DE10062892A1 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen

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DE10062892A1 DE2000162892 DE10062892A DE10062892A1 DE 10062892 A1 DE10062892 A1 DE 10062892A1 DE 2000162892 DE2000162892 DE 2000162892 DE 10062892 A DE10062892 A DE 10062892A DE 10062892 A1 DE10062892 A1 DE 10062892A1
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Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern und Benzindirekteinspritzung vorgeschlagen, mit der die Fließzeit des Sekundärstroms der Zündspule ohne Erhöhung des Primärstroms steuerbar verlängert werden kann. DOLLAR A Jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ist mindestens eine Zündspule (1) zugeordnet. Die Primärseite (2) der Zündspule (1) wird über einen Zündschalter (4) geschaltet, der über einen Mikroprozessor angesteuert wird. An der Sekundärseite (3) der Zündspule (1) ist eine Zündkerze (5) angeschlossen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Zündspule (1) eine externe Spannung zur Verlängerung der Fließzeit des Sekundärstroms zuschaltbar, die die für den verlängerten Sekundärstrom nötige Energie liefert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern und Benzindirekteinspritzung, wobei jedem Zylinder mindestens eine Zündspule zugeordnet ist, wobei die Primärseite der Zündspule über einen Zünd­ schalter geschaltet wird, der über einen Mikroprozessor angesteuert wird, und wo­ bei an der Sekundärseite der Zündspule eine Zündkerze angeschlossen ist.

Bei der Benzindirekteinspritzung wird Benzin in den Brennraum eines Zylinders eingespritzt, dort verdampft und über die sekundäre Hochspannung der Zündspule gezündet. Wenn der Sekundärstrom frühzeitig abreißt, kann das Gas unverbrannt oder nur teilweise verbrannt entweichen. Um einen sicheren und abgasarmen Be­ trieb zu gewährleisten, können zum einen mehrere Zündfunken beispielsweise durch Doppelspulenzündung oder Pulszugzündung erzeugt werden. Zum anderen kann der Sekundärstrom verlängert werden.

Im Prinzip könnte die Dauer des Sekundärstroms durch Erhöhung des Primär­ stroms in der Zündspule verlängert werden, weil sich hierdurch die auf die Sekun­ därseite transferierte Energie erhöht. Einer derartigen Energiesteigerung stehen aber die bei steigendem Primärstrom auftretende Spulensättigung und die zuneh­ menden Energieverluste in der Zündspule entgegen, die eine effektive Steigerung von Sekundärstrom und -dauer verhindern. Außerdem können die Zündendstufe und die Zündspule mit großen Schaltströmen thermisch überlastet werden. Des­ wegen sollte diese Maßnahme zur Verlängerung der Dauer des Sekundärstroms nur auf die unbedingt notwendigen Betriebszustände, wie z. B. Kaltstart, begrenzt werden, um unnötigen Kerzenabbrand zu vermeiden. Bei allen übrigen Betriebs­ zuständen sollte wieder auf die "natürlichen" Sekundärstrombedingungen zurück­ geschaltet werden können.

Vorteile der Erfindung

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, mit der die Fließzeit des Sekundär­ stroms der Zündspule ohne Erhöhung des Primärstroms steuerbar verlängert wer­ den kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Zündspule eine externe Spannung zur Verlängerung der Fließzeit des Sekundärstroms zugeschaltet wird.

Erfindungsgemäß ist nämlich erkannt worden, dass die Fließzeit des Sekundär­ stromes verlängert werden kann, wenn an der Primärseite oder an der Sekundär­ seite der Zündspule eine externe Spannung zugeschaltet wird, die die nötige Energie für den verlängerten Sekundärstrom liefert.

Das Zuschalten einer externen Spannung auf der Sekundärseite der Zündspule ist zwar grundsätzlich möglich, aber aufgrund der auf der Sekundärseite auftretenden Hochspannung (30 kV) schwierig, so dass die externe Spannung vorteilhafter­ weise an der Primärseite der Zündspule zuschaltbar ist.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung der erfin­ dungsgemäßen Zündeinrichtung.

In einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung wird der Sekundärstrom in der Zündspule durch gezieltes Zuschalten und Abschalten einer Hilfsspannungsquelle an der Primärseite verlängert. Bei dieser Variante kann die aus der Praxis be­ kannte Zünderhardware ohne Umbau verwendet werden. In Zukunft werden im Kraftfahrzeug sowohl eine 14-Volt-Spannungsquelle, über die die Zündspule be­ trieben wird, als auch eine 42-Volt-Spannungsquelle zur Verfügung stehen, die dann in vorteilhafter Weise als Hilfsspannungsquelle genutzt werden kann.

In einer zweiten vorteilhaften Variante der Erfindung wird der Sekundärstrom in der Zündspule mit Hilfe der Abschaltspannung eines Hilfskreises mit einem Hilfs­ schalter und einer externen Induktivität verlängert. Der Hilfstransistor wird kurz vor dem Ende des "natürlichen" Sekundärstroms abgeschaltet. Diese Variante erfor­ dert eine zweite Induktivität und unter Umständen auch die Neukonstruktion der Zündspule.

Eine dritte Variante der Erfindung nutzt die Tatsache, dass die Brenndauerverlän­ gerung bei der Benzindirekteinspritzung in der Regel bei Einzelfunkenspulen an­ gestrebt wird, bei denen immer ein Zündschalter in Wegbau- oder Anbauversion und eine Stabspule einem Zylinder des Motors zugeordnet werden können. In die­ sem Fall gibt es zu jeder gerade aktiven Spulen-Zündschalter-Kombination meh­ rere inaktive Spulen-Zündschalter-Kombinationen, so dass sich bei Motoren mit einer geraden Anzahl von Zylindern jeder abschaltenden Spulen-Zündschalter- Kombination eine inaktive Spulen-Zündschalter-Kombination zuordnen lässt. Denkbar ist eine Zuordnung, wie sie bei der Doppelspulenzündung vorgenommen wird, bei der ein parasitärer Funke in das Abgas gezündet wird. Im Fall der erfin­ dungsgemäßen Zündeinrichtung soll durch die passive Spulen-Zündschalter- Kombination allerdings kein Zündfunke entstehen. Die passive Spulen-Zünd­ schalter-Kombination soll lediglich zur Brennzeitverlängerung beitragen. Wichtig ist, dass die einmal getroffene Zuordnung der Spulen-Zündschalter-Kombinatio­ nen umkehrbar sein muss. D. h. wenn eine Spulen-Zündschalter-Kombination einen Zündfunken generiert, dient die zugeordnete Spulen-Zündschalter-Kombi­ nation lediglich zur Brennzeitverlängerung und umgekehrt.

