DE102005008729B4

DE102005008729B4 - Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE102005008729B4
Application number: DE102005008729A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Naruse; Hisanori Nobe; Mitsuru Koiwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2025-02-26
Also published as: US6997171B1; JP2006046258A; US20060027211A1; DE102005008729A1; JP4188290B2

Abstract

Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, umfassend:
eine Elektroniksteuereinheit (2), die ein Zündsignal zum Steuern von Zündzeitabstimmung ausgibt,
eine Zündvorrichtung (3), die verbunden ist zum Empfangen des Zündsignals von der Elektroniksteuereinheit (2), um eine Zündhochspannung in einer Sekundärspule (18) einer Zündspule (8) durch Unterbrechen eines durch eine Primärspule (17) der Zündspule (8) fließenden Stroms durch die Aktion eines Schaltelementes (11) basierend auf dem Zündsignal zu erzeugen, zum Umsetzen eines durch die Sekundärspule (18) fließenden Sekundärstroms in ein Ausfallsignal in Übereinstimmung mit dem Zünden der Zündvorrichtung (3), und zum Ausgeben des Ausfallsignals an die Elektroniksteuereinheit (2); und
eine Signalleitung (7), auf der sowohl das Zündsignal als auch das Ausfallsignal übertragen werden;
wobei die Zündvorrichtung (3) umfasst:
eine Primärschwingungsform-Formungsschaltung (10), die mit der Signalleitung (7) verbunden ist und einen Eingang parallel zu einem Eingangswiderstand (9) derart verbunden hat, dass, wenn das Zündsignal in den Eingangswiderstand (9) fließt, eine Spannung...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Motorfahrzeug installiert ist. Speziell betrifft die Erfindung eine Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer hohen Zündspannung in einer Sekundärspule durch Unterbrechen eines durch eine Primärspule der Zündspule fließenden Stroms mit Hilfe eines Schaltelementes.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In einer bekannten Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine wird ein durch eine Sekundärspule einer Zündspule fließender Sekundärstrom in eine entsprechende Spannung unter Verwendung eines mit einer Niederspannungsseite der Sekundärspule verbundenen Erfassungswiderstandes umgesetzt, so dass die hierdurch umgesetzte Spannung als ein Ausfallsignal ausgegeben wird. Zudem wird eine gemeinsame Signalleitung verwendet für eine Zündsignalleitung und eine Ausfallsignalleitung, und eine Maskenschaltung ist vorgesehen, die dazu dient, die in ein Schaltelement eingegebene Spannung zu veranlassen, während der Zeit zu entladen, wenn ein Ausfallsignal mit einem sich in einem ausgeschalteten Zustand befindlichen Zündsignal ausgegeben wird, so dass das Schaltelement zum Unterbrechen der Stromzufuhr der Zündspule davon abgehalten wird, durch das Ausfallsignal eingeschaltet zu werden (siehe beispielsweise ein erstes Patentdokument: japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. H8-128381 ).
In einer solchen Zündeinrichtung kann jedoch, wenn das Schaltelement durch das Zündsignal zum Zuführen des Stroms zur Zündspule eingeschaltet wird, die Maskenschaltung durch externes Rauschen derart betrieben werden, dass die Zündspule zu unpassenden, von der ursprünglichen passenden Zündzeitabstimmung abweichenden, Zeitabstimmungen unterbrochen werden könnte, hierdurch zu einer Fehlzündung oder einer nicht korrekten Zündung führend.
Die US 2001/0037801 A1 beschreibt eine Zündeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Steuerteil. Der Steuerteil weist eine Strombegrenzungsfunktion, um zu vermeiden, dass ein Strom fließt, der stärker als ein vorgegebener Grenzwert ist, und eine Funktion des Detektierens einer fehlerhaften Wärmeerzeugung auf, bei welcher der primäre Strom zwangsläufig blockiert wird. Die Sekundärspannung einer Zündspule, die unter der Kerzenentladungsspannung liegt, wird wiederholt erzeugt, um keine Funkenentladung in der Zündkerze zu erzeugen, wenn die zwangsläufige Sperrung des Stroms erfolgt.
Weitere Zündeinrichtungen und Zündverfahren sind aus der US 6,283,104 B1 , der US 4,702,221 A , der US 5,337,717 A , der US 2002/0056445 A1 , der DE 41 26 961 C2 , der DE 40 06 992 C2 und der DE 34 45 177 A1 bekannt.
RESÜMEE DER ERFINDUNG
Demgemäß ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zündeinrichtung bereitzustellen für eine Verbrennungsmaschine, welche imstande ist, eine Fehlzündung oder nicht korrekte Zündung selbst dann zu vermeiden, wenn sie bedingt ist durch externe Störungen während der Zeit, wenn ein Ausfallsignal über eine gemeinsame Signalleitung übertragen wird, auf der ein Zündsignal gemeinsam mit dem Ausfallsignal übertragen werden kann.
