DE10113189A1

DE10113189A1 - Mehrfachladungszündsystem mit Verbrennungsrückkopplung zum Beenden

Info

Publication number: DE10113189A1
Application number: DE10113189A
Authority: DE
Inventors: John W Boyer; Jun Raymond O Butler; Scott B Kesler; Daniel J O'connor
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2001-10-18
Also published as: US6367318B1

Abstract

Ein Zündsystem (10) für einen Verbrennungsmotor (12) umfaßt eine Zündspule (14), die mit einer Zündkerze (22) in einem Brennraum des Motors (12) gekoppelt ist, und einen Schalter (20), der auf ein Zündsteuersignal (V¶1¶) anspricht, um zu veranlassen, daß ein Primärstrom durch eine Primärwicklung (16) der Zündspule (14) fließt. Eine Steuerschaltung (28) ist derart ausgebildet, um das Zündsteuersignal (V¶1¶) so zu erzeugen, um eine Vielzahl von Funken an der Zündkerze (22) während eines Verbrennungsereignisses in dem Zylinder zu erzeugen. Eine Verbrennungsdetektionsschaltung (30) in erfassender Beziehung mit dem Verbrennungszylinder ist derart ausgebildet, um ein Verbrennungsdetektionssignal (33) zu erzeugen, wenn eine Verbrennung auftritt. Die Steuerschaltung (28) ist ferner derart ausgebildet, um die Erzeugung des Zündsteuersignales (V¶1¶) während des Verbrennungsereignisses in Ansprechen auf das Verbrennungsdetektionssignal (33) zu beenden, wodurch der Mehrfachladevorgang beendet wird, wenn kein Bedarf für weitere Funken mehr besteht. Damit wird ein unnötiger Verschleiß der Zündkerze (22) vermieden.

Description

IN VERBINDUNG STEHENDE ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung nimmt die Vorteile der ebenfalls anhängigen U.S. An meldung mit der Seriennummer 09/328,747 in Anspruch, die am 9. Juni 1999 eingereicht (Docket Nr. H-204,093) und hier vollständig durch Be zugnahme eingeschlossen ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System zur Steuerung ei ner Zündung in einem Verbrennungsmotor und insbesondere ein System, das derart ausgebildet ist, daß ein sich wiederholender Funke zur Zün dung erzeugt werden kann, der auf Grundlage einer Rückkopplungsinfor mation betreffend den Verbrennungszustand beendet wird.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

In der Zündtechnik sind viele Untersuchungen auf Systeme zur Erzeu gung mehrfacher Funkenereignisse während der Verbrennung gerichtet worden. Derartige Systeme werden manchmal als "Mehrfachlade"-Systeme bezeichnet. Derartige Zündsysteme sehen eine Folge von Funkenunterbre chungen vor, um eine Zündung eines brennbaren Luft-/Kraftstoff- Gemisches sicherzustellen, das in einen Zylinder eines Verbrennungsmo tors eingeführt wird, wie in dem von Boyer eingereichten U. S. Patent mit der Nr. 5,014,676 gezeigt ist. Boyer offenbart ein System, das derart aus gebildet ist, um eine Serie von Funken zur Erhöhung der Anzahl von Zündereignissen und daher der Wahrscheinlichkeit einer Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches durch Verlängerung bzw. Vergrößerung der für die Verbrennung verfügbaren Zeit und Gesamtenergie vorzusehen. Boyer offenbart eine Zündspule, die einer Anfangsladung (d. h. Anfangs verweilzeit) unterliegt, in der ein Primärstrom in eine Primärwicklung der Zündspule eingeführt wird. Auf die Anfangsverweilzeit folgt unmittelbar eine Anfangsentladung der Zündspule, bei der sich ein Sekundärstrom in einer Sekundärwicklung derselben über eine Zündkerze entlädt, um einen ersten Funken zu erzeugen. Es folgen nachfolgende Wiederaufladeinter valle (d. h. nachfolgende Verweilzeitperioden) begleitet durch jeweilige Entladeintervalle (d. h. Funkenereignisse). Die Anzahl von erzeugten Fun ken ist allgemein durch eine vorbestimmte Betriebsstrategie bestimmt (beispielsweise eine fixierte Anzahl von Funken oder die größte Anzahl von Funken, die eingeleitet werden können, bevor das Ende eines vorbe stimmten Motordrehwinkels erreicht ist). Jedoch weisen bisherige Metho den, wie beispielsweise das von Boyer offenbarte System, Nachteile auf.

Ein Nachteil betrifft einen unnötigen Zündkerzenverschleiß infolge zusätz licher Funkenereignisse, nachdem die Verbrennung bereits begonnen hat. Ein anderer Nachteil betrifft die unnötige Lieferung von Energie an den Brennraum bei bestimmten Betriebsbedingungen (beispielsweise über zu sätzliche Funken, wenn die Verbrennung bereits über frühere Funken be gonnen worden ist). Die aus diesen Nachteilen resultierenden Vorbehalte haben die Akzeptanz von Zündsystemen mit Mehrfachladung in gewissem Maße behindert, die jedoch viele Vorteile aufweisen, wie beispielsweise ei ne verbesserte Einleitung der Verbrennung insbesondere unter weniger idealen Verbrennungsbedingungen.

Es ist auch bekannt, ein System zur Bestimmung eines Verbrennungszu standes in einem Verbrennungsmotor zu schaffen, wie durch das U.S. Patent mit der Nr. 5,866,808 von Ooyabu et al. gezeigt ist. Ooyabu et al. offenbart eine Vorrichtung zur Detektion eines Verbrennungsniveaus durch Erfassung eines Ionenstrompegels.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Zündsteuersystem, das einen sich wiederholenden Funken in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors erzeugt und einen oder mehrere der oben beschriebenen Nachteile mini miert oder beseitigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Zündsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die in An spruch 1 dargelegten Merkmale gekennzeichnet.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zündsystem zu schaffen, das zum Gebrauch bei der Erzeugung sich wiederholender Fun ken geeignet ist und die Anzahl unnötiger Funkenereignisse minimiert oder beseitigt, um einen Zündkerzenverschleiß zu verringern.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nur die Energie menge zu liefern, die erforderlich ist, um eine Verbrennung zu starten.

Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Er findung werden durch ein Zündsystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein Mehr fachladevorgang (d. h. ein sich wiederholender Funke während des Zün dens eines Zylinders) beendet wird, wenn die Verbrennung begonnen hat und zu einem vordefinierten Niveau fortgeschritten ist, wie durch eine Verbrennungsdetektionsschaltung bestimmt wird. Dieses Merkmal der Beendigung beseitigt unnötige Funkenereignisse, wodurch der Zündker zenverschleiß verringert wird. Zusätzlich existiert, da der Mehrfachlade vorgang beendet wird, wenn eine Verbrennung detektiert wird, keine un nötige Lieferung von Energie an den Brennraum über das hinaus, was zur Einleitung einer Verbrennung eines in die Kammer eingeführten Luft- /Kraftstoff-Gemisches erforderlich ist.