Zeichnung

Wie bereits voranstehend erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubil­ den. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patent­ ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung dreier Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündeinrich­ tung, bei der eine Verlängerung des Brennstromes durch Zuschalten einer Festspannungsquelle auf der Primärseite der Zündspule er­ reicht wird,

Fig. 2 bis 4 zeigen die zeitlichen Verläufe der Sekundärspannung Usek, der Pri­ märspannung Uprim und des Sekundärstroms Isek im Vergleich zum Primärstrom Iprim für die in Fig. 1 dargestellte Zündeinrichtung im Falle verschiedener Zuschalt- und Abschaltzeitpunkte der Festspannungs­ quelle,

Fig. 5 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündeinrich­ tung, bei der die Verlängerung des Brennstromes mit Hilfe der Ab­ schaltspannung eines Hilfskreises erreicht wird,

Fig. 6 und 7 zeigen die zeitlichen Verläufe der Sekundärspannung Usek, der Pri­ märspannung UPrim und des Sekundärstroms Isek für die in Fig. 5 dar­ gestellte Zündeinrichtung im Falle verschiedener Zuschalt- und Ab­ schaltzeitpunkte des Hilfskreises,

Fig. 8 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündeinrich­ tung, bei der zwei Zündschaltsysteme einer Brennkraftmaschine zum wechselseitigen Nachladen miteinander verschaltet sind,

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung der Kollektor-Emitter-Spannun­ gen der beiden Zünddarlingtons der in Fig. 8 dargestellten Schal­ tungsanordnung und

Fig. 10 zeigt die Konstruktion eines Brunnenwiderstands mit verengtem Querschnitt, wie er bei der in Fig. 8 dargestellten Zündeinrichtung zum Einsatz kommt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist das Prinzip einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung für einen Zylin­ der einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung bzw. für eine Zünd­ spule 1 dargestellt. Die Primärseite 2 der Zündspule 1 wird mit 14 Volt betrieben und über einen Zündschalter 4 geschaltet, der über 20 angesteuert wird. Der Zündschalter 4 ist hier in Form eines bipolaren Zünddarlingtons 4 realisiert, alter­ nativ könnte aber auch ein IGBT als Zündschalter verwendet werden. Der An­ schaltzeitpunkt und die Anschaltdauer des Zündschalters 4 werden von einem hier nicht dargestellten Mikroprozessor festgelegt. Die Sekundärseite 3 der Zündspule 1 ist über eine EFU-Diode 6 gegen Masse geschaltet und über einen Entstörwi­ derstand 7 an eine Zündkerze 5 angeschlossen.

Zur Verlängerung des Brennstromes wird auf der Primärseite 2 der Zündspule 1 eine Festspannungsquelle, hier eine 42-Volt-Batterie, für eine definierte Zeit zuge­ schaltet. Dazu ist die Festspannungsquelle über einen High-Side-Schalter in Form eines pnp-Darlingtons 8 an die Primärseite 2 der Zündspule 1 angeschlossen. Der pnp-Darlington 8 ist mit einer Z50-Zenerdiode 9 geklammert, um die an der 42- Volt-Festspannungsquelle auftretende Load-Dump-Spannung von über 50 V zu verkraften. Alternativ zu dem hier dargestellten pnp-Darlington könnte auch ein n- MOSFET zum Zuschalten der Festspannungsquelle verwendet werden.

Zwischen den High-Side-Schalter und die Primärseite 2 der Zündspule, genauer gesagt zwischen die Kollektoren des pnp-Darlingtons 8 und des Zünddarlingtons 4, ist eine Entkoppeldiode 10 geschaltet, so dass der Klammervorgang des Zünd­ darlingtons 4 den unabhängig davon ablaufenden Einschaltvorgang des High- Side-Schalters nicht beeinflusst. Als Entkoppeldiode 10 dient hier eine hochsper­ rende, den Wert der Klammerspannung des Zünddarlingtons 4, im hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel 410 V, übersteigende Zenerdiode.

Zum zeitgenauen Zuschalten der Festspannungsquelle am Ende des Brennstroms nach dem Laden des Zünddarlingtons 4 ist der Basis des pnp-Darlingtons 8 ein npn-Schalttransistor 11 vorgeschaltet, der über 21 angesteuert wird. Dazu ist der Kollektor des npn-Schalttransistors 11 über einen 100 Ω-Widerstand 12 mit der Basis des pnp-Darlingtons 8 verbunden und über einen 2 kΩ-Widerstand 13 mit der Festspannungsquelle.

Hinsichtlich der Integrierbarkeit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung sei ange­ merkt, dass die Entkoppeldiode 10 mit dem Zünddarlington 4 integriert werden kann. Der pnp-Darlington 8 ist in den Ansteuer-IC in Bipolar-CMOS-DMOS(BCD)- Technik integrierbar. Da sich in BCD-Technik eine Spannungsfestigkeit von 80 V erzielen lässt, ist der pnp-Darlington 8 gegen die an der 42-V-Festspannungs­ quelle auftretenden Load-Dump-Spannungen von 60 V mit der 50 V-Zenerdiode abgesichert. Wegen der reduzierten Stromforderungen kann der Zünddarlington 4 in der Fläche deutlich verkleinert werden. Ein Teil der so eingesparten Emitterflä­ che muss allerdings für die Entkoppeldiode 10 verwendet werden.