Das obige Ziel beachtend, liegt die vorliegende Erfindung in einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die einschließt: eine elektronische Steuereinheit, die ein Zündsignal zum Steuern der Zündzeitabstimmung ausgibt; eine Zündvorrichtung, verbunden zum Empfangen des Zündsignals von der Elektroniksteuereinheit, um eine Zündhochspannung in einer Sekundärspule einer Zündspule zu erzeugen durch Unterbrechen eines durch eine Primärspule der Zündspule fließenden Stroms durch die Aktion eines Schaltelementes basierend auf dem Zündsignal, Umsetzen eines durch die Sekundärspule fließenden Sekundärstroms in ein Ausfallsignal in Übereinstimmung mit dem Zünden der Zündvorrichtung, und Ausgeben des Ausfallsignals an die Elektroniksteuereinheit; und eine Signalleitung, auf welcher das Zündsignal und das Ausfallsignal beide übertragen werden. Die Zündvorrichtung schließt ein: eine Primärschwingungsform-Formungsschaltung, mit der Signalleitung verbunden, und mit einem parallel zu einem Eingangswiderstand derart verbundenen Eingang, dass wenn das Zündsignal in den Eingangswiderstand fließt, eine Spannung höher wird, als eine vorbestimmte Referenzspannung, hierdurch das Schaltelement einschaltend; und eine Impulsausgabeschaltung, verbunden mit dem Eingang der Primärschwingungsform-Formungsschaltung und mit einem Ausgang zum Erzeugen des Ausfallsignals, in welchem der Sekundärstrom umgesetzt wird, wobei die Impulsausgabeschaltung betreibbar ist zum Abstimmen eines Stromwertes für das Ausfallsignal derart, dass die Spannung am Eingang der Primarschwingungsform-Formungsschaltung zum Zeitpunkt, wenn das Ausfallsignal in den Eingangswiderstand fließt, niedriger wird, als die vorbeschriebene Referenzspannung.
Die Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist imstande, die folgenden vorteilhaften Wirkungen zu erzielen. Das heißt, wenn ein Zündsignal und ein Ausfallsignal auf derselben Signalleitung übertragen werden, wird die Spannung des in die erste Schwingungsform-Formungsschaltung eingegebenen Ausfallsignals kleiner festgelegt, als eine Spannung, die die erste Schwingungsform-Formungsschaltung einschaltet. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein durch externe Störungen bedingtes fehlerhaftes Einschalten des Schaltelementes zu vermeiden.
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten leichter aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verständlich, betrachtet im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Zeitdiagramm von Signalen bei jeweiligen Teilen in der Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Zeitdiagramm von Signalen bei jeweiligen Teilen in der Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die sich auf eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht; und 2 ist ein Zeitdiagramm, das Signale an jeweiligen Teilen in der Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine (nachstehend auch einfach als Motorzündeinrichtung bezeichnet), die allgemein mit einem Bezugszeichen 1A gekennzeichnet ist, gemäß dieser ersten Ausführungsform ist eine Zündeinrichtung, die für eine Verbrennungsmaschine verwendet wird, die in einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Motorfahrzeug installiert ist. Wie in 1 gezeigt, setzt sich diese Motorzündeinrichtung 1A aus einer Elektroniksteuereinheit (nachstehend auch als eine ECU bezeichnet) 2 und einer Zündvorrichtung 3 zusammen.
Die ECU 2 schließt eine arithmetische Verarbeitungseinheit 4 ein, eine Zündsignaltreiberschaltung 5A und eine Ausfallerfassungsschaltung 6. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 4 dient zum Erzeugen eines Zündsignals IGt₁ mit einer gewünschten Zeitabstimmung, beispielsweise zum Zeitpunkt t₁, basierend auf Signalen von nicht-dargestellten Sensoren oder ähnlichen, und zum Analysieren eines Ausfallsignals IGf, das nach dem Zünden eingegeben wird.
Die Zündsignaltreiberschaltung 5A veranlasst einen Strom in Form eines Zündsignals, in die Zündvorrichtung 3 über die Signalleitung 7 zu fließen, basierend auf dem Zündsignal IGt₁, das demgemäß darin eingegeben wird. Die Fehlererfassungsschaltung 6 sendet nur ein Signal IGf, das sich auf den Sekundärstrom bezieht, von der Zündvorrichtung 3 über die Signalleitung 7 zu der Arithmetikverarbeitungseinheit 4.
Die Zündvorrichtung 3 wird durch eine Zündspule 8, einen Eingangswiderstand 9, eine Primärschwingungsform-Formungsschaltung 10, ein Schaltelement 11, eine Sekundärstromerfassungsschaltung 12, eine Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13A und eine Impulsausgabeschaltung 14A gebildet.
Die Primärschwingungsform-Formungsschaltung 10 schließt eine erste Referenzspannungszufuhr 15 ein und einen ersten Komparator 16 und dient zum Antreiben des Schaltelementes 11, basierend auf dem Zündsignal IGt₁ von der Zündsignaltreiberschaltung 5A.
Das Schaltelement 11 umfasst beispielsweise einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate-Anschluss (IGBT bzw. Insulated Gate Bipolar Transistor), der einen Gate-Anschluss G mit einem Ausgang des ersten Komparators 16 gekoppelt hat, einen Kollektoranschluss C mit einer Primärspule 17 der Zündspule 8 gekoppelt hat, und einen Emitteranschluss E an einen Referenzpotentialpunkt GND, wie zum Beispiel die Masse des Motorfahrzeugs, gekoppelt hat. Dieser Referenzpotentialpunkt GND wird gewöhnlich Masse genannt.
Die Zündspule 8 hat eine Primärspule 17 und eine Sekundärspule 18 und die Primärspule 17 ist mit einem Energieversorgungsanschluss V_B verbunden, an welchen die Ausgangsgröße einer Energiequelle, wie zum Beispiel einer Fahrzeugbordbatterie oder ähnliches angeschlossen ist. Eine von der Fahrzeugbordbatterie ausgegebene Gleichspannung (DC) hat beispielsweise 12 V, so dass der Energieversorgungsanschluss V_B 12 V erhält.
