DE102021203041B3

DE102021203041B3 - Erkennung der Betätigung eines Stoppschalters einer Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE102021203041B3
Application number: DE102021203041.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Frühwald; Denis Lenz; Leo Kiessling
Original assignee: Pruefrex Engineering e Motion GmbH and Co KG
Current assignee: Pruefrex Engineering e Motion GmbH and Co KG
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2041-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Betätigung eines Stoppschalters (13) während des Betriebs einer einen Mikrocontroller (8) aufweisenden Zündvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine und eine solche Zündvorrichtung (1), wobei der Mikrocontroller (8) lediglich zwei oder drei eingangsseitige Anschluss-Pins (PE1, PE2, PE3) und einen ausgangsseitigen Anschluss-Pin (PA) aufweist, wobei ein erstes Spannungssignal (S1) an einen ersten Anschluss-Pin (PE1) und ein zweites Spannungssignal (S2, S3) an einen zweiten Anschluss-Pin (PE2, PE3) des Mikrocontrollers (8) geführt sind, und wobei bei Betätigung des Stopp-schalter (13) ein aus dem ersten Spannungssignal (S1) abgeleitetes Spannungssignal (S1n, S1p) mit positiven oder negativen Halbwellen (S31, S34; S30, S33) kurzgeschlossen und aus einer Abweichung der an den ersten und zweiten Anschluss-Pin (PE1; PE2, PE3) des Mikrocontrollers (8) geführten Spannungssignale (S1n, S1p; S2, S3) gegenüber den Spannungssignalen (S1n, S1p; S2, S3) bei geöffnetem Stoppschalter (13) auf dessen Betätigung geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Betätigung eines Stoppschalters während des Betriebs einer Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine sowie eine solche Zündvorrichtung.
Eine derartige Zündvorrichtung wird typischerweise in einem handgeführten Arbeitsgerät, beispielsweise einer Kettensäge, mit einem Verbrennungsmotor als Brennkraftmaschine eingesetzt. Beim üblichen Aufbau einer solchen Zündvorrichtung sind ein mit dem Verbrennungsmotor, beispielsweise mit dessen Kurbelwelle, gekoppeltes Magnetpolrad und ein üblicherweise U-förmiger Eisenkern vorgesehen, wobei auf zumindest einem dessen Kernschenkeln eine Spule (Lade- und/- oder Zündspule) angeordnet ist. Aus einer Drehbewegung des mit Permanentmagneten versehenen Magnetpolrades resultiert eine induzierte Spannung in der Spule, deren Spulenspannung (Ladespannung) positive und negative Halbwellen aufweist.
Die Spulen- oder Ladespannung wird über einen Gleichrichter an einen Zündkondensator als Energiespeicher geführt, der über eine Primärwicklung eines Zündtransformators (Zündübertragers) entladen wird. Dabei wird an dessen Sekundärwicklung eine Hochvoltspannung zur Erzeugung eines Zündfunkens an einer Zündkerze für die Entflammung eines Brennstoffgemisches im Brennraum des Verbrennungsmotors erzeugt. Die Entladung des Zündkondensators erfolgt mittels eines Zündschalter, der von einem Mikrocontroller angesteuert wird.
Aus der DE 10 2004 059 070 A1 ist es bekannt, die positiven Halbwellen und die negativen Halbwellen der Ladespule an getrennten Klemmen bereitzustellen sowie die negativen Halbwellen als Signal auch dem Mikrocontroller zu dessen strom- und/oder spannungstechnischen Versorgung (Spannungsversorgung) und/oder über eine Anpassungsschaltung zu dessen Synchronisation zuzuführen. Auch können dem Mikrocontroller die positiven Halbwellen der Ladespule mittelbar über ein Differenzierglied als Signal zugeführt werden. Zudem können die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers bzw. die zu verarbeitenden Signale von einer anderen Spule, beispielsweise von einer ebenfalls auf einem der Kernschekel des Eisenkerns angeordneten Hilfs- oder Trigger-Spule, abgegriffen werden.
Aus der DE 197 36 032 B4 und aus der DE 10 2004 059 070 A1 ist es zudem bekannt, eine derartige Zündvorrichtung (Zündmodul, magnetische Zündschaltung, Magnetzündschaltung oder Kondensator-Zündeinrichtung) mit einem externen Stoppschalter zu versehen. Der Stoppschalter wirkt auf den Mikrocontroller und verhindert im geschlossen Schalterzustand die Erzeugung eines Zündfunkens.