Ein Zündsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Gebrauch mit einem Verbrennungsmotor ausgebildet. Das Zündsystem umfaßt eine Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, die mit einer Zündkerze in einem Brennraum des Motors gekoppelt ist. Das Sy stem umfaßt ferner einen Schalter, der auf ein Zündsteuersignal an spricht, um zu bewirken, daß ein Primärstrom durch die Primärwick lungsschaltung fließt. Das System umfaßt auch eine Steuerschaltung, die derart ausgebildet ist, um das Zündsteuersignal zu bilden und somit eine Vielzahl von Funken an der Zündkerze während eines Verbrennungs ereignisses in dem Zylinder zu erzeugen. Das Zündsystem umfaßt ferner eine Verbrennungsdetektionsschaltung, die in erfassender Beziehung zu dem Verbrennungszylinder angeordnet ist. Die Verbrennungsdetektions schaltung ist derart ausgebildet, um ein Verbrennungsdetektionssignal zu erzeugen, wenn eine Verbrennung begonnen hat und zu einem vorge wählten Niveau fortgeschritten ist. Vorteilhafterweise ist die Steuerschal tung ferner derart ausgebildet, um das Zündsteuersignal zu beenden und damit weitere Funkenereignisse in Ansprechen auf das Verbrennungsde tektionssignal zu verhindern.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den aus der folgenden nur beispielhaften, detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlicher.

ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG

Fig. 1 ist eine vereinfachte Ansicht eines schematischen Block schaubildes eines Zündsystemes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine vereinfache Ansicht eines schematischen Blockdia grammes, das detaillierter eine in Fig. 1 in Blockform ge zeigte Verbrennungsdetektionsschaltung zeigt; und

Fig. 3A-3F sind vereinfachte Ansichten von Zeitablaufschaubildern entsprechend dem Betrieb der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Zeichnungen sind in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen zur Be zeichnung identischer Komponenten verwendet. Fig. 1 zeigt ein Zündsy stem 10 zur Steuerung eines sich wiederholenden Funkens in einem Ver brennungsmotor 12. Das System 10 umfaßt eine Zündspule 14 mit einer Primärwicklung 16 und einer Sekundärwicklung 18, einen Schalter 20, eine Zündkerze 22 mit einer ersten Elektrode 24 und einer zweiten Elek trode 26, eine erste Steuerschaltung 28 und eine Verbrennungsdetekti onsschaltung 30. Fig. 1 zeigt ferner eine zweite Steuerschaltung, wie bei spielsweise ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) 32.

Vor der detaillierten Beschreibung des Systemes 10 in Verbindung mit den Zeichnungen wird die durch die vorliegende Erfindung gebildete Steuerung allgemein beschrieben. Ein Schlüsselnachteil herkömmlicher Mehrfachladesysteme betrifft die Erzeugung von Funken, nachdem die Verbrennung eingeleitet worden ist und weiter fortschreitet, was einen unnötigen Zündkerzenverschleiß zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Zündsystem mit Mehrfachladung mit einer Rückkopplung von einem Verbrennungs-/Fehlzündungsdetektionssystem bezüglich des Ver brennungszustandes. Diese Verbrennungszustandsinformation wird, wenn sie als eine zufriedenstellende Verbrennung interpretiert wird, dazu verwendet, den Mehrfachladevorgang zu beenden (d. h. die Erzeugung von Funken während der Zündung eines einzelnen Zylinders zu unterbre chen). Dies wird aufgrund dessen durchgeführt, daß zusätzliche Energie, die ansonsten durch weitere Funkenbildung beigesteuert würde, in dem Verbrennungszylinder nicht erforderlich ist.

Wie in Fig. 1 ferner gezeigt ist, kann ein Motor 12 von dem Typ sein, der ein Direktzündsystem zur Einleitung einer Verbrennung aufweist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist eine Zündspule pro Zündkerze 22 vorgesehen.

Die Zündspule 14 ist derart ausgebildet, um als ein selektiv ansteuerbarer spannungserhöhender Wandler zu funktionieren. Ein Ende, wie beispiels weise das obere Seitenende der Primärwicklung 16 ist mit einer Versor gungsspannung verbunden, die durch eine Energieversorgung wie bei spielsweise eine Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) geliefert wird und nach folgend in den Zeichnungen mit "B+" bezeichnet ist. Die Versorgungs spannung B+ kann nominell in etwa 12 Volt betragen. Ein zweites Ende der Primärwicklung 16 ist gegenüberliegend dem oberen Seitenende mit dem Schalter 20 verbunden. Ein erstes Ende der Sekundärwicklung 18, nämlich das obere Seitenende, ist mit der Zündkerze 22 gekoppelt. Ein zweites Ende der Sekundärwicklung 18 gegenüberliegend dem oberen Seitenende, nämlich das untere Seitenende, ist durch eine nachfolgend detaillierte beschriebene Schaltung mit einem Masseknoten verbunden. Die Primärwicklung 16 und die Sekundärwicklung 18 sind auf eine vorbe stimmte Art und Weise aufeinander abgestimmt, wie in der Technik be kannt ist.

Der Schalter 20 ist vorgesehen, um die Primärwicklung 16 gemäß einem Zündsteuersignal, das mit V₁ bezeichnet ist und durch die erste Steuer schaltung 28 erzeugt wird, selektiv mit Masse zu verbinden. Eine derartige Verbindung über das Schließen des Schalters 20 bewirkt, wie in der Tech nik allgemein bekannt ist, daß ein Primärstrom I_p durch die Primärwick lung 16 fließt. Selbstverständlich wird, wenn das Zündsteuersignal V₁ unterbrochen (abgeschaltet) wird, der Schalter 20 geöffnet und der Pri märstrom I_p unterbrochen, wodurch über den Zündkerzenspalt ein Funke erzeugt wird. Der Schalter 20 ist in Fig. 1 als ein Isolierschicht-Bipolar transistor (IGBT) gezeigt. Es sei jedoch zu verstehen, daß eine derartige Darstellung nur beispielhaft und nicht beschränkender Natur ist. Der Schalter 20 kann alternative herkömmliche Komponenten umfassen, wie in der Technik bekannt ist.

Die Spule 14 und der Schalter 20 definieren zusammen das Mittel zur se lektiven Speicherung von Energie vorzugsweise in einer vorbestimmten Menge und zur anschließenden Übertragung der gespeicherten Energie an die Zündkerze 22.

Die Zündkerze 22 ist in einem Motor 12 in der Nähe eines Zylinders des selben angeordnet und derart ausgebildet, um über einen durch beab standete Elektroden 24, 26 definierten Spalt einen Funken zu erzeugen. Das Funkenereignis wird, wie allgemein in der Technik bekannt ist, zur Zündung eines in den Zylinder eingeführten Luft- und Kraftstoff- Gemisches vorgesehen. Während des Funkenereignisses fließt ein Fun kenstrom über Zündkerzenelektroden 24, 26. Zusätzlich ist die Zündkerze 22 so ausgebildet, daß, wenn sie durch die "Auslöse"-Spannung der Spule 14 unter Vorspannung gesetzt ist, ein Ionenstrom, der in Fig. 1 mit I_ION bezeichnet ist, über die Elektroden 24, 26 geleitet wird. Die "Auslöse"- Spannung ist eine positive Spannung, die während des Ladens der Zünd spule 14 über den Zündkerzenspalt erzeugt wird. Die Größe des Ionen stromes gibt einen Verbrennungszustand an, wie beispielsweise eine Ver brennung und/oder eine Fehlzündung. Je größer der Ionenstrom ist (d. h. infolge dessen, daß aus der Verbrennung mehr in dem Zylinder vorhande ne ionisierte Moleküle entstehen), um so vollständiger ist die Verbren nung.