Mit einer Hochspannungsseite 18a der Sekundärspule 18 ist eine Zündkerze 19 verbunden, die in jeder Verbrennungskammer der Verbrennungsmaschine angeordnet ist zum Zünden oder Entzünden von Kraftstoff, wie zum Beispiel Benzin, der der Brennkammer zugeführt wird.
Die Sekundärspule 18 hat eine Niederspannungsseite 19b mit einer Anode einer Zener-Diode 20 verbunden, die mit der Niederspannungsseite 18b der Sekundärspule 18 verbunden ist, um eine Fehlzündung durch Unterdrücken einer in der Sekundärspule 18 erzeugten Sekundärspannung zu vermeiden, wenn das Schaltelement 11 eingeschaltet wird, um einen Primärstrom I₁ zu veranlassen, in der Primärspule 17 anzusteigen.
Die Sekundärstromerfassungsschaltung 12 hat drei Anschlüsse, d. h., einen Ausgangsanschluss 12a, einen Eingangsanschluss 12b und einen Referenzpotentialanschluss 12c. Der Ausgangsanschluss 12a ist mit der Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13a einer nachfolgenden Stufe verbunden, und der Eingangsanschluss 12b ist mit einer Kathode der Zener-Diode 20 verbunden, und der Referenzpotentialanschluss 12c ist mit dem Referenzpotentialpunkt Masse verbunden, wie in dem Falle des Emitteranschlusses E des Schaltelementes 11. Die Sekundärstromerfassungsschaltung 12 setzt einen Sekundärstrom I₂, der in der Sekundärspule 18 erzeugt wird, nachdem das Schaltelement 11 unterbrochen worden ist, in eine entsprechende Spannung um.
Nun wird der innere Aufbau der Sekundärstromerfassungsschaltung 12 beschrieben werden. Diese Sekundärstromerfassungsschaltung 12 hat eine Energieversorgungsleitung 38 und eine Referenzpotentialleitung 39. die Energieversorgungsleitung 38 ist mit einer stabilisierten Energieversorgung V_BB verbunden zum Zuführen einer Spannung zu der Sekundärstromerfassungsschaltung 12. Beispielsweise ist die stabilisierte Energieversorgung V_BB eine interne Energieversorgung der Primärschwingungsform-Formungsschaltung 10. Die Referenzpotentialleitung 39 ist mit dem Referenzpotentialanschluss 12c verbunden.
Diese Sekundärstromerfassungsschaltung 12 schließt eine erste Stromspiegelschaltung 24 ein, die eine Diode 21 und zwei Transistoren 22, 23 umfasst, und eine zweite Stromspiegelschaltung 27, die zwei Transistoren 25, 26 und einen Erfassungswiderstand 28 umfasst.
Die Diode 21 dient zum Verhindern des Schwingens des Potentials am Eingangsanschluss 12b zu einem negativen Potential und hat eine Anode mit der Referenzpotentialleitung 39 verbunden und eine Kathode mit dem Eingangsanschluss 12b.
Die Transistoren 22, 23 sind beispielsweise NPN-Bipolartransistoren und haben ihre Emitter jeweils mit der Referenzpotentialleitung 39 verbunden und ihre Basisanschlüsse B jeweils miteinander verbunden und an einen Kollektor C des Transistors 22 gekoppelt. Der Kollektor C des Transistors 22 ist wiederum mit dem Eingangsanschluss 12b verbunden.
Zudem sind beispielsweise die Transistoren 25, 26 NPN-Bipolartransistoren und haben ihre jeweiligen Emitter E mit der Energieversorgungsleitung 38 verbunden und ihre Basisanschlüsse miteinander verbunden und an einen Kollektor C des Transistors 25 gekoppelt. Der Transistor 26 hat einen Kollektor C an ein Ende des Erfassungswiderstandes 28 gekoppelt und den Ausgangsanschluss 12a. Der Erfassungswiderstand 28 hat ein anderes Ende mit der Referenzpotentialleitung 39 verbunden.
Die Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13A hat drei Anschlüsse, d. h., einen Ausgangsanschluss 13a, einen Eingangsanschluss 13b und einen Referenzpotentialanschluss 13c. Der Ausgangsanschluss 13a ist mit einem Eingangsanschluss 14b der Impulsausgabeschaltung 14a verbunden und der Eingangsanschluss 13b ist mit dem Ausgangsanschluss 12a der Sekundärstromerfassungsschaltung 12 verbunden und der Referenzpotentialanschluss 13c ist mit dem Referenzpotentialpunkt GND verbunden, wie in dem Fall des Emitters E des Schaltelementes 11.
Die Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13A arbeitet auf solche Weise, dass, wenn eine Spannung IGf₁, in die der Sekundärstrom I₂, der in der Sekundärspule 18 fließt, durch die Sekundärstromerfassungsschaltung 12 umgewandelt wird, höher ist oder gleich einem Schwellwert Vth, der durch die zweite Referenzspannungsversorgung 31 festgelegt wird. Die Spannung wird mit Hilfe der zweiten Komparatorschaltung 32 pulsiert und zu der Impulsausgabeschaltung 14A gesendet.