Fig. 2 zeigt den Primärstrom Iprim gemessen an der Versorgungsseite der Primär­ spule 2, wie in Fig. 1 dargestellt, und anschließend den umgekehrt fließenden Strom von der 42 V-Festspannungsquelle über den pnp-Darlington 8 durch die Entkoppeldiode 10 und durch die Primärspule 2 zur 14 V-Spannungsquelle. Fer­ ner sind hier die drei Phasen des Sekundärstroms Isek, gemessen wie in Fig. 1 dargestellt, der Primärspannung Uprim und der Sekundärspannung Usek dargestellt. Bei der ersten Phase handelt es sich um die natürliche Brennphase, in der der Strom nach 1,3 ms von 60 mA auf 0 abklingt. Die auf der Sekundärseite auftre­ tende Brennspannung beträgt -548 V. In der zweiten Phase wird der pnp-Dar­ lington 8 angeschaltet. Die Primärspannung beträgt hierbei 35 V, während die Se­ kundärspannung -345 V beträgt. Nach dem Abschalten des pnp-Darlingtons 8 in der dritten Phase baut sich die auf die Sekundärseite 3 der Zündspule 1 übertra­ gene Energie wegen der umgekehrten Stromrichtung als negativer Sekundärstrom in der Zündkerze 5 ab. Die Sekundärspannung beträgt dabei +550 V. Für das Auftreten dieser drei Phasen müssen die folgenden zwei Voraussetzungen erfüllt sein:

  • 1. Das Einschalten des pnp-Darlingtons 8 darf nicht zu spät erfolgen, weil sonst der Sekundärstrom auf 0 abgeklungen und der Zündfunke erloschen ist. Ein Wiedereinschalten des Zündfunkens ist dann nicht mehr möglich.
  • 2. Der pnp-Darlington 8 muss abgeschaltet werden, bevor der Sekundärstrom in der zweiten Phase auf 0 abgeklungen ist. Erfolgt das Abschalten später, wie im Fall der Fig. 3, kann die primärseitig gespeicherte Energie wegen der dann nicht mehr leitfähigen Zündkerze 5 nicht mehr auf die Sekundär­ seite 3 der Zündspule 1 transferiert werden. Der Strom baut sich dann pri­ märseitig ohne inversen Funkenstrom wieder ab.

Fig. 3 veranschaulicht das Verhalten der in Fig. 1 dargestellten Schaltung bei noch längerer Einschaltzeit des pnp-Darlingtons 8. In diesem Fall vergrößert sich nach Ausklingen des Brennstromes in der zweiten Brennphase der Ladestrom des pnp- Darlingtons 8 von ursprünglich 7 A auf über 12 A. Hier wirkt die jetzt offene Se­ kundärspule 3 nicht mehr strombegrenzend auf den pnp-Darlington 8. Dieser mit sehr langen Einschaltzeiten des pnp-Darlingtons 8 verbundene hohe Energiever­ brauch in der Primärspule 2 sollte vermieden werden.

Die in Fig. 2 dargestellten sekundären Strom- und Spannungswerte lassen eine grobe Energieabschätzung in den drei Phasen zu, unter Annahme eines linear ab­ klingenden Sekundärstroms und einer zeitlich konstanten Brennspannung. Die entsprechenden Verhältnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammenge­ fasst.

Das Laden der Primärspule 2 mit dem Zünddarlington 4 ohne Berücksichtigung der Verluste im Zünddarlington 4 ist verbunden mit einem Energieaufwand von

½ × L × I2 = 0,5 × 2,4 × 10-3 × 10 × 10 = 120 mWs.

Die geschätzten Verluste beim Einschalten des Zünddarlingtons 4 betragen

8 V × 10 A × 3 × 10-3/4 = 60 mWs. In Summe ergibt das 180 mWs.

Das Nachladen mit dem pnp-Darlington 8 ohne Berücksichtigung des Aufla­ deeffekts von der 42 V-Festspannungsquelie in die 14 V-Spannungsquelle ist ver­ bunden mit einem Energieaufwand von

(42 - 14) × 7 × 1,25 × 10-3 = 245 mWs.

Aufgrund dieser groben Energieabschätzung läßt sich das Verhältnis Esek/Eprim ohne Nachladen dem für den Fall des Nachladens gegenüberstellen:

Diese Gegenüberstellung verdeutlicht, dass das Funkenbrennen beim Nachladen aus der 42-Volt-Quelle mit vergleichbarer Energieausbeute erfolgt, wie beim Stan­ dardfunkenbetrieb ohne Nachladen.

Für die in Fig. 1 dargestellte Schaltung werden in der nachfolgenden Tabelle die Sekundärströme bei unterschiedlichen Ladeströmen mit den natürlichen Brennbe­ dingungen verglichen.

Als Ergebnis lässt sich feststellen:

  • 1. Die Brenndauern lassen sich bei allen Ladeströmen des Zünddarlingtons I(4) mindestens um den Faktor 2,5 verlängern.
  • 2. Eine Steigerung des Ladestroms I(4) von 3 A auf 10 A bringt bei der Stan­ dardzündung nur eine Brenndauerverlängerung von 0,8 ms auf 1,3 ms.
  • 3. Das Zündsystem aus Zündspule 1 und Zünddarlington 4 kann mit einer so geringen Energie betrieben werden, dass zwar ein sicheres Zünden ge­ währleistet ist, dass aber die "natürliche" Sekundärstromdauer kurz wird. Im Anschluss an den Funkenkopf wird der Sekundärstrom vom "linken Zweig", also aus der 42 V-Festspannungsquelle, gespeist. Das bedeutet sowohl für die Zündspule 1 als auch für den Zünddarlington 4 eine deutliche Reduktion der geforderten Leistungsdaten und somit einen Kostenvorteil und einen Zugewinn an Zuverlässigkeit.
  • 4. Die Brennstromverlängerung ist nicht mit einer Erhöhung des maximalen Brennstroms verbunden, so dass kein verstärkter Zündkerzenabbrand auf­ tritt.
  • 5. Durch Wahl eines geeigneten Kennfeldes kann die Brenndauer je nach Be­ darf kurz, nämlich beispielsweise 1,2 ms, oder lang, nämlich beispielsweise 3,3 ms, mit allen Zwischenstufen eingestellt werden. Diese Bedingungen können somit für die jeweilige Fahrsituation optimal angepasst werden.
  • 6. Die Einschaltzeit des pnp-Darlingtons 8 muss so gewählt werden, dass das Einschalten noch am Ende der natürlichen Brennzeit erfolgt. Bei einer zu späten Einschaltzeit verlischt der Funkenstrom, und ein Nachladen über den pnp-Darlington 8 erweist sich als nutzlos. Es muss also für eine sichere Überlappung der Einschaltzeit des pnp-Darlingtons 8 mit der natürlichen Brennzeit gesorgt werden. Dasselbe gilt für den Abschaltzeitpunkt des pnp- Darlingtons 8. Der Inversstrom kann nur fließen, wenn das Abschalten noch in der zweiten Brennphase erfolgt.