Die Steuerschaltung 28 ist so ausgebildet, um das Zündsteuersignal V₁ zu erzeugen und damit den Schalter 20 zu öffnen und zu schließen, um ab wechselnd zu bewirken, daß ein Primärstrom I_p durch die Primärwicklung 16 fließt und daß der Primärstrom I_p unterbrochen wird, um einen Fun ken zu erzeugen. Die Steuerschaltung 28 implementiert auch eine Mehr fachladezündsteuerstrategie, die die Erzeugung des Zündsteuersignales V₁ steuert, um so den Primärstrom während eines einzelnen Verbrennungs ereignisses wiederholt zu unterbrechen, wodurch an der Zündkerze 22 in dem Zylinder des Motors 12 mehrere Funken erzeugt werden. Die Steuer schaltung 28 ist ferner derart ausgebildet, um das Zündsteuersignal zu unterbrechen (d. h. abzuschalten), wenn ein Verbrennungsdetektionssignal erzeugt ist. Dies dient dazu, den Mehrfachladevorgang von System 10 zur Zündung des bestimmten Zylinders zu beenden. Demgemäß werden keine unnötigen Funken erzeugt.

Die Steuerschaltung 28 erzielt diese und andere Funktionen in Anspre chen auf ein Verbrennungsdetektionssignal 33, das von der Verbren nungsdetektionsschaltung 30 vorgesehen wird und das durch Gatter 31 invertiert wird. Zusätzliche Eingangssignale zu der Steuerschaltung 28 umfassen ein erstes elektronisches Zündeinstellungssignal 34 (EST- Signal) und ein Mehrfachladeaktivierungssignal 36 (MC ENABLE-Signal), wobei beide von dem PCM 32 abstammen. Das PCM 32 ist derart ausge bildet, um das EST-Signal 34 und das MC ENABLE-Signal 36 gemäß einer vorbestimmten Betriebsstrategie basierend auf einer Vielzahl von Motor betriebsparametereingängen zu erzeugen, die in der Technik bekannt sind. Beispielsweise bestimmt bei der veranschaulichten Ausführungsform das PCM 32 die anfängliche Ladezeit (beispielsweise Dauer des EST- Signales) und den relativen Zeitpunkt (relativ zu einem oberen Todpunkt des Zylinders), zu dem der anfängliche Funke auftritt. Zusätzlich be stimmt das PCM 32 auch die Nenndauer des Mehrfachladevorganges (beispielsweise Dauer des MC ENABLE-Signales), die so ausgewählt sein kann, daß sie basierend auf einem vorbestimmten Stellungswinkel des Kolbens relativ zu dem oberen Todpunkt endet. Das PCM 32 kann auch bestimmen, wann die Mehrfachladung insgesamt aktiviert werden soll.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfaßt die Steuerschaltung 28 eine Schaltung 38 zur Erzeugung eines zweiten EST-Signales (eines Mehrfachlade-EST-Signales - MC EST) 40, eine Primärstrombegrenzungs schaltung 42, ein Primärstromerfassungselement 44, eine Diode 46, ein Sekundärstromerfassungselement 48, eine Primärstromauslöseschaltung 50 und eine Sekundärstromauslöseschaltung 52.

Die Schaltung 38 sieht das Mittel zur Ausgabe des Zündsteuersignales dadurch vor, daß das EST-Signal 34 und das MC EST-Signal 40 in zeitlich abgestimmter Beziehung zueinander während des Mehrfachladeintervalles kombiniert werden. Das Mehrfachladeintervall entspricht der Dauer des MC ENABLE-Signales 36. Die Schaltung 38 kann bei der veranschaulich ten Ausführungsform ein logisches UND-Gatter 54 mit zwei Eingängen, ein Flip-Flop 56 vom RS-Typ, ein logisches UND-Gatter 58 mit vier Ein gängen, ein logisches ODER-Gatter 60 mit zwei Eingängen und eine Schaltung 62 für minimale "AUS"-Zeit mit einem Kondensator 64 und ei nem Widerstand 66 umfassen.

Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt das UND-Gatter 54 und das Flip- Flop 56 die Eingangslogik von Schaltung 38, die eine Anzahl von Be triebsmoden aufweist. Ein erster Modus ist vorhanden, wenn das MC EN ABLE-Signal low ist. Das MC ENABLE-Signal 36 ist ein aktives High- Signal und ist angeschaltet, wenn das EST-Signal 34 abgeschaltet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bleibt MC ENABLE während der anfänglichen Ladung der Spule 14 (d. h. wenn EST high wird) bei low. Dies hat zur Folge, daß das UND-Gatter 54 einen logischen Low-Pegel ausgibt, der seinerseits bewirkt, daß das UND-Gatter 58 auch einen logischen Low- Pegel ausgibt. Daher hängt der Ausgang des ODER-Gatters 60 aus schließlich von dem EST-Signal 34 ab, wenn MC ENABLE low ist. Wäh rend der aktiven High-Pegelanschaltung des EST-Signales 34 ist das Flip- Flop 56 "GESETZT", da das EST-Signal 34 an einen S-Eingang des Flip- Flops 56 angelegt ist. Demgemäß wird ein Ausgang des Flip-Flops 56 in einen logischen High-Zustand gebracht und dort gehalten. Das invertierte Verbrennungsdetektionssignal COMBUSTIONDETECT ist anfänglich logisch low und wird nur high, wenn die Verbrennung an einem vorbestimmten Niveau auftritt. Demgemäß bleibt, da das COMBUSTIONDETECT-Signal an den R-Eingang ("RÜCKSETZ-Eingang") des Flip-Flops 56 angelegt ist, der logische High-Ausgang basierend auf dem EST-Signal 34 unbeeinflußt.

Die Front-End-Logik des UND-Gatters 54 und des Flip-Flops 56 weist auch einen zweiten Betriebsmodus auf, der vorkommt, wenn das MC EN ABLE-Signal high ist. Beispielsweise wird während der Anfangsphasen des Mehrfachladevorganges das EST-Signal low und das MC ENABLE-Signal wird high. Wenn dies geschieht, befinden sich beide Eingänge zu dem UND-Gatter 54 in einem logischen High-Zustand. Der Ausgang des UND- Gatters 54 ist daher auch ein logisches high, der als ein Eingang an das UND-Gatter 58 geliefert wird. Da das EST-Signal low ist, hängt nun, wenn MC ENABLE high wird, der Ausgang von dem ODER-Gatter 60 von dem Ausgang des UND-Gatters 58 ab, der seinerseits von seinen Eingängen abhängt.

Das UND-Gatter 58 empfängt vier Eingangssignale. Das erste Eingangs signal stammt von dem Ausgang eines UND-Gatters 54 und ist als GATED MC ENABLE-Signal bezeichnet. Das GATED MC ENABLE-Signal wird low, wenn einer der folgenden beiden Bedingungen auftritt: (i) eine Verbren nung wird detektiert oder (ii) das Mehrfachladeintervall endet. In jedem Fall dient das GATED MC ENABLE im logischen Low-Zustand dazu, den Mehrfachladevorgang zu beenden. Die zweiten und dritten Eingangs signale zu dem UND-Gatter 58 stammen von der Primärstromauslöse schaltung 50 bzw. der Sekundärstromauslöseschaltung 52. Diese Ein gangssignale steuern die Wiederauflade- und Entlade- (Funken)- Intervalldauern während des Mehrfachladevorganges. Das vierte Ein gangssignal zu dem UND-Gatter 58 ist ein Rückkopplungssignal, das dazu verwendet wird, eine minimale "AUS"-Zeit des Schalters 20 während des Mehrfachladevorganges zu definieren. Die Art und Weise, wie jeder der vier Eingänge erzeugt wird, ist unten detailliert beschrieben. Basierend auf den vier Eingängen erzeugt das UND-Gatter 58 das MC EST-Signal 40. Das ODER-Gatter 60 mit zwei Eingängen empfängt das EST-Signal 34 und das MC EST-Signal 40. Der Ausgang des ODER-Gatters 60 ist vorge sehen, um den Schalter 20 mittels einer Primärstrombegrenzungsschal tung 42 zu steuern.