Der interne Aufbau der Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13A wird nachstehend beschrieben. Diese Sekundärschwingungsform-Formungsschaltung 13A umfasst die zweite Referenzspannungsversorgung 31 und die zweite Komparatorschaltung 32. Die zweite Komparatorschaltung 32 hat einen positiven Eingangsanschluss mit der zweiten Referenzspannungsversorgung 31 verbunden, einen negativen Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss 12a der Sekundärstromerfassungsschaltung 12 verbunden, und einen Ausgangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss 13a verbunden.
Die Impulsausgabeschaltung 14A hat zwei Anschlüsse, d. h., einen Ausgangsanschluss 14a und einen Eingangsanschluss 14b. Der Ausgangsanschluss 14a ist mit dem positiven Eingangsanschluss des ersten Komparators 16 verbunden, und der Eingangsanschluss 14b ist mit dem Ausgangsanschluss 13a der zweiten Schwingungsform-Formungsschaltung 13A verbunden.
Wenn die Ausgangsgröße der zweiten Schwingungsform-Formungsschaltung 13a sich zu einem niedrigen Pegel hin ändert, verursacht die Impulsausgabeschaltung 14A das Fließen eines Kollektorstroms I_CC in dem Eingangswiderstand 9.
Der innere Aufbau der Impulsausgabeschaltung 14A wird nachstehend beschrieben. Die Impulsausgabeschaltung 14A umfasst Stromregelwiderstände 34, 35 und einen Transistor 36. Der Eingangsanschluss 14b ist mit einem Ende des Stromregelwiderstandes 34 verbunden, der das andere Ende mit einer Basis B des Transistors 36 verbunden hat. Auch ist der Stromregelwiderstand 34 mit dem anderen Ende davon mit der Energieversorgungsleitung 38 über den Stromregelwiderstand 35 verbunden. Der Transistor 36 hat einen Emitteranschluss E mit der Energieversorgungsleitung 38 verbunden, und einen Kollektoranschluss C mit dem Ausgangsanschluss 14a verbunden.
Als nächstes wird der Betrieb der Motorzündeinrichtung 1A unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Das Zündsignal IGt₁ wird von der Arithmetikverarbeitungseinheit 4 in den ersten Komparator 16 über die Zündsignaltreiberschaltung 5A zu dem Zeitpunkt t₁ eingegeben. Wenn eine Spannung Vout am positiven Eingangsanschluss des ersten Komparators 16 höher wird oder gleich einer Referenzspannung Vton, die durch die erste Referenzspannungsversorgung 15 festgelegt wird, wird das Schaltelelement 11 eingeschaltet, um der Primärspule 17 den Primärstrom I₁ zuzuführen.
Daraufhin, wenn die Spannung Vout am positiven Eingangsanschluss des ersten Komparators 16 um weniger als die Referenzspannung Vton zum Zeitpunkt t₂ abnimmt, wird das Schaltelement 11 ausgeschaltet.
Zu dem Zeitpunkt, wenn das Schaltelement 11 ausgeschaltet wird, wird der in die Primärspule 17 strömende Primärstrom I₁ unterbrochen, wodurch eine Hochspannung im Kollektor C des Schaltelements 11 erzeugt wird.
Diese Hochspannung wird in der Sekundärspule 18 in eine negative Spannung umgesetzt, die imstande ist, eine elektrische Isolation in einem Spalt zwischen Elektroden der Zündkerze 19 zu durchbrechen. Zum Zeitpunkt t₃, zu dem die elektrische Isolation in dem Spalt zwischen den Elektroden der Zündkerze 19 durchbrochen wird, strömt der Sekundärstrom I₂ von der Zündkerze 19 zur Basis B des Transistors 22 durch die Sekundärspule 18 und die Zener-Diode 20. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 22 eingeschaltet, um die erste Stromspiegelschaltung 24 zu betreiben.
Der Transistor 23 der ersten Stromspiegelschaltung 24 zieht einen dem Sekundärstrom I₂ entsprechenden Kollektorstrom vom Transistor 25 ein, so dass Strom durch die Basis des Transistors 25 fließt. Daher wird der Transistor 25 eingeschaltet, um die Stromspiegelschaltung 27 zu betreiben, wodurch ein dem Sekundärstrom I₂ entsprechender Strom vom Transistor 26 dem Erfassungswiderstand 28 zugeführt wird und der Sekundärstrom I₂ umgesetzt wird in die Spannung IGf₁. Das Entladen wird fortgesetzt, bis die Energie der Zündspule 8 abgebaut ist, so dass der Sekundärstrom I₂ ein Fließen beibehält bis zum Zeitpunkt t₄.