Bei einer aus der DE 10 2004 059 070 A1 bekannten Zündvorrichtung ist die Steuereinrichtung (Mikrocontroller) über einen Stoppschalteranschluss in Form eines Anschlusspins mit dem Stoppschalter schaltungs- und/oder signaltechnisch verbunden. An diesen Anschlusspin des Mikrocontrollers ist ein am Stoppschalteranschluss anstehendes Spannungssignal in Form entsprechender Spannungswerte oder Spannungspegel geführt.
Bei einem aus der EP 2 330 606 A1 bekannten Verfahren wird an einen Anschluss (Stoppanschluss) für den Stoppschalter einer magnetischen Zündschaltung ein Spannungsimpuls bzw. ein Spannungssignal zum Zwecke des Reinigens der Kontakte des Stoppschalters gelegt. Der entsprechende Spannungsimpuls wird durch Gleichrichtung eines Spannungssignals erzeugt, das sich im Zuge der Entladung eines Energiespeichers einstellt. Zudem wird ein Mittelspannungsimpuls gleichzeitig als Stoppschalter-Abfrage bzw. zur Bewertung des Zustandes des Stoppschalters (geöffnete oder geschlossene Schalterkontakte) herangezogen. Hierzu wird die Spannung am Stoppschalter während des Mittelspannungsimpulses gemessen, und bei Überschreitung eines bestimmten Pegels bzw. eines der Steuerung für einen Spannungsvergleich vorgegebenen Spannungswertes wird auf den geöffneten Zustand des Stoppschalters geschlossen, während bei Unterschreitung des Pegels bzw. des vorgegebenen Spannungswertes auf einen Schließzustand des Stoppschalters geschlossen werden kann.
Bei den bekannten Zündvorrichtungen erfolgt die Abfrage, ob der Stoppschalter betätigt (geschlossen) worden ist, stets über einen entsprechenden Anschluss (Anschlusspin) des Mikrocontrollers. Der Stoppschalter wird betätigt, und somit werden dessen Schaltkontakte geschlossen, um den Verbrennungsmotor aus- oder abzuschalten, indem die periodische Erzeugung des Zündfunkens unterbunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Zündvorrichtung der genannten Art mit einem Stoppschalter oder mit einem Stopp-Anschluss für einen solchen Stoppschalter oder -taster sowie ein geeignetes Verfahren zur Erkennung der Betätigung des Stoppschalters anzugeben. Insbesondere soll ein zusätzlicher Anschlusspin des Mikrocontrollers für eine Abfrage des Schalterzustands des Stoppschalters (Stopp-Abfrage) eingespart werden, insbesondere zur Kosteneinsparung des für die Zündvorrichtung bereitzustellenden Mikrocontrollers.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Zündvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der hierauf jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
Beim Betrieb der Zündvorrichtung, die einen Mikrocontroller aufweist, wird mittels eines rotierenden Magnetpolrades in einer Ladespule ein erstes Spannungssignal mit positiven und negativen Halbwellen erzeugt. Mit anderen Worten erzeugt die Ladespule eine Ladespannung mit in einem zeitlichen Verlauf positiven und negativen Halbwellen. Auch wird in mindestens einer weiteren Spule, insbesondere in einer Primärwicklung eines Zündtransformators und/oder in einer Hilfs- oder Triggerspule, mindestens ein zweites Spannungssignal mit positiven Halbwellen und negativen Halbwellen erzeugt.
Der Mikrocontroller weist lediglich einen eingangsseitigen Anschluss- Pin für dessen Spannungsversorgung - gegebenenfalls inklusive eines Masseanschlusses - und den ausgangsseitigen Anschluss-Pin für die Ansteuerung des Zündschalters sowie lediglich einen weiteren Anschluss-Pin oder bei Verwendung einer Triggerspule lediglich zwei weitere eingangsseitige Anschluss-Pins für Spannungssignale der Spulen auf.
Ein aus dem ersten Spannungssignal abgeleitetes Spannungssignal mit beispielsweise lediglich den negativen Halbwellen, welches als (zweites) Teilsignal abgreifbar ist, wird direkt oder indirekt an einen ersten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers geführt.
Das zweite Spannungssignal, insbesondere das in der Primärwicklung des Zündtransformators erzeugte Spannungssignal, wird an den oder einen zweiten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers geführt. Ist eine Triggerspule vorhanden, so wird deren Spannungssignal als weiteres Spannungssignal direkt und/oder über die Strom- oder Spannungsquelle an den ersten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers und/oder an einen zweiten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers geführt.