Auch bei der in Fig. 5 dargestellten erfindungsgemäßen Zündeinrichtung wird die Primärseite 2 der Zündspule 1 mit 14 Volt betrieben und über einen Zündschalter 4 geschaltet, der über 20 angesteuert wird. Der Zündschalter 4 ist hier ebenfalls in Form eines Zünddarlingtons 4 realisiert. Der Anschaltzeitpunkt und die Anschalt­ dauer des Zündschalters 4 werden von einem hier nicht dargestellten Mikropro­ zessor festgelegt. Die Sekundärseite 3 der Zündspule 1 ist über eine EFU-Diode 6 gegen Masse geschaltet und über einen Entstörwiderstand 7 an eine Zündkerze 5 angeschlossen.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung wird der Brennstrom mit Hilfe der Ab­ schaltspannung eines auf der Primärseite 2 der Zündspule 1 zugeschalteten Hilfs­ darlingtons 15 verlängert. Der Hilfsdarlington 15 wird mit einer externen Induktivi­ tät 16 über 23 angesteuert. Die Kollektoren des Zünddarlingtons 4 und des Hilfs­ darlingtons 15 sind mit einer hochsperrenden, den Wert der Klammerspannung des Zünddarlingtons 4 übersteigenden, in diesem Falle 410 V, Zenerdiode 10 entkoppelt, so dass der Klammervorgang des Zünddarlingtons 4 den unabhängig davon ablaufenden Einschaltvorgang des Hilfsdarlingtons 15 nicht beeinflusst. Andererseits kann aber die Klammerspannung des Hilfsdarlingtons 15 auf den Kollektor des Zünddarlingtons 4 übertragen werden. Wenn der Zünddarlington 4 eingeschaltet wird, öffnet die als Entkoppeldiode dienende Zenerdiode 10, und der Ladestrom verteilt sich auf die beiden parallel geschalteten Induktivitäten, die Pri­ märspule 2 und die externe Induktivität 16.

Mit 2,4 mH für die Primärspule 2 und 4 mH für die externe Induktivität 16 ergibt sich eine Gesamtinduktivität von 1,5 mH. Mit dl/dt ~ U/L vergrößert sich die An­ stiegsgeschwindigkeit des Kollektorstroms des Zünddarlingtons 4. Die Ansteue­ rung des Hilfsdarlingtons 15 wird zeitlich so gelegt, dass seine Abschaltphase in die Zeit fällt, in der der vom Zünddarlington 4 verursachte Brennstrom fließt bzw. sich unmittelbar daran anschließt. Der Hilfsdarlington 15 wird dann mit der trans­ formierten Brennspannung geklammert, die bei dieser Zündspule 1 bei 30 V liegt. Die Fließzeit des Sekundärstroms lässt sich somit maximal um die Klammerzeit des Hilfsdarlingtons 15 verlängern, die bei einem Ladestrom von 6 A, der externen Induktivität 16 von 4 mH und einer Klammerspannung von 30 V 0,8 ms beträgt. Bei einem Ladestrom von 10 A und ansonsten gleichen Bedingungen ergibt sich eine Klammerzeit von 1,3 ms, die sich als zusätzliche Brenndauer nutzen lässt.

Zur Realisierung der in Fig. 5 dargestellten Schaltung werden also eine zusätzli­ che Induktivität 16, eine hochsperrende Entkoppeldiode 10 und ein Hilfsdarlington 15 benötigt, der nur eine reduzierte Klammerspannung von beispielsweise 50 V braucht. Um zu verhindern, dass beim Laden der Primärspule 2 die auch in der externen Induktivität 16 geladene Energie verloren geht, ist es vorteilhaft, auch die externe Induktivität 16 auf die Primärseite der Zündspule 1 zu wickeln. In diesem Fall hätte die Zündspule 1 zwei parallel geschaltete Primärwicklungen mit einem gemeinsamen +-Anschluss und zwei getrennten Anschlüssen für die Kollektoren des Zünddarlingtons 4 und des Hilfsdarlingtons 15. Das Nachladen der externen Induktivität 16 über den Hilfsdarlington 15 in der Brennphase des Zünddarlingtons 4 würde dann direkt von der externen Induktivität 16 auf die Sekundärseite 3 der Zündspule 1 erfolgen. Gegebenenfalls kann man dann auf die Entkoppeldiode 10 zwischen dem Zünddarlington 4 und dem Hilfsdarlington 15 verzichten, weil die Energie direkt von der externen Induktivität 16 in die Sekundärseite 3 der Zünd­ spule transferiert würde.

Fig. 6 zeigt die Strom- und Spannungsverhältnisse ohne den zweiten Ladekreis mit dem Hilfsdarlington 15 und der externen Induktivität 16 und an der Sekundär­ seite 3 den Funkenkopf mit einer Spannung von 13 kV und anschließend die Brennspannung von -300 V, die sich zum Ende des Brennvorgangs auf etwa -1,6 kV aufbaut. Der Ionenstrom klingt nach dem Zünden von 100 mA nach 1,2 ms auf Null ab. Am Kollektor des Zünddarlingtons 4 liegt während der Brennphase die transformierte Brennspannung mit Werten zwischen 30 V und 40 V an, welche am Ende des Brennvorgangs auf die Batteriespannung zurückschwingt.