Wenn der Schwellwert Vth oder mehr, zu dem die Spannung, in welche der Sekundärstrom I₂ umgesetzt wird, den Schwellwert Vth erreicht oder darüber liegt, der von der zweiten Referenzspannungsversorgung 31 festgelegt wird, wird die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 auf einen niedrigen Pegel hin geändert, so wie auch ein Signal IGf₂ eines niedrigen Pegels bis zu dem Zeitpunkt t₅ ausgegeben wird, zu welchem die Spannung gleich oder geringer wird als der Schwellwert Vth. Wenn die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 zu einem niedrigen Pegel hin geändert wird, wird ein Strom veranlasst, von der stabilisierten Energieversorgung V_BB in den Ausgang der zweiten Komparatorschaltung 32 über die Energieversorgungsleitung 38 und die Stromregelwiderstände 35, 34 zu fließen. Als ein Ergebnis wird ein Strom veranlasst, durch die Basis des Transistors 36 zu fließen, wodurch der Transistor 36 eingeschaltet wird. Da der Kollektorstrom des Transistors 36 eingeschaltet wird, wird von der Basisspannung des Transistors 36 entschieden, dass die Spannung V_BB der Energieversorgungsleitung 38 stabilisiert ist. Auch wird die Basisspannung des Transistors 36 durch die zwischen dem Stromregelwiderstand 34 und dem Stromregelwiderstand 35 geteilte Spannung bestimmt, so dass der Kollektorstrom I_CC auf das Eingeschaltetwerden des Transistors 36 hin konstant gehalten wird, und dieser Kollektorstrom I_CC wird veranlasst, durch den Eingangswiderstand 9 zu fließen.
Hier kann durch Einstellen des Stromwertes des Kollektorstroms I_CC und des Widerstandwertes des Eingangswiderstandes 9 derart, dass ein von dem Kollektorstrom I_CC, der durch den Eingangswiderstand 9 fließt, erzeugter Spannungsabfall gleich oder kleiner wird als die Referenzspannung Vton, ohne Einschalten des ersten Komparators 16 ein Ausfallsignal der Ausfallerfassungsschaltung 6 zugeführt werden. Als ein Ergebnis wird ein gewünschtes Signal IGf aus diesem Ausfallsignal von der Ausfallerfassungsschaltung 6 entnommen, so dass eine Vielzahl von Arten von Diagnosen basierend auf dem Signal IGf in der ECU 2 ausgeführt werden können. Beispielsweise kann ein Kurzschlussmodus, wie Oberflächenleck der Sekundärspule 18 und der Zündkerzen 19 und ähnliches in Übereinstimmung mit der Impulsbreite des Signals IGf bestimmt werden.
Da derselbe Strom, wie der durch die Sekundärspule 18 fließende Sekundärstrom I₂ veranlasst wird, über die beiden Stromspiegelschaltungen 34, 37 in den Erfassungswiderstand 28 zu fließen, wird die Spannung über die gegenüberliegenden Enden des Erfassungswiderstandes 28 erzeugt, die proportional dem Sekundärstrom I₂ ist, und wenn die Spannung größer wird als der Schwellwert Vth, der von der zweiten Referenzspannungsversorgung 31 festgelegt wird, wird die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 zu einem niedrigen Pegel hin geändert.
Selbst wenn auf der Energieversorgungsleitung 38 oder dem Referenzpotential 39, mit denen die beiden Stromspiegelschaltungen 24, 27 verbunden sind, Rauschen übertragen wird, wird die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 sich demnach nicht ändern, solange das Rauschen geringer ist als der Schwellwert Vth, so dass es möglich ist, die zweite Schwingungsform-Formungsschaltung 13A derart zu erhalten, dass sie robust ist gegenüber externen Störungen.
Zudem wird, wenn die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 in einen niedrigen Pegel geändert wird, der Kollektorstrom I_CC veranlasst, von der Impulsausgabeschaltung 14A in den Eingangswiderstand 9 zu fließen und die Spannung Vout am Impulseingangsanschluss des ersten Komparators 16 ist gleich dem Spannungsabfall über dem Eingangswiderstand 9 bedingt durch den Widerstandswert des Eingangswiderstandes 9 und dem Stromwert des Kollektorstroms I_CC. Demgemäß müssen nur der Kollektorstrom I_CC und der Widerstandswert des Eingangswiderstandes 9 auf solche Weise festgelegt werden, dass die Spannung Vout kleiner wird als die Referenzspannung Vton der ersten Referenzspannungsversorgung 15.
Der Kollektorstrom I_CC, der von der stabilisierten Energieversorgungsleitung 38 auf diese Weise erhalten wird, ist hochresistent gegenüber dem Einfluss externen Rauschens.
Darüber hinaus kann, da der durch die Sekundärspule 18 fließende Sekundärstrom I₂ direkt in die Stromspiegelschaltung 24 eingegeben wird, die Gesamtschaltung vereinfacht werden.
Selbst wenn ein Zündsignal und ein Ausfallsignal durch die gemeinsame Signalleitung übertragen wird, wird in einer solchen Motorzündeinrichtung durch eine Kombination des Konstantstroms und des Widerstandes eingestellt, dass die Amplitude des Ausfallsignals nicht den Schwellwert, bei dem das Schaltelement eingeschaltet wird, übersteigt. Demgemäß kommt es nie vor, dass das Schaltelement in fehlerhafter Weise eingeschaltet wird, selbst wenn externes Rauschen auf der Energieversorgung oder Masse übertragen wird.
Ausführungsform 2
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorzündeinrichtung, die allgemein mit einem Bezugszeichen 1B gekennzeichnet ist, gemäß dieser zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben erwähnten Motorzündeinrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform in einer Impulsausgabeschaltung 14B, aber der übrige Aufbau dieser Ausführungsform ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform und demnach sind gleiche Teile durch gleiche Symbole gekennzeichnet unter Weglassen einer detaillierteren Erläuterung davon.
Wie in 3 gezeigt, unterscheidet sich diese Impulsausgabeschaltung 14B von der 14A dahingehend, dass ein Ausgangswiderstand 40 zu der Impulsausgabeschaltung 14A der ersten Ausführungsform hinzugefügt worden ist. Der Ausgangswiderstand 40 hat ein Ende mit dem Kollektor C des Transistors 36 verbunden und das andere Ende mit dem Ausgangsanschluss 14A verbunden.