Es wird nun beschrieben, wie jeder der vier Eingänge zu dem UND-Gatter 58 nun seinerseits erzeugt wird. Wie der oben erwähnte erste Eingang, wie oben beschrieben ist, wird anfänglich, nachdem MC ENABLE high wird, der Ausgang des UND-Gatters 54 auch high. Wenn das Verbrennungsde tektionssignal 33 erzeugt wird, wird das COMBUSTIONDETECT-Signal an den "RÜCKSETZ"-Eingang des Flip-Flops 56 angelegt, und dessen Aus gang wechselt zu einem logischen Low-Zustand. Dies hat zur Folge, daß das UND-Gatter 54 einen logischen Low-Pegel ausgibt, der an das UND- Gatter 58 geliefert wird.

Der oben beschriebene zweite Eingang zu dem UND-Gatter 58 wird durch Schaltung 50 erzeugt. Die Primärstromauslöseschaltung 50 wird während des Mehrfachladevorganges dazu verwendet, die Dauer der Ladung (oder "Wiederaufladung") der Spule 14 zu bestimmen. Die Schaltung 50 kann Widerstände 70, 72, 74, 76, einen Komparator 78 und einen Inverter 80 umfassen. Die Schaltung ist allgemein so ausgebildet, um ein logisches High-Signal an dem Ausgang des Inverter-Gatters 80 auszugeben, wäh rend der Pegel des Primärwicklungsstromes I_p kleiner als ein vorbe stimmter Referenzpegel ist. Jedoch ändert sich, wenn der Pegel des Pri märstromes, wie durch die Spannung über den Widerstand 44 angegeben ist, einen vorbestimmten Pegel (beispielsweise 10 Ampere) überschreitet, dann der Ausgang des Komparators 78 (zumindest zeitweilig), wodurch der Ausgang des Inverter-Gatters 80 von einem logischen High-Zustand zu einem logischen Low-Zustand geändert wird. Diese Zustandsänderung von high nach low hat zur Folge, daß das MC EST-Signal 40 deaktiviert oder unterbrochen wird. Es sei angemerkt, daß das Netzwerk aus Widerstän den 70, 72, 74 und 76 die Referenzspannung herstellt, die an den inver tierenden Eingang des Komparators 78 angelegt wird und mit der die Spannung über den Widerstand 44 verglichen wird. Der Widerstand 72 sieht auch die erforderliche Rückkopplung von dem Ausgang zu dem Ein gang des Komparators 78 vor. Die Elemente 70-80 können herkömmliche Komponenten umfassen, die in der Technik bekannt sind.

Der oben beschriebene dritte Eingang zu dem UND-Gatter 58 wird durch Schaltung 52 in Zusammenwirken mit einer Sekundärstromerfassungs anordnung erzeugt. Die Sekundärstromerfassungsanordnung umfaßt eine Diode 46 und ein Erfassungselement 48. Die Diode 46 ist derart ausgebil det, um einen Sekundärstrom (d. h. den Funkenstrom), der durch die Zündkerze 22 und die Sekundärwicklung 18 fließt, über einen Pfad zu Masse zu leiten. Die Diode 46 verhindert, daß Strom von der Masse durch das Erfassungselement 48 fließen kann, wenn infolge eines Schließens des Schalters 20 eine Vorspannung der Auslöse-Spannung an die Zündkerze 22 angelegt ist. Dies stellt sicher, daß der Ionenstrom I_ION nur von der Verbrennungsdetektionsschaltung 30 bezogen wird. Dies stellt eine ge naue Messung des I_ION-Stromes sicher. Die über den Erfassungswider stand 48 entwickelte Spannung ist proportional zu dem Pegel des Sekun därwicklungsstromes. Diese Spannung wird an eine Sekundärstromauslö seschaltung 52 geliefert.

Die Sekundärstromauslöseschaltung 52 wird während des Mehrfachlade vorganges dazu verwendet, die Dauer zu bestimmen, über die sich die Spule 14 entlädt. Die Schaltung 52 kann Widerstände 82, 84, 86, 88 und einen Komparator 90 umfassen. Die Schaltung 52 ist derart ausgebildet, um an dem Ausgang des Komparators 90 ein logisches Low-Signal auszu geben, solange der Pegel des Sekundärstromes einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet. Wenn der Sekundärstrom durch die Sekun därwicklung 18, wie durch die Spannung über den Widerstand 48 ange geben ist, auf die vorbestimmte Schwelle abnimmt, dann ändert sich der Ausgang des Komparators 90 von einem logischen Low-Zustand zu einem logischen High-Zustand, der an das UND-Gatter 58 geliefert wird. Die Zu standsänderung von low nach high hat zur Folge, daß das MC EST-Signal 40 für einen weiteren Mehrfachladevorgang aktiviert wird. Somit gibt, wenn kein Sekundärstrom (d. h. kein Funkenstrom) vorhanden ist, die Schaltung 52 genauso ein logisches high aus. Die Widerstände 82, 84, 86 und 88 sind so ausgebildet, um sowohl eine Referenzspannung herzustel len, die an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 90 angelegt wird, als auch, um die erforderliche Rückkopplung für die in Fig. 1 ge zeigte Konfiguration zu schaffen. Die Elemente 82-90 können herkömmli che Komponenten umfassen, die in der Technik gut bekannt sind.

Der oben beschriebene vierte Eingang zu dem UND-Gatter 58 wird durch Schaltung 62 erzeugt. Eine Schaltung 62 für minimale "AUS"-Zeit stellt ein minimales "AUS"- oder Spulenentladeintervall während des Mehr fachladevorganges sicher. Die Schaltung 62 empfängt den Ausgang des ODER-Gatters 60 als einen Eingang und erzeugt ein "AUS"-Zeitsignal als einen Ausgang, der direkt dem UND-Gatter 58 zugeführt wird. Es wird an genommen, daß der Kondensator 64 während der Anschaltung des elek tronischen Zündeinstellungssignales 34 (EST-Signal) infolge einer Span nung im logischen High-Zustand auf beiden Seiten des Kondensators 64 anfänglich entladen wird. Die Spannung an dem Knoten, der dem Kon densator 64 und dem Widerstand 66 gemeinsam ist, befindet sich daher im wesentlichen auf einem logischen High-Spannungspegel. Der logische High-Zustand wird an das UND-Gatter 58 geliefert.