In Fig. 7 sind die Verhältnisse für denselben Vorgang mit eingeschaltetem Hilfs­ darlington 15 dargestellt. Die Sekundärstromphase verlängert sich von 1,2 ms - Fig. 6 - auf 1,8 ms. Dabei wurde der Einschaltzeitpunkt des Hilfsdarlingtons 15 so gewählt, dass sein Abschaltzeitpunkt etwa in das Ende der "natürlichen" Brennzeit fällt. Der Brennvorgang verlängert sich also um 0,6 ms, was der Klammerphase des Hilfsdarlingtons 15 entspricht. Als Spannungsbegrenzung für den Hilfsdar­ lington 15 wirkt die primärseitig transformierte Brennspannung. Zusätzlich wurde der primärseitige Ladestrom des Hilfsdarlingtons 15 aufgezeichnet. Er beginnt schlagartig bei etwa 4 A, weil beim Laden des Zünddarlingtons 4 auch die externe Induktivität 16 wegen ihrer Parallelschaltung mit der Primärspule 2 mitgeladen wurde. Die externe Induktivität 16 enthält also noch Restenergie, die abhängig von der Einschaltzeit des Hilfsdarlingtons 15 auf 6 A weitergeladen wird.

Bei der in Verbindung mit den Fig. 5 bis 7 erläuterten Variante einer erfin­ dungsgemäßen Zündeinrichtung kann zwar die Entkoppeldiode 10 in den Zünd­ darlington-Kreis integriert werden, der Hilfsdarlington 15 ist dagegen nicht inte­ grierbar.

Fig. 8 zeigt eine Möglichkeit zur wechselseitigen Beschaltung zweier Spulen- Zünddarlington-Kombinationen zum gegenseitigen Nachladen von Energie in der Brennphase der jeweils anderen Spulen-Zünddarlington-Kombination. Alle Schal­ tungskomponenten dieser Schaltung sind in die jeweiligen Darlington-Endstufen monolithisch integrierbar.

In Fig. 8 sind zwei Zündschaltsysteme 30 und 50 mit den Zündspulen 31 und 51, den Zünddarlingtons 34 und 54 und den Zündkerzen 35 und 55 symmetrisch zu­ sammengeschaltet. Die Ansteuerungen 25 und 26 der Zünddarlingtons 34 und 54 werden über einen hier nichtdargestellten Rechner gesteuert. Zusätzlich kann ein Pfad zwischen den beiden Primärkreisen 32 und 52 der Zündspulen 31 und 51 durch zwei gegeneinander geschaltete npn-Darlingtons 36 und 56 geöffnet wer­ den, die jeweils mit ihren hochsperrenden Kollektoren mit den Kollektoren - den Substratseiten - der Zünddarlingtons 34 und 54 verbunden sind und somit auch integriert werden können. Angesteuert werden die npn-Darlingtons 36 und 56 je­ weils über einen spannungsabhängigen Widerstand 37 und 57 in der Basis-Kol­ lektor-Strecke des Treibers 38 bzw. 58. Damit die Darlingtons 36 und 56 nicht durch Störspannungen fehlangesteuert werden, benötigen sie Basis-Emitter-Wi­ derstände. Diese Widerstände bewirken, dass sie nur oberhalb einer vom Basis- Emitter-Widerstand abhängigen Basisstromschwelle angesteuert werden können (Vorstromung). Zur Vorstromung haben die npn-Darlingtons 36 und 56 nur in der Endstufe einen Emitter-Basis-Widerstand 39 und 59. Zusätzlich befindet sich eine Inversdiode 40 und 60 parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke. Der Strom zum Nachladen in der Brennphase fließt über die Inversdiode 40 des npn-Darlingtons 36 und den eingeschalteten npn-Darlington 56 oder umgekehrt. Zur Erhöhung der Basisstromempfindlichkeit kann auch ein dreistufiger npn-Darlington verwendet werden. Auch in diesem Fall hat der Treiber keinen Basis-Emitter-Widerstand.

Die spannungsabhängigen Widerstände 37 und 57 sind jeweils in Form eines Brunnens mit verengtem Querschnitt realisiert. Ihre Konstruktion wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 10 näher erläutert (J-FET). Sie haben bei kleinen Spannun­ gen einen Wert von etwa 5 kΩ, der mit der Spannung ansteigt. Bei ca. 100 V klemmen sich die Widerstände 37 und 57 ganz ab.

Am Emitter der Treiber 38 und 58 der npn-Darlingtons 36 und 56 befinden sich je­ weils Kurzschlusstransistoren 41 und 61, die direkt gegen Masse geschaltet sind. Die Basisansteuerungen der Kurzschlusstransistoren 41 und 61 sind über 500 Ω- Widerstände 42 und 62 miteinander verbunden. Die gemeinsame Verbindung bei­ der Basisanschlüsse ist über Dioden 43 und 63 mit den Ansteuerungen 25 und 26 der Zünddarlingtons 34 und 54 so verschaltet, dass deren Basisanschlüsse immer high sind, wenn einer oder beide Zünddarlington-Ansteuerungen 25 und 26 auf High-Potential liegen.

In Fig. 9 sind die Kollektor-Emitter-Spannungen der beiden Zünddarlingtons 34 und 54 schematisch dargestellt. Nach dem Einschalten des Zünddarlingtons 34 steigt die Kollektor-Emitter-Spannung UCEon an, bis sie in die kurze Klammerphase des Zünddarlingtons 34 übergeht. Darauf folgt die ca. 1 ms lange Phase der pri­ märseitig transformierten Brennspannung. In der Pausenzeit liegt die Versor­ gungsspannung UBatt von 14 V an. Während der Einschaltzeit des Zünddarlingtons 34 wird zeitversetzt auch der Zünddarlington 54 bestromt. Kurz vor dem Ende der "natürlichen" Brennspannung klammert der Zünddarlington 54 mit der Brennspan­ nung der Zündspule 31.

Die in Fig. 8 dargestellte Schaltungsanordnung muss in allen Schaltzuständen funktionieren. Auch die zeitlich zueinander versetzten Ansteuerbedingungen dür­ fen nicht zu Fehlfunktionen oder Fehlfunken auf der falschen Zündspulenseite füh­ ren. Ferner müssen beide Seiten der Zündkomponenten austauschbar sein, d. h. wenn der Zünddarlington 34 einen Zündfunken generiert, sorgt der Zünddarlington 54 für das Nachladen der Brennphase und umgekehrt. Die Beschaltung der mo­ nolithisch integrierten Zündschaltsysteme 30 und 50 erfolgt ansonsten analog zu den aus der Praxis bekannten Zündendstufen. Zusätzlich werden die Emitter der npn-Darlingtons 36 und 56 und die über die Dioden 43 und 63 abgekoppelten An­ steuerleitungen 25 und 26 über Steckverbindungen miteinander verbunden.