Da der Betrieb der Motorzündeinrichtung 1B gemäß der zweiten Ausführungsform sich von der Motorzündeinrichtung 1A der ersten Ausführungsform nur im Betrieb der Impulsausgabeschaltung 14B unterscheidet, wird nur ein unterschiedlicher Teil nachstehend unter Weglassen einer Erläuterung der übrigen Teile beschrieben.
Wenn die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 sich zu einem niedrigen Pegel hin ändert, wird ein Strom veranlasst, in die Stromregelwiderstände 34, 35 zu fließen, so dass die Spannung an der Basis B des Transistors 36 kleiner wird als die Spannung V_BB. Als ein Ergebnis wird der Transistor 36 eingeschaltet, wodurch der Kollektorstrom I_CC basierend auf dem Verhältnis zwischen dem Widerstandswerten der Stromregelwiderstände 34, 35 veranlasst wird, in den Eingangswiderstand 9 über den Ausgangswiderstand 40 zu fließen. Die Spannung Vout am positiven Eingangsanschluss des ersten Komparators 16 ist die Spannung der Energieversorgung V_BB, die abgesenkt oder verringert wird durch die Emitterkollektorspannung des Transistors 36, und ferner spannungsgeteilt wird durch den Eingangswiderstand 9 und den Ausgangswiderstand 40. Der Widerstandswert des Ausgangswiderstandes 40 und des Eingangswiderstandes 9 wurden zuvor auf solche Weise bestimmt, dass dieser Spannungsabfall (d. h., die Emitterkollektorspannung des Transistors 36) kleiner wird, als die Referenzspannung Vton, die von der ersten Referenzspannungsversorgung 15 festgelegt wird.
In einer solchen Motorzündeinrichtung wird, wenn die Übertragung eines Zündsignals und eines Ausfallsignals auf derselben Signalleitung ausgeführt werden, die Amplitude des Ausfallsignals unterdrückt, um die erste Schwingungsform-Formungsschaltung in einem ausgeschalteten Zustand beizubehalten, wie in der ersten Ausführungsform. Als ein Ergebnis wird es möglich, zu verhindern, dass das Schaltelement 11 in fehlerhafter Weise durch externe Störungen einschaltet.
Zudem, da der Ausgangswiderstand 40 mit dem Kollektor C des Transistors 36 verbunden ist, wird der von dem Transistor 36 in den Eingangswiderstand 9 fließende Kollektorstrom I_CC stabiler, als der in der ersten Ausführungsform.
Ausführungsform 3
4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Motorzündeinrichtung, die allgemein mit einem Bezugszeichen 1C gekennzeichnet ist, gemäß dieser dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben erwähnten Motorzündeinrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform in einer Impulsausgabeschaltung 14C, aber der übrige Aufbau dieser Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform und demnach sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet unter Weglassung einer detaillierten Erläuterung davon.
Die Impulsausgabeschaltung 14C gemäß dieser dritten Ausführungsform setzt sich aus einer Stromspiegelschaltung 49 zusammen, die einen Transistor 45, einen Konstantstromwiderstand 46 und Transistoren 47, 48 umfasst.
Die zweite Komparatorschaltung 32 hat einen positiven Eingangsanschluss mit dem Eingangsanschluss 13b verbunden und einen negativen Eingangsanschluss mit der zweiten Referenzspannungsversorgung 31 verbunden.
Die zweite Komparatorschaltung 32 hat ihren Ausgang mit einer Basis B des Transistors 45 verbunden, welcher einen Emitter E mit der Energieversorgungsleitung 38 verbunden hat und einen Kollektor C mit dem Ausgangsanschluss 14a. Der Kollektor C des Transistors 45 wird auch über den Konstantstromwiderstand 46 mit der Referenzpotentialleitung 39 verbunden.
Beispielsweise sind die Transistoren 47, 48 PNP-Bipolartransistoren und haben ihre Emitter beide mit der Energieversorgungsleitung 38 gekoppelt und ihre Basisanschlüsse B miteinander verbunden, und an einen Kollektor C des Transistors 47 gekoppelt. Der Transistor 48 hat einen Kollektor C mit dem Ausgangsanschluss 14a verbunden.
Da der Betrieb der Motorzündeinrichtung 1C der dritten Ausführungsform ähnlich dem der 1A der ersten Ausführungsform 1 ist, auf die Zeit hin, wenn eine Eingangsgröße 14b der Impulsausgabeschaltung 14C zugeführt wird, wird demnach eine Erläuterung ähnlicher Teile weggelassen.
Wenn die Ausgangsgröße der zweiten Komparatorschaltung 32 sich in einen Nullpegel ändert, wird der Transistor 45 eingeschaltet, um einen Strom zu veranlassen, in den Konstantstromwiderstand 46 zu fließen, wodurch ein Kollektorstrom I_CC, der in den Kollektor C des Transistors 48 der Stromspiegelschaltung 49 fließt, veranlasst wird, in den Eingangswiderstand 9 zu fließen.
In einer solchen Motorzündeinrichtung wird, wenn das Übertragen eines Zündsignals und eines Ausfallsignals auf derselben Signalleitung vorgenommen werden, die Amplitude das Ausfallsignals unterdrückt, um die erste Schwingungsform-Formungsschaltung in einem ausgeschalteten Zustand beizubehalten, wie in der ersten Ausführungsform. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Schaltelement 11 davon abzuhalten, in fehlerhafter Weise durch externe Störungen eingeschaltet zu werden.