Aus dem ersten Spannungssignal der Ladespule wird vorzugsweise ein weiteres Spannungssignal mit zweckmäßigerweise lediglich den positiven Halbwellen abgeleitet. Dieses (erste) Teilsignal der Ladespule kann ebenfalls an den zweiten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers geführt werden. Insbesondere wird dieses (erste) Teilsignal über einen Gleichrichter an einen Zündkondensator als Energiespeicher zu dessen Ladung geführt.
Vorzugsweise wird an den Zündkondensator, insbesondere ebenfalls über einen Gleichrichter, auch das andere (zweite) Teilsignal der Ladespule mit vorzugsweise lediglich den negativen Halbwellen geführt. Mit anderen Worten werden in zweckmäßiger Weiterbildung des Verfahrens die aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten, insbesondere gleichgerichteten, Spannungssignale mit den negativen Halbwellen und mit den positiven Halbwellen (erstes und zweites Teilsignal) zum Laden eines der Ladespule nachgeschalteten Zündkondensators verwendet.
Bei einer Betätigung des Stoppschalters während des Betriebs der Zündvorrichtung wird das aus dem ersten Spannungssignal abgeleitete Spannungssignal mit den positiven Halbwellen (erstes Teilsignal der Ladespule) oder das aus dem ersten Spannungssignal abgeleitete Spannungssignal mit den negativen Halbwellen (zweits Teilsignal der Ladespule) kurzgeschlossen. Besonders bevorzugt wird lediglich das aus dem ersten Spannungssignal abgeleitete Spannungssignal (erstes Teilsignal) mit den positiven Halbwellen mittels des Stoppschalters durch dessen Betätigung kurzgeschlossen.
Aus einer Abweichung der an den ersten und zweiten Anschluss-Pin des Mikrocontrollers geführten Spannungssignale gegenüber denjenigen bei geöffnetem Stoppschalter wird auf dessen Betätigung erkannt. Mit anderen Worten vergleicht der Mikrocontroller den zeitlichen Verlauf und/oder die Amplituden oder die Spannungswerte der an diesen geführten Spannungssignale der Spulen bei geöffnetem Stoppschalter mit dem zeitlichen Verlauf und/oder den Amplituden oder den Spannungswerten bei geschlossenem Stoppschalter.
Da die einen Halbwellen, insbesondere die positiven Halbwellen, des aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten Spannungssignals kurzgeschlossen, beispielsweise gegen Masse geschaltet, sind, spiegelt sich dies in zumindest einem der an den Mikrocontroller geführten Spannungssignale wider. Aus der damit verbundenen Abweichung der Spannungssignale bzw. deren Amplituden, Spannungswerte und/oder Verläufen kann der Mikrocontroller zuverlässig auf den Schalterzustand des Stoppschalters bzw. auf dessen Zustandsänderung von geöffneten zu geschlossenen Schalterkontakten schließen, ohne dass der Mikrocontroller hierzu einen zusätzlichen Anschlusspin benötigt.
Gemäß einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens wird bei vorhandener Triggerspule dieses, aus dem ersten Spannungssignal abgeleitete Spannungssignal mit den positiven Halbwellen zusammen mit einem Spannungssignal der Triggerspule an einen der Anschluss-Pins des Mikrocontrollers geführt.
Auch kann vorzugsweise aus einem Vergleich des aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten Spannungssignals (zweites Teilsignal) mit den negativen Halbwellen und dem aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten Spannungssignal mit den positiven Halbwellen (erstes Teilsignal) und dem Spannungssignal der gegebenenfalls vorgesehenen Triggerspule auf die Betätigung des Stoppschalters geschlossen werden. Zudem kann zweckmäßigerweise auch allein aus einem Vergleich des aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten Spannungssignals mit den negativen Halbwellen (zweites Teilsignal der Ladespule) und dem aus dem ersten Spannungssignal abgeleiteten Spannungssignal mit den positiven Halbwellen (erstes Teilsignal der Ladespule) auf die Betätigung des Stoppschalters geschlossen werden. Ferner kann aus dem Ausbleiben von funkenbedingten Störsignalen auf die Betätigung des Stoppschalters geschlossen werden.
Die Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine weist ein Magnetpolrad, eine Ladespule und mindestens eine weitere Spule, vorzugsweise eine Triggerspule und/oder eine Wicklung (Primärwicklung oder -spule) eines Zündtransformators auf. Die Spulen sind geeigneter Weise auf benachbarten Kernschenkeln eines Eisenkerns angeordnet, wobei geeigneter Weise die Ladespule auf dem einen und die Triggerspule bzw. die Primärspule auf dem anderen Kernschenkel angeordnet ist. In Folge einer Rotation des Magnetpolrades erzeugt die Ladespule ein erstes Spannungssignal, vorzugsweise mit zwei Teilsignalen unterschiedlicher Polarität der Halbwellen der Ladespannung. Die Wicklung (Primärwicklung oder -spule) des Zündtransformators und die gegebenenfalls vorhandene Triggerspule erzeugen ein zweites bzw. ein weiteres Spannungssignal, ebenfalls mit jeweils positiven und negativen Halbwellen.