Folgende Zustände sind zu diskutieren:

  • 1. Beide Zünddarlingtons 34 und 54 sind ausgeschaltet.
  • 2. Nur der Zünddarlington 34 ist eingeschaltet, der Zünddarlington 54 ist noch ausgeschaltet.
  • 3. Beide Zünddarlingtons 34 und 54 sind gleichzeitig eingeschaltet.
  • 4. Der zuerst abgeschaltete Zünddarlington 34 klammert und generiert einen Zündfunken, während der Zünddarlington 54 weiterhin eingeschaltet ist.
  • 5. Am Kollektor des Zünddarlingtons 34 liegt die transformierte Brennspan­ nung an, während der Zünddarlington 54 weiterhin eingeschaltet ist.
  • 6. Der Zünddarlington 54 wird abgeschaltet und klammert auf die transfor­ mierte Brennspannung, der Zünddarlington 34 ist stromlos. Der Brennvor­ gang wird um die Klammerzeit des Zünddarlingtons 54 verlängert.
  • 7. Die Klammerung des Zünddarlingtons 54 und der Brennvorgang sind been­ det.
Zu 1

Die Kollektoren der Zünddarlingtons 34 und 54 liegen auf 14 V, beide Kurz­ schlusstransistoren 41 und 61 sind deaktiviert. Der Pfad zwischen den npn-Dar­ lingtons 36 und 56 ist stromlos.

Zu 2

Der Kollektor des Zünddarlingtons 34 ist auf Sättigungsspannung oder er wird ak­ tiv. In jedem Fall gibt es ein Spannungsgefälle zwischen dem Kollektor des Zünd­ darlingtons 54, an dem 14 V anliegen, und dem Kollektor des Zünddarlingtons 34, an dem 2 V bis 8 V anliegen. Dieses Spannungsgefälle führt aber nicht zur Aktivie­ rung des npn-Darlingtons 56, da der eingeschaltete Kurzschlusstransistor 61 die Aktivierung des npn-Darlingtons 56 verhindert. Somit wird die Primärseite 32 der Zündspule 31 geladen, ohne dass es zu einem Querstrom von der Primärseite 52 der Zündspule 51 kommen kann.

Zu 3

Genauso wird auch bei der gleichzeitigen Ansteuerung der Zünddarlingtons 34 und 54 ein Öffnen des Pfades zwischen den Primärseiten 32 und 52 der beiden Zündspulen 31 und 51 verhindert.

Zu 4

In der Klammerphase des Zünddarlingtons 34 wird das Durchschalten des npn- Darlingtons 36 durch den bei hohen Spannungen nicht leitenden Basis-Kollektor- Widerstand 37 verhindert. Zusätzlich verhindert bei einer möglichen Leckage des Basis-Kollektor-Widerstands 37 bei hohen Temperaturen der aktivierte Kurz­ schlusstransistor 41 ein Einschalten des npn-Darlingtons 36. Der npn-Darlington 36 und der Zünddarlington 34 sind auf gleichem Substrat diffundiert und haben gleiches Sperrverhalten. Somit bleibt der npn-Darlington 36 bei Klammerung des Zünddarlingtons 34 gesperrt. Eine Zerstörung des Kurzschlusstransistors 41 ist ausgeschlossen, weil die Klammerspannung des Zünddarlingtons 34 nicht auf die Leistungsbasis des npn-Darlingtons 36 durchgreift. Gezündet wird in dem Spulen­ zweig, dessen Zünddarlington als erster ausgeschaltet wird. Die Zündreihenfolge wird also nicht durch den Einschaltvorgang der Zündendstufen, sondern durch deren Abschaltvorgang festgelegt.

Zu 5

In der Phase, in der die Primärseite 32 der Zündspule 31 bei eingeschaltetem Zünddarlington 54 auf dem Potential der transformierten Brennspannung liegt, bleibt der npn-Darlington 56 stromlos, weil der Kurzschlusstransistor 61 durch die Ansteuerung des Zünddarlingtons 54 aktiviert wird.

Zu 6

Da die beiden Zünddarlingtons 34 und 54 ausgeschaltet sind, sind auch die bei­ den Kurzschlusstransistoren 41 und 61 stromlos. Der npn-Darlington 56 wird über den Basis-Kollektor-Widerstand 57 angesteuert, so dass der Strom von der Pri­ märseite 52 der Zündspule 51 über den eingeschalteten npn-Darlington 56 und die Inversdiode 40 des npn-Darlingtons 36 in die Primärseite 32 der Zündspule 31 fließt. Die Klammerspannung des Zünddarlingtons 54 wird gegenüber der trans­ formierten Brennspannung der Zündspule 31 solange überhöht, bis der Span­ nungsabfall am Basis-Kollektor-Widerstand 57 so groß ist, dass der npn-Darling­ ton 56 durchgesteuert wird. Die Spannungsüberhöhung zwischen den beiden Pri­ märseiten 32 und 52 der Zündspulen 31 und 51 entsteht zum einen durch den Spannungsabfall an der Inversdiode 40, typischerweise 1,5 V bei 10 A. Zum ande­ ren wird der npn-Darlington 56 soweit aktiv betrieben, bis er über den Basis-Kol­ lektor-Widerstand 57 genügend Basisstrom bekommt, um den fließenden Primär- Strom übernehmen zu können. Zur Verringerung dieses Spannungsabfalls können zum einen mehrere Brunnenwiderstände parallel geschaltet werden. Zum anderen kann für eine ausreichende Emitterfläche des npn-Darlingtons 56 zur Erhöhung der Darlingtonverstärkung gesorgt werden. Die Klammerspannung des Zünddar­ lingtons 54 muss auf einem solch niedrigen Niveau, möglichst unter 40 V, liegen, dass auf der Sekundärseite 53 der Zündspule 51 kein Zündfunke entsteht. Hier sind dieselben Bedingungen wie beim Ruhestromabschalten zu erfüllen. Wenn dieselbe Paarung der Spulen-Zünddarlington-Kombinationen wie bei der Doppel­ spulenzündung gewählt wird, zündet ein eventuell entstehender Funken in das ausströmende Abgas und führt nicht zur Zerstörung des Motors.