Ferner ist, da der Kollektorstrom, der durch den Eingangswiderstand 9 fließt, von der Stromspiegelschaltung 49 unterdrückt wird, der Einfluss externen Rauschens auf den Strom geringer, als der in der ersten Ausführungsform, es hierdurch ermöglichend, die Spannung im Ausfallsignal konstanter zu gestalten.
Ausführungsform 4
5 ist ein Schaltungsdiagramm einer Motorzündeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motorzündeinrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1d gekennzeichnet ist, gemäß dieser vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben erwähnten Motorzündeinrichtung 1a gemäß der ersten Ausführungsform in einer Impulsausgabeschaltung 14D, aber der übrige Aufbau dieser Ausführungsform ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform und demnach werden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet unter Weglassung einer detaillierten Erläuterung davon.
Wie in 5 gezeigt, schließt die Impulsausgabeschaltung 14D eine Klemmschaltung 50 ein, die mit der Energieversorgungsleitung 38 über einen Widerstand 51 verbunden ist. Die Klemmschaltung 50 besteht beispielsweise aus einer Zener-Diode oder einer Vielzahl von Dioden, die miteinander in überlappender Mehrschichtweise verbunden sind. Der Emitter E des Transistors 36 und der Stromregelwiderstand 35 sind mit einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 51 und der Klemmschaltung 50 verbunden.
Die Klemmschaltung 50 ist mit dem Emitteranschluss E des Transistors 36 als einer Last verbunden, wodurch selbst wenn ein Basisstrom an der Basis B des Transistors 36 ansteigt, um den Emitter E in einen Sättigungsbereich zu führen, die Spannung des Emitters E nicht unter die Klemmwirkung der Klemmschaltung 50 abfällt.
Wenn die Übertragung eines Zündsignals und eines Ausfallsignals auf derselben Signalleitung vorgenommen werden, wird in einer solchen Motorzündeinrichtung die Amplitude des Ausfallsignals unterdrückt, um die erste Schwingungsform-Formungsschaltung in einem ausgeschalteten Zustand beizubehalten, wie in der ersten Ausführungsform. Demgemäß ist es möglich, das fehlerhafte Einschalten des Schaltelementes 11 durch externe Störungen zu vermeiden.
Zudem gibt es, da die Klemmschaltung mit dem Transistor der Impulsausgabeschaltung verbunden ist, möglich, eine geeignete Marge für Fehlfunktionen sicherzustellen, wenn ein Sekundärstrom erfasst wird zum Erzeugen einer Impulsausgangsgröße. Als ein Ergebnis wird die Einrichtung weniger empfindlich gegenüber Einflüssen durch externes Rauschen.
Ausführungsform 5
6 ist ein Schaltungsdiagramm einer Motorzündeinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Zeitdiagramm für Signale in jeweiligen Teilen der Motorzündeinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.
Die Motorzündeinrichtung, die allgemein mit einem Bezugszeichen 1E gekennzeichnet ist, gemäß dieser fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der oben erwähnten Motorzündeinrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform in einer Zündsignaltreiberschaltung 5B, aber der übrigre Aufbau dieser Ausführungsform ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform und demnach werden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet unter Weglassung einer detaillierten Beschreibung davon.
Diese Zündsignaltreiberschaltung 5B schließt einen Transistor 55 ein, der einen Emitter E mit dem Ausgangsanschluss 5a über einen Widerstand 56 derart verbunden hat, dass die Spannung an dem Impulseingangsanschluss des ersten Komparators 16 bedingt durch den Strom, der von dem Widerstand 56 zum Eingangswiderstand 9 fließt, geringfügig größer wird als ein Referenzpotential.
Als nächstes wird der Betrieb der Motorzündeinrichtung 1E unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Der Betrieb dieser Ausführungsform bis zu dem Zeitpunkt t₄ ist ähnlich dem der ersten Ausführungsform und demnach wird eine Erläuterung der ähnlichen Teile weggelassen. Hier sollte bemerkt werden, dass im Gegensatz zu dem Fall der ersten Ausführungsform das Potential Vout am positiven Eingangsanschluss des ersten Komparators 16 eine Spannung V₀ wird, die geringfügig höher ist als das Referenzpotential zum Zeitpunkt, wenn weder ein Zündsignal, noch ein Ausfallsignal, ausgegeben werden. Das heißt, es fließt ein Strom von einer Energieversorgung V_D über den Widerstand 56 und den Eingangswiderstand 9 in die ECU 2. Wenn der Widerstandswert dieses Widerstandes 56 etwa 10 mal so groß festgelegt wird, wie der Widerstandswert des Eingangswiderstandes 9, wird der Wert der Spannung V₀ zu 1/11 der Energieversorgungsspannung V_D. Wenn ein Zündsignal IGt₁ an die Basis B des Transistors 55 eingegeben wird, wird der Transistor 55 eingeschaltet, so dass ein Strom vom Kollektor C des Transistors 55 zum Eingangswiderstand 9 hauptsächlich durch den Widerstand 57 fließt. Wenn der Widerstandswert dieses Widerstandes 57 etwa halb so groß festgelegt wird, wie der des Eingangswiderstandes 9, wird eine Spannung V₁ über den Eingangswiderstand 9 zu 2/3 der Energieversorgungsspannung V_D. Die Energieversorgungsspannung V_D, der Widerstandswert des Widerstandes 57 und der Widerstandswert des Eingangswiderstandes 9 werden auf eine solche Weise bestimmt, dass die Spannung V₁ größer wird als die Referenzspannung Vton, die von der ersten Referenzspannungsversorgung 15 festgelegt wird.