Wenn der Ausgang des ODER-Gatters 60 low wird (d. h. Anweisung für den Schalter 20 zum "AUS"-Schalten) wird jedoch der Spannungspegel an dem Knoten, der dem Kondensator 64 und dem Widerstand 66 gemeinsam ist, geerdet. Anschließend steigt die Spannung mit der Zeit gemäß expo nentieller Beziehungen wieder an, die durch die Kapazitäts- und Wider tandswerte des Kondensators 64 bzw. des Widerstandes 66 definiert sind. Der logische Low-Zustand an dem gemeinsamen Knoten wird dem UND- Gatter 58 zugeführt, wodurch der Ausgang des UND-Gatters 58 in einem logischen Low-Zustand beibehalten wird, der den Schalter 20 "AUS" hält. Nach einer vorbestimmten minimalen "Aus"-Zeit steigt die Spannung an dem gemeinsamen Knoten auf einen solchen Pegel, um als ein logischer High-Zustand wirken zu können, der an das UND-Gatter 58 geliefert wird. An diesem Punkt hängt der Ausgang des UND-Gatters 58 von seinen an deren Eingangssignalen und insbesondere von dem Eingang von der Se kundärstromauslöseschaltung 52 ab. Die Schaltung 62 für die minimale "AUS"-Zeit stellt sicher, daß der Schalter 20 für eine fest eingestellte Zeit ausgeschaltet beibehalten wird, bevor eine Wiederaufladung der Spule 14 begonnen wird. Beispielsweise kann ein Kurzschluß an Zündkerze 22 oder eine durch Kohlenstoff schadhafte Zündkerze eine sehr schnelle Entla dung der Spule 14 bewirken. Die Schaltung 62 verhindert eine Wieder aufladung/ Entladung mit hoher Frequenz, die allgemein unerwünscht ist, durch Beibehaltung einer minimalen "AUS"-Zeit.

Die Steuerschaltung 28 umfaßt auch eine Primärstrombegrenzungs schaltung 42. Die Schaltung 42 ist so ausgebildet, um das Zündsteuersi gnal V₁ zu ändern, wenn eine Primärstromgrenze erreicht worden ist, wie durch Element 44 bestimmt wird. Bei der veranschaulichten Ausfüh rungsform umfaßt das Primärstromerfassungselement 44 einen Wider stand mit einem vorbestimmten Widerstandswert. Die über den Wider stand 44 entwickelte Spannung ändert sich als Funktion des Pegels des durch diesen fließenden Primärstromes. Das Zündsteuersignal V₁ wird so geändert, um den Primärstrom im wesentlichen an der Primärstromgrenze (beispielsweise 8A, 10A, etc.) zu halten oder beizubehalten. Bei einer Ausführungsform betrifft der Schritt zur Änderung die Verringerung der Spannung des Signales V₁, das an dem Schalter 20 angelegt ist. Die Pri märstrombegrenzungsschaltung 42 kann daher eine Schaltung umfassen, die in der Technik bekannt und derart ausgebildet ist, um die erfaßte Spannung mit einer Referenzspannung zu vergleichen und in Ansprechen darauf das Zündsteuersignal V₁ zu verringern oder abzusenken, das für das Gatter des Schalters 20 bestimmt ist.

Es sei zu verstehen, daß, wenn der Ausgang des ODER-Gatters 60 in ei nem logischen High-Zustand ist, der Schalter 20 "geschlossen" ist, wo durch zugelassen wird, daß ein Primärstrom fließen und entsprechend ansteigen kann. Zusätzlich ist, wenn der Ausgang des ODER-Gatters 60 in einem logischen Low-Zustand ist, der Schalter 20 "offen", wodurch der Primärstrom I_p unterbrochen wird. Die tatsächliche Dauer des EST- Signales 34 und die nachfolgenden Lade- und Entladeintervalle für den Mehrfachladevorgang hängen von einer Vielzahl von Faktoren einschließ lich der Ausbildung der Zündspule 14 ab, wobei bei einer Ausführungs form die anfängliche Verweildauer (d. h. die anfängliche Dauer für das EST-Signal 34) etwa eine Millisekunde betragen kann, während nachfol gende Entladeintervalle etwa 400 Mikrosekunden und nachfolgende Ladeintervalle etwa 500 Mikrosekunden betragen können. Die Elemente 54, 56, 58, 60, 64 und 66 können herkömmliche Komponenten umfassen, wie in der Technik bekannt ist.

Fig. 2 zeigt detaillierter eine Verbrennungsdetektionsschaltung 30. Die Schaltung 30 ist so ausgebildet, um mehrere Funktionen ausführen zu können. Insbesondere ist die Schaltung 30 so ausgebildet, um das Mittel zur Erfassung des Ionenstromes I_ION zu bilden, der über den Knoten V_ION durch die Zündkerze 22 fließt. Die Schaltung 30 führt eine Umwandlung des Ionenstroms I_ION in ein Spannungssignal (beispielsweise V_CAP) wie auch den Vergleich des V_CAP-Signales mit einer Referenzspannung durch. Wenn die Referenzspannung überschritten worden ist, gibt die Schaltung 30 ein Verbrennungsdetektionssignal aus. Die Schaltung 30 umfaßt bei der veranschaulichten Ausführungsform eine Ausblendschaltung 91 mit einem One-Shot-Schaltungselement 92, eine Eingangsausblendschaltung 94, Widerstände 96, 98, ein logisches ODER-Gatter 100 mit drei Eingän gen und einen Schalter, wie beispielsweise einen Transistor 102 vom NPN- Typ. Die Ausblendschaltung 91 ist allgemein so ausgebildet, um von dem Anschalten des Schalters 20 entstehendes Rauschen "auszublenden", zu hemmen oder anderweitig zu unterdrücken. Diese Ausblend- oder Hemm wirkung wird jedesmal ausgeführt, wenn der Schalter 20 während des Mehrfachladevorganges geschlossen wird (d. h. nach dem anfänglichen EST-Signal). Ein das Schließen des Schalters 20 begleitendes Rauschen, das durch Zündspule 14 gekoppelt wird, wird somit für eine vorbestimmte Periode unterdrückt, um so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Io nenstromumwandlungsprozesses zu verbessern. Das One-Shot-Element 92 erzeugt einen Puls, der bei einer Ausführungsform ein nach positiv ge hender Puls ist, mit einer Dauer, die gleich einem Ausblendintervall ist. Dieser Puls wird als ein Ausblendsignal erzeugt, das als V_BLANK bezeichnet wird. Die Eingangsausblendschaltung 94 kann beispielsweise einen Tran sistor umfassen, der so ausgestaltet ist, um den Knoten, der den Wider standselementen 96 und 98 gemeinsam ist, mit einem Masseknoten zu erden. In ähnlicher Weise dient ein Ausblendsignal V_BLANK bei Anlegung an das ODER-Gatter 100 dazu, um den Schalter 102 zu schließen (d. h. den NPN-Transistor 102 in einen leitfähigen Zustand zu bringen), wodurch der Ausgang des Ionenstromwandlers 104 geerdet wird.

Die Schaltung 30 kann bei der veranschaulichten Ausführungsform ferner eine Ionenwandlerschaltung 104 umfassen. Die Ionenwandlerschaltung 104 ist so ausgebildet, um den I_ION-Strom durch Widerstände 96 und 98 zu beziehen und in Ansprechen darauf einen Ladestrom zu erzeugen, der durch die Diode 106 an den Ladekondensator 108 fließt. Der Ladestrom besitzt einen Pegel, der dem Pegel des Ionenstromes I_ION entspricht. Der Ionenstromwandler 104 kann einen herkömmlichen Stromspiegel (current mirror) oder dergleichen umfassen.