Zu 7

Nach Beendigung der Brennphase gehen beide Primärseiten 32 und 52 wieder auf 14 V, und der Querstrompfad vom npn-Darlington 56 zum npn-Darlington 36 wird wieder stromlos.

In Fig. 10 ist die Konstruktion eines Brunnenwiderstands 70 (J-FET) mit vereng­ tem Querschnitt dargestellt, wie er als Basis-Kollektor-Widerstand 37 bzw. 57 bei der in Fig. 8 dargestellten Schaltungsanordnung zum Einsatz kommt. Der Brun­ nenwiderstand 70 ist hier in Form eines Lochs in einer π-Diffusion 71 in einem hochohmigen n--Zündersubstrat 72 von beispielsweise 60 Ωcm realisiert. Zur Ver­ besserung des ohmschen Anschlusswiderstands ist in das Kontaktloch eine n+- Diffusion 73 gelegt. Auf der Substratrückseite befindet sich eine ca. 160 µm dicke n+-Anschlussdiffusion 74. Der Verlauf der Raumladungszone 75 ist gestrichelt dargestellt. Sie dehnt sich mit zunehmender Spannung zwischen dem p+-An­ schluss 76 der π-Diffusion 71 und der Substratrückseite lateral in dem Loch in der π-Diffusion 71 aus, bis der Stromkanal ganz unterbrochen ist. Die Ausdehnung der Raumladungszone 75 als Funktion der Spannung und des spezifischen Wider­ stands des Substratmaterials lässt sich mit folgender Formel beschreiben:

D(µm) = (ρ(Ωcm) U(V) × 0,27)1/2

Die Abklemmspannung ist erreicht, wenn die Breite der Raumladungszone dem halben Kanaldurchmesser entspricht. Der Kanalwiderstand ohne angelegte Span­ nung kann abgeschätzt werden, wenn man nur einen vertikalen Stromverlauf an­ nimmt. In der nachfolgenden Tabelle ist der Kanaldurchmesser aus unterschiedli­ chen Kanalwiderständen ohne angelegte Spannung bestimmt worden.

Für eine Kanallänge von 60 µm und ρ = 60 Ωcm ergeben sich:

Der wahre Kanalwiderstand ist kleiner, da unter der π-Diffusion 71 mit einem Stromausbreitungseffekt zu rechnen ist. Der wahre Kanalwiderstand liegt daher etwa 60% bis 70% unter dem Wert des berechneten vertikalen Kanalwiderstands.

Für die Ansteuerung der npn-Darlingtons 36 und 56 in der in Fig. 8 dargestellten Schaltungsanordnung ist ein möglichst geringer Brunnenwiderstand als Basis- Kollektor-Widerstand 37 bzw. 57 wünschenswert. Dies lässt sich dadurch errei­ chen, dass in der π-Diffusion 71 kein rundes sondern ein längliches, streifenförmi­ ges Loch vorgesehen wird. Durch die Streifenbreite wird die Größe der Abklemm­ spannung bestimmt, während durch das Verhältnis der Streifenlänge zur Streifen­ breite der Reduktionsfaktor des Brunnenwiderstands 70 gegenüber den in der voranstehenden Tabelle angegebenen Werten bestimmt wird. Auf diese Weise lassen sich um den Faktor 10 kleinere Widerstandswerte realisieren, als in der Tabelle angegeben.

Claims (28)