Zudem wird, wenn der Transistor 36 eingeschaltet wird und Strom in den Eingangswiderstand 9 fließt, durch Abstimmen des Wertes des Stroms von der Impulsausgabeschaltung 14A ein Spannungsabfall V₂ über den Eingangswiderstand 9 kleiner als die Referenzspannung Vton.
Darüber hinaus springt, wenn die Signalleitung 7 zu dem Zeitpunkt t₆ unterbrochen oder getrennt wird, die Spannung am Ausgangsanschluss 5a der Zündsignaltreiberschaltung 5B zur Energieversorgungsspannung V_D. Diese Spannung wird von der Fehlererfassungsschaltung 6 in die arithmetische Verarbeitungseinheit 4 eingegeben, so dass das Vorliegen oder Fehlen einer Unterbrechung oder eines geöffneten Kreises der Signalleitung 7 aus der Größe der dementsprechend eingegebenen Spannung bestimmt wird. Das heißt, die Spannung des Ausgangsanschlusses 5a wird größer festgelegt in der Reihenfolge des Ausfallsignals V₂, des Zündsignals V₁ und des Unterbrechungssignals V_D.
In einer solchen Motorzündeinrichtung werden Ausgangsspannungen auf einer Signalleitung für ein Zündsignal, ein Ausfallsignal und ein Signal, das auf eine Unterbrechung oder auf das Öffnen eines Schaltkreises hin erzeugt wird, jeweils derart festgelegt, dass eine Unterbrechung oder ein offener Schaltkreis der Signalleitung in zuverlässiger Weise erfasst werden können, es hierdurch ermöglichend, die Zuverlässigkeit der Einrichtung zu verbessern.
Während die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der beiliegenden Patentansprüche in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine, umfassend: eine Elektroniksteuereinheit (2), die ein Zündsignal zum Steuern von Zündzeitabstimmung ausgibt, eine Zündvorrichtung (3), die verbunden ist zum Empfangen des Zündsignals von der Elektroniksteuereinheit (2), um eine Zündhochspannung in einer Sekundärspule (18) einer Zündspule (8) durch Unterbrechen eines durch eine Primärspule (17) der Zündspule (8) fließenden Stroms durch die Aktion eines Schaltelementes (11) basierend auf dem Zündsignal zu erzeugen, zum Umsetzen eines durch die Sekundärspule (18) fließenden Sekundärstroms in ein Ausfallsignal in Übereinstimmung mit dem Zünden der Zündvorrichtung (3), und zum Ausgeben des Ausfallsignals an die Elektroniksteuereinheit (2); und eine Signalleitung (7), auf der sowohl das Zündsignal als auch das Ausfallsignal übertragen werden; wobei die Zündvorrichtung (3) umfasst: eine Primärschwingungsform-Formungsschaltung (10), die mit der Signalleitung (7) verbunden ist und einen Eingang parallel zu einem Eingangswiderstand (9) derart verbunden hat, dass, wenn das Zündsignal in den Eingangswiderstand (9) fließt, eine Spannung an dem Eingag höher wird, als eine vorgeschriebene Referenzspannung, hierdurch das Schaltelement (11) einschaltend; und eine Impulsausgabeschaltung (14A–14D), die mit dem Eingang der Primärschwingungsform-Formungsschaltung (10) verbunden ist und einen Ausgang zum Erzeugen des Ausfallsignals hat, in welches der Sekundärstrom umgesetzt wird, wobei die Impulsausgabeschaltung (14A–14D) betreibbar ist zum Abstimmen eines Stromwertes für das Ausfallsignal in einer solchen Weise, dass die Spannung am Eingang der Primärschwingungsform-Formungsschaltung (10) zu dem Zeitpunkt, wenn das Ausfallssignal in den Eingangswiderstand (9) fließt, kleiner wird als die vorbeschriebene Referenzspannung.
Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Impulsausgabeschaltung (14A–14D) eine Stromspiegelschaltung (24, 27, 49) einschließt, die das Ausfallssignal ausgibt.
Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Impulsausgabeschaltung (14A–14D) eine Klemmschaltung (50) einschließt, die das Ausfallsignal klemmt, um zu vermeiden, dass das Ausfallsignal eine Spannung erhält, die gleich oder höher ist als die vorgeschriebene Referenzspannung.
Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zündvorrichtung (3) eine Sekundärspulenerfassungsschaltung (12) einschließt mit einer mit der Niederspannungsseite der Sekundärspule (18) verbundenen Stromspiegelschaltung (24, 27, 49).
Zündeinrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Spannung auf der Signalleitung (7) auf der Seite in der Nähe der Elektroniksteuereinheit (2) zu dem Zeitpunkt, wenn die Signalleitung (7) unterbrochen ist, höher wird als die Spannung an dem Eingang der Primärschwingungsform-Formungsschaltung (10) zu dem Zeitpunkt, wenn das Zündsignal bzw. das Ausfallsignal jeweils in den Eingangswiderstand (9) fließen.