Die Schaltung 30 kann bei der veranschaulichten Ausführungsform ferner eine Ionenstromspeicherschaltung 105 mit einer Diode 106, einem Kon densator 108 und einem optionalen Widerstand 110 umfassen. Die Ionen stromspeicherschaltung 105 ist vorgesehen, um wirksam den Ladestrom (der dem Jonenstrom I_ION entspricht) in eine Spannung umzuwandeln, die als V_CAP bezeichnet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Umwandlungsprozeß im wesentlichen äquivalent zu einem Integrati onsprozeß, der den Ionenstrom integriert. Die resultierende Spannung V_CAP entspricht daher einem Verbrennungsgrad, der in dem Zylinder auf getreten ist, da der Ionenstrompegel dem Niveau an ionisierten Molekülen in dem Zylinder entspricht, die aus der Verbrennung resultieren. Andere Anordnungen können eine einfache Umwandlung des Pegels des Ionen stromes in eine entsprechende Spannung (ohne Integration) umfassen.

Die Schaltung 30 bei der veranschaulichten Ausführungsform kann ferner eine Vergleichsschaltung 111 mit einem Inverter-Gatter 112, Widerstän den 114, 116, 118, einem Schalter, wie beispielsweise einem Transistor 120 vom PNP-Typ, einem Komparator 122 und einem Pull-Up-Widerstand 124 umfassen. Die Vergleichsschaltung 111 ist so ausgebildet, um das integrierte Ionenstromsignal, nämlich das V_CAP-Signal mit einer Schwel lenspannung zu vergleichen und in Ansprechen darauf das Verbren nungsdetektionssignal 33 zu erzeugen. Bei der veranschaulichten Ausfüh rungsform kann das Verbrennungsdetektionssignal 33 normalerweise ein Signal sein, das aktiv low aber normalerweise high ist. Somit kann im an geschalteten Zustand das Verbrennungsdetektionssignal durch Kompa rator 122 auf low abgesenkt werden. Die Widerstände 114, 116 und 118 schaffen zusammen mit dem Inverter 112 und Schalter 120 einen Mecha nismus zur selektiven Erzeugung einer von zwei Schwellenspannungsrefe renzen, die an den invertierenden Eingang des Komparators 122 angelegt werden sollen.

Bei der ersten Schwelle gibt, wenn das Verbrennungsdetektionssignal 33 inaktiv ist (d. h. ein logischer Hochpegel) das Gatter 112 einen logischen Low-Pegel aus, der zuläßt, daß der Transistor 120 angeschaltet werden kann. Die Serienbeziehung zwischen (i) der parallelen Kombination aus Widerständen 114 und 116 und (ii) Widerstand 118 bildet eine erste Spannungsteilerkonfiguration mit einer ersten Schwellenspannung. Wenn das integrierte Ionensignal V_CAP die erste Schwellenspannung überschrei tet, wird ermöglicht, daß das Ausgangsverbrennungsdetektionssignal 33 auf einen logischen Low-Zustand geht.

Bei der zweiten Schwelle wird, sobald das Verbrennungsdetektionssignal 33 low wird, der Ausgang des Inverter-Gatters 112 high, wodurch der Transistor in einen nichtleitfähigen Zustand gebracht wird. Dies isoliert den Widerstand 114. Die Serienbeziehung aus (i) Widerstand 116 und (ii) Widerstand 118 bildet eine zweite Spannungsteilerkonfiguration mit einer zweiten Schwellenspannung, die niedriger als die erste Schwellenspan nung ist. Das Verbrennungsdetektionssignal 33 bleibt für eine Zeitdauer low, bis V_CAP unter die zweite niedrigere Schwellenspannung fällt. Die Schaltung 125 wird vorzugsweise dazu verwendet, um den Kondensator 108 auf gesteuerte Art und Weise zu entladen und nützliche Informatio nen herauszuziehen, wie unten beschrieben ist. Der Widerstand 110 wird hinzugefügt, um den kleinen, von dem Gatter 106 kommenden Vorspan nungsstrom auszugleichen.

Die Schaltung 30 kann bei der veranschaulichten Ausführungsform ferner eine optionale Fehlzündungsdetektionsstufe 125 umfassen, die ein logi sches ODER-Gatter 126 mit zwei Eingängen, einen Verbrennungspulsge nerator 128, eine Konstantstromquelle 130 und einen Schalter, wie bei spielsweise einen Transistor 132 vom NPN-Typ umfaßt. Die Stufe 125 er zeugt ein Fehlzündungsausgangssignal MF OUT 134. Das Fehlzündungs ausgangssignal MF OUT 134 ist, wenn es erzeugt ist, ein pulsbreitenmo duliertes Signal (PWM-Signal) mit einer Dauer, die die Verbrennungsgröße angibt, die aufgetreten ist. Das GATED MC ENABLE-Signal erlaubt, daß der Verbrennungspulsgenerator 128 das MF OUT-Signal 134 mit variabler Pulsbreite erzeugt. Das GATED MC ENABLE-Signal wechselt von high nach low, um den Generator 128 zu aktivieren, wenn entweder (i) das Verbrennungsdetektionssignal erzeugt wird (d. h. die Verbrennung aufge treten ist) oder (ii) die Mehrfachlade-Intervallenden und MC ENABLE nach low geht, sogar ohne daß eine Verbrennung aufgetreten ist.

Wenn das Verbrennungsdetektionssignal 33 erzeugt ist (d. h. nach low geht) oder die Ausgangsleitung 33 durch Generator 128 auf einen Low- Pegel gebracht ist, entlädt, wenn GATED MC ENABLE nach low geht, die Stromquelle 130 den Kondensator 108 mit einer Konstantstromentladung durch Transistor 132. Das MF OUT-Signal ist normalerweise low. Wäh rend dieser Entladung gibt jedoch der Generator 128 ein High-Signal aus. Die Dauer des MF OUT-Signals 134 entspricht der Zeitdauer, die erforder lich ist, um den Kondensator 108 zu entladen. Wenn die Entladung des Kondensators 108 V_CAP unter die zweite Schwellenspannung verringert, wird das Verbrennungsdetektionssignal 33 high. Dies signalisiert den Ge nerator 128, den MF OUT-Puls zu beenden.

Es sind andere Ausgestaltungen der Schaltung 30 möglich, die innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise kann das Ionenerfassungssignal ein Stromsignal sein, das proportional zu dem Ionenstrom und daher für einen derartigen Ionenstrom auf eine vor bestimmte Art und Weise repräsentativ ist.

