione del numero di giri che, al raggiungimento del numero di giri limite, interrompe un processo di commutazione necessario per l'avvio di una accensione su un elemento di commutazione dell?accensione senza contatto nel qua le uno stadio a multivibratore monostabile nel circuito di limita zione del numero di giri si trova sul lato di ingresso in corrispondenza di una tensione di segnale di un generatore azionato dalla macchina a com-!
bustione interna. e nel cruale lo stadio a multivibratore sul lato di usei-I
?a interviene in un circuito di comando dell'elemento di commutazione dell 'accensione, caratterizzato dal fatto che la tensione di segnale (Up) per lo
d ? stadio a multivibratore monostabile (555) nonch? per l'alimentazione el circuito di comando (20) dell 'elemento di. commutazione di accensione (17) ? prelevata dal circuito primario ( 16) che comprende almeno un avvolgimento del generatore ( 13) che serve per il comando e l'alimenta. zione di corrente dell'impianto di accensione, e che ? posto a massa con una estremit?, e dal fatto che lo stadio a miltivibratore (555) ? comandabile mediante semionde di tensione nel circuito primario ( 16)^ che hanno vina polarit? contrapposta rispetto alle semionde di tensione necessarie per l'accensione.
2. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che lo stadio a railtivibratore monostabile (555) comprende un timor realizzato come componente integrato^ che pu? essere comandato tramite il suo ingresso di avvio o trigger (2 ) dalla tensione (Up) nel circuito primario (16).
3. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 2, caratte rizzato dal fatto che l' ingresso di trigger (2 ) del timer o temporizzatore (555) ? collegata tramite un divisore di tensione (22* 23, 24) al circuito primario (? ?) .
4. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 3, caratijerizzato dal fatto che il divisore d? tensione ? costituito da due resistenze (22, 23) poste in serie, tra le quali ? inserito un condensatore (24) .
f <' >,
! 5? Impianto di accensione secondo la rivendicazione 4? . carat?
I
terizzato dal fatto che l?ingresso di trigger (2 ) del temporizzatore 0 ti? m sr (555) s collegato al lato del condensatore (24) che porta, all?estremit? d? avvolgimento posta a massa dell' avvolgimento del generatore ( 13) e il I <1>
suo ingresso di azzeramento ? collegato sull?altro lato del condensatore (24) .
6. Impianto di accensione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratteri. zzato dal fatto che l?ingresso della tensione alternata (6) insieme con l?ingresso di scarico (7) del temporizzatore (555 ) -? connesso al collegamento di un organo RC in serie (25/30) che si trova ad ma- alimentazione di tensione continua stabilizzata.
7? Impianto di accensione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che 1? alimentazione di tensione continua stabilizzata ? prelevata su un condensatore di immagazzinamento (26) con un diodo Z (27) collegato con questo in parallelo^ che da una parte si trovano a nassa e dall'altra parte sono collegati tramite una resistenza (28) ed un diodo (29) con l?estremit? che non si trova a massa dell?avvolgimento del generatore (13) , il diodo (29) bloccando le semionde di tensione (Up) hece3- . sarie per l'accensione.
8. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 7? caratterizzato dal fatto che l'organo RC in serie (25/30) insieme con il collega mento di alimentazione (8) del temporizzatore (555) ? collegato al Condensa? toro di immagazzinamento (26) che porta la tensione continua stabilizzata.
9? Impianto di accensione secondo una delle rivendicazioni pre-cedenti, caratterizzato dal fatto che l'ingresso di tensione di controllo (5) del temporizzatore (555) ? posto a massa.
10. ^Impianto di accensione secondo ima delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il morsetto di uscita (3) del temporizzatore (555) ? collegato alla porta o Gate (35) di un tiristore di comando (36)^ ohe bipassa una parte (41 , 42 ) del circuito di comando (20) di un transistore di accensione (1 7) nel circuito primario ( 16) .
11<'>. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il transistore di accensione (17) ? uno stadio di collegamento Darlington^il cui tratto di ingresso pu? essere bipassato dal tratto di collegamento di un transistore di comando (39 ) il cui tratto basie-emettitore ? collegato ad un circuito temporale (40, 41 * 42 ) collev
gato con il circuito primario ( 16) , circuito temporale che pu? essere bipassato almeno parzialmente tramite il tiristore di comando (36) .
12. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che il circuito temporale comprende pi? resistenze (40, 41? 43, 45, 46) ed un condensatore (42 ) che, tramite una delle resistenze (43) ? inserito in parallelo al tratto base-emettitore del transistore di comando (39 ) e pu? essere bipassato tramite una resistenza (41 ) posta a monte da-parte del tiristore di comando (36) .
13. Impianto di accensione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il tratto di comando del tiristore di comando (36) pu? essere bipassato dal tratto di commutazione di un transistore
Claims (1)
- (37 ) la cui base si trova a massa tramite una resistenza (33).14. Impianto di accensione secondo tuia delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che 1 ' avvolgimento del generatore ( 13) collegato al circuito primario ( 16 ) ? l'avvolgimento primario di una ancora di accensione ( 12, 13? 14 ) .Il MandatarioD r . Ing . G . MQDIANO
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