1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern und Ben­ zindirekteinspritzung,
wobei jedem Zylinder mindestens eine Zündspule (1) zugeordnet ist,
wobei die Primärseite (2) dar Zündspule (1) über einen Zündschalter (4) ge­ schaltet wird, der über einen Mikroprozessor angesteuert wird, und
wobei an der Sekundärseite (3) der Zündspule (1) eine Zündkerze (5) ange­ schlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zündspule (1)eine externe Spannung zur Verlängerung der Fließzeit des Sekundärstroms zuschaltbar ist.
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ex­ terne Spannung an der Primärseite (2) der Zündspule (1) zuschaltbar ist.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsspannungsquelle, insbesondere eine 42-Volt-Spannungsquelle, als externe Spannung zuschaltbar ist.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfs­ spannungsquelle über einen High-Side-Schalter in Verbindung mit einem npn- Schalttransistor (11) zuschaltbar ist.
5. Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der High- Side-Schalter einen pnp-Darlington (8) oder einen n-MOSFET als High-Side- Schalttransistor zum Schalten der Hilfsspannungsquelle umfasst.
6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der High-Side- Schalter einen pnp-Darlington (8) als High-Side-Schalttransistor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Kollektor-Strecke des pnp-Darlingtons (8) mit einer Zenerdiode (9), vorzugsweise mit einer 50-Volt-Zenerdiode, geklammert ist.
7. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Zündschalter in Form eines der Primärwicklung der Zündspule vorgeschalteten Zündtransistors, insbesondere eines Zünddarlingtons (4) oder eines IGBTs realisiert ist, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Kollektor des High-Side-Schalttransistors (8) und den Kol­ lektor des Zündtransistors (4) ein Entkoppelelement geschaltet ist und
dass das Entkoppelelement in Form einer Entkoppeldiode (10) mit der Eigen­ schaft einer Zenerdiode realisiert ist, wobei die Zenerspannung größer ist als die maximale Klammerspannung des Zündtransistors (4).
8. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, dass der High-Side-Schalttransistor (8) in einen Ansteuerkreis in Bipolar- CMOS-DMOS(BCD)-Technik integriert ist.
9. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Entkoppelelement (10) in den Zündtransistor (4) integriert ist.
10. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, dass die Einschaltdauer des High-Side-Schalters so gewählt ist, dass sie mit dem Ende der ersten Brennphase der Zündkerze (1) überlappt und kurz vor dem Nulldurchgang des Brennstroms in der zweiten Brennphase endet, so dass der Brennstrom anschließend in der Inversbrennphase von negativen Stromwerten auf Null abklingen kann.
11. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Einschaltdauer des High-Side-Schalters je nach Anwender­ wunsch im Wesentlichen gleich Null gewählt wird und in kritischen Zündersitua­ tionen hochgefahren werden kann, so dass sich die Gesamt-Brenndauer der Zündkerze (1) aufgrund der damit gekoppelten Inversbrennzeit verlängert.
12. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ladestrom des Zündtransistors (4) so klein gewählt ist, dass ein Zünden noch sichergestellt ist und dass die Länge des nachfolgenden Brennvorgangs im wesentlichen von der Einschaltzeit des High-Side-Schalters bestimmt ist.
13. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab­ schaltspannung eines Hilfskreises mit einem Hilfsschalter und einer externen In­ duktivität als externe Spannung zuschaltbar ist.
14. Zündeinrichtung nach Anspruch 13, wobei der Zündschalter in Form eines der Primärwicklung (2) der Zündspule (1) vorgeschalteten Zünddarlingtons (4) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hilfsschalter in Form eines abschaltenden Hilfsdarlingtons (15) reali­ siert ist,
dass zwischen den Kollektor des Hilfsdarlingtons (15) und den Kollektor des Zünddarlingtons (4) ein Entkoppelelement geschaltet ist und
dass der Hilfsdarlington (15) der externen Induktivität (16) vorgeschaltet ist, die parallel zur Primärwicklung (2) der Zündspule (1) geschaltet ist.
15. Zündeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelelement in Form einer Entkoppeldiode (10) mit der Eigenschaft einer Zenerdiode realisiert ist, wobei die Zenerspannung größer ist als die maximale Klammerspannung des Zünddarlingtons (4).
16. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die externe Induktivität (16) auf die Primärseite (2) der Zündspule (1) gewickelt ist, so dass sie mit der Primärwicklung (2) der Zündspule (1) parallel geschaltet ist und einen gemeinsamen +-Anschluss mit der Primärwicklung (2) hat und der zweite Anschluss der externen Induktivität (16) mit dem Kollektor des Hilfsdarlingtons (15) verbunden ist, während der zweite Anschluss der Primär­ wicklung (2) mit dem Kollektor des Zünddarlingtons (4) verbunden ist.
17. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Hilfsdarlington (15) zeitlich so angesteuert wird, dass seine Abschaltphase mit dem Ende des vom Zünddarlington (4) verursachten Brennstroms auf der Sekundärseite (3) der Zündspule (1) zusammenfällt.
18. Zündeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei unterschiedlichen Zylindern zugeordnete Zündspulen (31, 51) über ihre Zündschalter (34, 54) für die Primärseite (32, 52) miteinander verschaltet sind, so dass immer wenn mit einer der beiden Zündspulen (31 oder 51) ein Zündfunken erzeugt wird, d. h. diese Zündspule (31 oder 51) aktiv ist, die jeweils andere Zünd­ spule (51 oder 31), die in dieser Phase inaktiv ist, zusammen mit ihrem Zünd­ schalter (54 oder 34) als Hilfskreis zur Erzeugung einer externen Spannung zu­ schaltbar ist, so dass jeder der beiden Zündschalter (34 und 54) wechselweise als Zünder oder als Nachlader dient.
19. Zündeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zylinder der jeweils inaktiven Zündspule (31 oder 51) in der Ausströmphase befin­ det.
20. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Zünd­ schalter jeweils in Form eines der Primärwicklung (32, 52) der Zündspule (31, 51) vorgeschalteten Zünddarlingtons (34, 54) realisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem der beiden Zünddarlingtons (34, 54) jeweils ein zwei- oder dreistu­ figer npn-Darlington (36, 56) verschaltet ist, so dass der Kollektor jedes der beiden Zünddarlingtons (34, 54) mit dem Kollektor des zugeordneten npn-Darlington (36, 56) auf gleichem Potential liegt und dass die Emitter der beiden npn-Darlingtons (36, 56) vorzugsweise über Steckerleitungen miteinander verbunden sind.
21. Zündeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die npn- Darlingtons (36, 56) monolithisch integriert sind.
22. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die npn-Darlingtons (36, 56) jeweils mit einem Treiber (38, 58) ver­ schaltet sind und dass die npn-Darlingtons (36, 56) jeweils über einen Brunnenwiderstand (37, 57) vom Typ J-FET angesteuert werden, der in die Basis-Kollektor- Strecke des zugeordneten Treibers (38, 58) geschaltet ist.
23. Zündeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Brunnenwiderstände (37, 57) monolithisch integriert sind.
24. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Brunnenwiderstände (37, 57) so ausgelegt sind, dass deren Kanalwiderstand bei hohen Spannungen, d. h. bei hohen Klammerspannungen, sehr hochohmig wird, so dass sich der jeweilige npn-Darlington (36, 56) bei diesen Spannungen ausschaltet.
25. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Brunnenwiderstände (37, 57; 70)) jeweils in Form eines strei­ fenförmigen Lochs in einer π-Diffusion (71) in einem hochohmigen Zündersubstrat (72) realisiert sind, wobei die Abklemmspannung jedes Brunnenwiderstandes (70) durch die Streifenbreite definiert ist.
26. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekenn­ zeichnet, dass für jeden npn-Darlington (36, 56) ein Kurzschlusstransistor (41, 61) vorgesehen ist, dessen Kollektor mit der Leistungsbasis des zugeordneten npn- Darlingtons (36, 56) verbunden ist, während der Emitter des Kurzschlusstran­ sistors (41, 61) auf Masse liegt und die Basis des Kurzschlusstransistors (41, 61) über einen Schutzwiderstand (42, 62) und eine Diode (43, 63) mit der Ansteue­ rung (25, 26) des zugeordneten Zünddarlingtons (34, 54) verbunden ist.
27. Zündeinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die An­ steuerleitungen der beiden Kurzschlusstransistoren (41, 61) am Kathodenpunkt der beiden Dioden (43, 63) miteinander verbunden sind.
28. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in die Emitter-Kollektor-Strecke der npn-Darlingtons (36, 56) jeweils eine Inversdiode (40, 60) geschaltet ist und dass das Öffnen des Querpfades zwi­ schen den Primärseiten (32, 52) der beiden Zündspulen (31, 51) durch Anschalten eines der beiden npn-Darlingtons (36 oder 56) über die transformierte Brennspan­ nung des gezündeten Zweiges und Fließen des Stroms über die Inversdiode (60 oder 40) des anderen npn-Darlingtons (56 oder 36) dann erfolgt, wenn keiner der beiden Zünddarlingtons (34, 54) angesteuert wird.
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