Wie in den Fig. 3A-3F gezeigt ist, wird nun der Betrieb einer Ausfüh rungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Das PCM 32 be stimmt gemäß einer vorbestimmten Betriebsstrategie, wenn das elektroni sche Zündeinstellungssignal EST 34 angeschaltet werden soll. Dieses Si gnal ist in Fig. 3A gezeigt. Das angeschaltete EST-Signal 34 ist die Anwei sung zum Beginn der Ladung der Zündspule 14 für ein erstes Funken ereignis. Die Schaltung 38 der Steuerschaltung 28 stellt in Ansprechen darauf das Zündsteuersignal an Knoten V₁ ein, was zur Folge hat, daß der Schalter 20 leitet, wobei ein Primärstrom I_p durch die Primärwicklung 16 fließt. Die Primärwicklung I_p ist in Fig. 3F gezeigt. Während der Ladung des Zündspule 14 wird eine positive "Auslöse"-Spannung über den Zünd kerzenspalt erzeugt. Da dies die anfängliche Ladung der Zündspule 14 in Vorbereitung eines ersten Funkenereignisses ist, ist bis jetzt keine Ver brennung aufgetreten. Demgemäß fließt ungeachtet der Vorspannung der Auslösespannung über die Zündkerzenelektroden 24, 26 kein merkbarer Ionenstrom. Dies ist in Fig. 3D gezeigt als eine V_CAP-Spannung (d. h. inte grierter Ionenstrom I_ION) von im wesentlichen Null. Dieser Pegel von V_CAP ist auch nicht ausreichend, um das Verbrennungsdetektionssignal 33 zu erzeugen (Fig. 3E, die ein invertiertes Verbrennungsdetektionssignal 33 zeigt).

Das EST-Signal 34 wird bei der veranschaulichten Ausführungsform als ein nach positiv gehender Puls mit einer Dauer entsprechend einer an fänglichen Zündspulenladezeit ("Verweilzeit") angelegt. Wie oben beschrie ben ist, beginnt die Ladung zu dem Zeitpunkt des Empfangs einer anstei genden (nach positiv gehenden) Flanke des EST-Signales durch die Steu erschaltung 28. Bei Aufnahme einer abfallenden (nach negativ gehenden) Flanke des EST-Signales 34 bewirkt die Schaltung 38 der Steuerschaltung 28, daß sich der Schalter 20 öffnet, wodurch eine Unterbrechung in dem Primärstrom I_p zu dem Zeitpunkt t1 bewirkt wird. Es ist für Fachleute ver ständlich, daß eine derartige Unterbrechung infolge der zusammenbre chenden Magnetfelder in Verbindung mit der Unterbrechung des Primär stromes eine relativ hohe Spannung zur Folge hat, die unmittelbar über die Sekundärwicklung 18 hergestellt wird. Die Sekundärspannung steigt weiterhin an, bis eine Durchschlagsspannung über die Elektroden 24, 26 der Zündkerze 22 erreicht wird. Der Strom entlädt sich anschließend über den Spalt, wie in der Technik allgemein bekannt ist. Während des Fun kenereignisses wird eine relativ große negative (relativ zu Masse) Span nung an der Zündkerze gebildet. Ein Zündstrom fließt von der Masse über die Zündkerzenelektroden 24, 26 durch die Sekundärwicklung 18 und an schließend durch die vorwärts vorgespannte Diode 46 durch Widerstand 48 und zurück zur Masse.

Wie gezeigt ist, schaltet das PCM 32 das MC ENABLE-Signal 36 an, wenn das EST-Signal abgeschaltet ist, was angibt, daß ein Mehrfachladevorgang erwünscht ist. Dies aktiviert Schaltung 38. Der Sekundärstrom nimmt dann ab. Wenn der Sekundärstrom auf ein vorgewähltes Niveau abge nommen hat, erzeugt die Steuerschaltung 28 einen ersten einer Vielzahl von MC EST-Pulsen 40 oder schaltet diese anderweitig an. Das MC EST- Signal 40 definiert eine Anweisung, um zu bewirken, daß der Schalter 20 die Primärwicklung 16 wieder mit Masse verbindet, um vorgeblich die Zündspule 14 dadurch wieder aufzuladen, daß der Primärstrom I_p durch die Primärwicklung 16 fließt. Während des Wiederaufladeintervalles, das nur solange andauert, wie der Primärstrompegel kleiner als der Primär stromauslösepegel ist, wird die Auslösespannung wiederum über die Se kundärwicklung 18 hergestellt.

Wie in Fig. 3B gezeigt ist, wird ein Schaltrauschen durch Ausblenden ge mäß eines Ausblendpulses V_BLANK unterdrückt oder gehemmt.

Für die Dauer jedes MC EST-Pulssignales ist der Schalter 20 geschlossen, damit der Primärstrom fließen kann. Dieses Schließen hat zur Folge, daß eine "Auslöse"-Spannung über die Sekundärwicklung 18 angelegt wird, die bei der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration die Zündkerze 22 mit einer relativ positiven Spannung unter Vorspannung steht. Wenn eine Verbrennung aufgetreten ist, veranlaßt die Vorspannung der Auslösespannung, daß ein Ionenstrom I_Ion fließen kann. Der Ionenstrom wird nur durch die Verbren nungsdetektionsschaltung 30 bezogen, da die Diode 46 rückwärts unter Vorspannung gesetzt ist. Die Größe des Ionenstromes ist von der Konzen tration an Ionen abhängig, die ihrerseits der Qualität der Verbrennung entspricht.

Der Primärstrom I_p wird zu den Zeitpunkten t2 und t3 wiederum unter brochen, um jeweilige zweite und dritte Funken zu erzeugen. Wie in Fig. 3D gezeigt ist, wird zwischen den zweiten und dritten Funken ein relativ großes, ansteigendes V_CAP-Signal erzeugt, das eine Verbrennung angibt. Fig. 3 zeigt auch eine Referenzspannung V_REF. Wenn V_CAP V_REF erreicht, wird das Verbrennungsdetektionssignal 33 erzeugt. Die Zustandsände rung des Verbrennungsdetektionssignales 33 ist das Signal an die Steuer schaltung 28, um den Mehrfachladevorgang zu beenden, was zum Zeit punkt t4 auftritt. Somit wird der Primärstrom wiederum unterbrochen. V_REF gibt ein gewünschtes Verbrennungsniveau an.

Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine genaue und zu verlässige Implementierung eines Systems mit sich wiederholendem Fun ken ohne unnötigen Zündkerzenverschleiß vor. Das erfinderische System erzielt das vorhergehende durch Beenden des Mehrfachladevorganges, wenn eine begleitende Verbrennungsdetektionsschaltung bestimmt, daß ein vorbestimmtes Verbrennungsniveau aufgetreten ist.

Es sei zu verstehen, daß die obige Beschreibung lediglich beispielhafter anstatt beschränkender Natur ist, wobei die Erfindung nur durch die an gefügten Ansprüche beschränkt ist. Verschiedene Modifikationen und Än derungen können von Fachleuten ausgeführt werden, die die Grundsätze der Erfindung verwenden und in den Schutzumfang derselben fallen.

Claims

1. Zündsystem (10) für einen Verbrennungsmotor (12) mit einer Zünd spule (14), die eine Primärwicklung (16) und eine Sekundärwicklung (18) aufweist, die mit einer Zündkerze (22) in einem Verbrennungs zylinder des Motors gekoppelt ist, einem Schalter (20), der auf ein Zündsteuersignal (V₁) anspricht, um zu veranlassen, daß ein Pri märstrom (I_P) durch die Primärwicklung (16) fließt, einer Steuer schaltung (28), die derart ausgebildet ist, um das Zündsteuersignal (V₁) zu bilden und so eine Vielzahl von Funken an der Zündkerze (22) während eines Verbrennungsereignisses in dem Zylinder zu er zeugen, gekennzeichnet durch:
eine Verbrennungsdetektionsschaltung (30) in erfassender Bezie hung mit dem Verbrennungszylinder, die derart ausgebildet ist, um ein Verbrennungsdetektionssignal (33) zu erzeugen, wenn eine Ver brennung zu einem vorbestimmten Niveau auftritt; und
wobei die Steuerschaltung (30) ferner derart ausgebildet ist, um die Erzeugung des Zündsteuersignales (V₁) während des Verbrennungs ereignisses in Ansprechen auf das Verbrennungsdetektionssignal (33) zu beenden.

2. Zündsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (28) auf ein erstes elektronisches Zündeinstellungssignal (34) (EST-Signal) anspricht, das eine Dauer aufweist, die einem jeweiligen Ladungs intervall der Zündspule (14) in Verbindung mit einem ersten der Vielzahl von Funken entspricht.

3. Zündsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (28) fer ner auf ein Aktivierungssignal (MC ENABLE 36) anspricht, das eine Dauer aufweist, die einem Mehrfachladeintervall entspricht, in wel chem die Vielzahl von Funken für das Verbrennungsereignis des Zylinders erzeugt werden kann.

4. Zündsystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (28) Mittel (38) zur Erzeugung eines zweiten EST-Signales (MC EST 40) umfaßt, das aktive und inaktive Zustände entsprechend jeweiliger Ladungs- und Entladungsintervalle der Zündspule (14) in Verbindung mit der Vielzahl von Funken nach dem ersten der Funken aufweist.

5. Zündsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung (28) Mittel zur Ausgabe des Zündsteuersignales (V₁) als eine Funktion der er sten und zweiten EST-Signale umfaßt.

6. Zündsystem nach Anspruch 5, wobei das Ausgabemittel ein logi sches ODER-Gatter (60) umfaßt.

7. Zündsystem nach Anspruch 6, wobei das Ausgabemittel ferner eine Zeitgeberschaltung (62) umfaßt, die ein Widerstandselement (66) und ein kapazitives Element (64) aufweist, wobei die Zeitgeber schaltung derart ausgebildet ist, um die jeweilige Dauer der aktiven und inaktiven Zustände des zweiten EST-Signales (40) herzustellen.

8. Zündsystem nach Anspruch 4, wobei das Mittel (38) zur Erzeugung des zweiten EST-Signals (40) ferner auf das Verbrennungsdetekti onssignal (33) anspricht.

9. Zündsystem nach Anspruch 8, wobei das Mittel (38) zur Erzeugung des zweiten EST-Signales (40) ein RS-Flip-Flop (56), ein erstes logi sches UND-Gatter (54) und ein zweites logisches UND-Gatter (58) umfaßt.

10. Zündsystem nach Anspruch 9, wobei das erste EST-Signal (34) an einen Rücksetz-Eingang des RS-Flip-Flop (56) angelegt wird, um ei nen invertierten Ausgang desselben in einen aktiven Zustand zu versetzen.

11. Zündsystem nach Anspruch 10, wobei das Verbrennungsdetekti onssignal (33) an einen Setz-Eingang des RS-Flip-Flop (56) angelegt wird, so daß der invertierte Ausgang desselben in Ansprechen dar auf in einen inaktiven Zustand gebracht wird.

12. Zündsystem nach Anspruch 11, wobei das erste logische UND- Gatter (54) einen ersten Eingang, der mit dem invertierten Ausgang des RS-Flip-Flop gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang umfaßt, der so gekoppelt ist, um das Aktivierungssignal (MC ENABLE 36) aufnehmen zu können.

13. Zündsystem nach Anspruch 12, wobei ein Ausgang des ersten logi schen UND-Gatters (54) mit einem Eingang des zweiten logischen UND-Gatters (58) gekoppelt ist, wobei das zweite logische UND- Gatter (58) einen Ausgang aufweist, der so ausgebildet ist, um das zweite EST-Signal (MC EST 40) zu erzeugen.

14. Zündsystem nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsdetektions schaltung (30) ein Ionenstromerfassungssystem umfaßt, das derart ausgebildet ist, um das Verbrennungsdetektionssignal zu erzeugen.

15. Zündsystem nach Anspruch 14, wobei das Ionenstromerfassungssy stem eine Schaltung (111) zur Erzeugung des Verbrennungsdetekti onssignales (33) umfaßt, wenn ein Ionenstrom durch die Zündkerze (22) ein vorgewähltes Niveau überschreitet.

16. Zündsystem nach Anspruch 14, wobei das Ionenstromerfassungssy stem eine Schaltung (111) zur Erzeugung des Verbrennungsdetekti onssignales (33) umfaßt, wenn ein integrierter Ionenstrom durch die Zündkerze (22) ein vorgewähltes Niveau überschreitet.

17. Zündsystem für einen Verbrennungsmotor mit:
einer Zündspule mit einer Primärwicklung und einer Sekundär wicklung, die mit einer Zündkerze in einem Verbrennungszylinder des Motors gekoppelt ist;
einem Schalter, der auf ein Zündsteuersignal anspricht, um zu ver anlassen, daß ein Primärstrom durch die Primärwicklung fließt;
einer Steuerschaltung, die derart ausgebildet ist, um das Zündsteu ersignal so zu bilden, daß eine Vielzahl von Funken an der Zündker ze während eines Verbrennungsereignisses in dem Zylinder erzeugt wird;
einer Verbrennungsdetektionsschaltung in erfassender Beziehung mit dem Verbrennungszylinder, die derart ausgebildet ist, um ein Verbrennungsdetektionssignal zu erzeugen, wenn eine Verbrennung auftritt;
wobei die Steuerschaltung ferner derart ausgebildet ist, um die Er zeugung des Zündsteuersignales während des Verbrennungsereig nisses in Ansprechen auf das Verbrennungsdetektionssignal zu be enden, wobei die Steuerschaltung ferner dazu dient, die Erzeugung des Zündsteuersignales zu beenden, wenn ein Verbrennungsinter vall endet.

18. Verfahren zur Steuerung einer Zündung in einem Zündsystem für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündspule, die eine Sekundär wicklung aufweist, die derart ausgebildet ist, daß sie mit einer im Bereich eines Zylinders des Motors angeordneten Zündkerze ver bunden werden kann, mit den Schritten:

A) Bestimmen eines Mehrfachladeintervalles, während dem eine Viel zahl von Funken unter Verwendung der Zündkerze erzeugt wird;
B) Erzeugen zumindest eines ersten der Vielzahl von Funken im Be reich des Zylinders während des Mehrfachladeintervalles;
C) Erzeugen eines Verbrennungsdetektionssignales, wenn eine Ver brennung in dem Zylinder auftritt; und
D) Beenden des Mehrfachladeintervalles in Ansprechen auf das Ver brennungsdetektionssignal.

19. Zündsystem nach Anspruch 18, wobei Schritt (A) die Unterschritte umfaßt:
Bestimmen einer Dauer des Mehrfachladeintervalles;
Bestimmen einer Anzahl von Funken, die während des Mehrfach ladeintervalles auftreten.

20. Zündsystem nach Anspruch 18, wobei Schritt (C) den Unterschritt umfaßt, daß:
die Zündkerze eine vorbestimmte Zeit nach jedem Funken unter Vorspannung gesetzt wird;
ein in Ansprechen auf den Vorspannungsschritt erzeugter Ionen strom gemessen wird;
der gemessene Ionenstrom mit einem vorbestimmten Ionenstrompe gel verglichen wird;
das Verbrennungsdetektionssignal erzeugt wird, wenn der gemesse ne Ionenstrom den vorbestimmten Ionenstrompegel überschreitet.