Die Zündvorrichtung weist zudem einen Zündkondensator und einen diesem vorgeschalteten Gleichrichter auf. Des Weiteren weist die Zündvorrichtung einen Mikrocontroller mit einem ausgangsseitigen Anschluss-Pin und mit einer Anzahl an eingangsseitigen Anschluss-Pins auf. Ferner weist die Zündvorrichtung einen vom Mikrocontroller angesteuerten oder ansteuerbaren Zündschalter auf, der ansteuerseitig an den ausgansseitigen Anschluss-Pin des Mikrocontroller angeschlossen ist. Die Zündvorrichtung weist auch einen dem Zündkondensator nachgeschalteten Zündtransformator und einen Stoppschalter auf, der zwischen die Ladespule und den der Gleichrichter geschaltet ist.
Dem Mikrocontroller ist an einem der eingangsseitigen Anschluss-Pins ein aus dem ersten Spannungssignal abgeleitetes Spannungssignal mit den positiven Halbwellen oder mit negativen Halbwellen und/oder ein Spannungssignal der gegebenenfalls vorgesehenen Triggerspule zugeführt. Dem Mikrocontroller ist an einem weiteren der eingangsseitigen Anschluss-Pins ein Spannungssignal des Zündtransformators, insbesondere dessen Primärspule, zugeführt.
Der Mikrocontroller ermittelt aus den über dessen eingangsseitigen Anschluss-Pins zugeführten Spannungssignalen eine Betätigung des Stoppschalter. Im Falle dessen Betätigung, wenn also dessen Schaltkontakte beispielsweise manuell geschlossen worden sind, steuert der Mikrokontroller über dessen Ausgang den Zündschalter nicht oder derart an, dass keine Entladung des Zündkondensators erfolgt und somit auch kein (weiterer) Zündfunke generiert werden kann.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch wesentliche Teile einer Zündvorrichtung mit einem U-förmigen Eisenkern mit darauf angeordneten Spulen sowie mit einem Magnetpolrad,
2 den zeitlichen Verlauf zweier Spannungssignale von auf unterschiedlichen Kernschenkeln des Eisenkerns angeordneten Spulen,
3 ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung mit einem Mikrocontroller und mit einer Ladespule sowie mit einem Zündtransformator und mit einem Stoppschalter (Stopp-Schalter oder Taster), dessen Signal gemäß einer ersten Variante zusammen mit einem Spulensignal dem Mikrocontroller zugeführt wird, und
4 ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung mit dem Mikrocontroller und mit der Ladespule sowie mit dem Zündtransformator und gemäß einer zweiten Variante mit einem Stoppschalter ohne Signalverbindung zum Mikrocontroller.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch eine Zündvorrichtung 1 mit einem einen Permanentmagnet (Magnet) 2 mit Nord- und Südpol (N, S) aufweisenden Polrad (Magnetpolrad) 3, das synchron mit einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine), insbesondere eines handgeführten oder -getragenen Arbeitsgerätes, rotiert. Der Permanentmagnet 2 ist in einem Kreissektor (Kreissegment) des kreisförmigen Magnetpolrades 3 angeordnet. Die Zündvorrichtung 1 weist zudem einen ortsfesten, U-förmigen Eisenkern 4 mit einem ersten Kernschenkel 4a und mit einem zweiten Kernschenkel 4b auf. Die beiden zueinander beabstandet angeordneten Kernschenkel sind über ein Mittelteil 4c miteinander verbunden.
Zwischen den Freienden der Kernschenkel 4a, 4b und dem Magnetpolrad 3 ist ein Luftspalt L gebildet. Der Abstand bzw. die Anordnung der Kernschenkel 4a, 4b ist an die Abmessungen bzw. an die Anordnung des Magneten 2 angepasst. Dabei wird in der dargestellten Drehstellung des Magnetpolrades 3 der in Form zweier geschlossener Linien und Pfeilspitzen eingezeichnete Magnetfluss Ba, Bb über den Eisenkern 4 geschlossen.
Auf dem Kernschenkel 4a ist eine Ladespule 5 angeordnet, in deren Spulenwicklung infolge des Magnetflusses Ba ein Strom induziert wird. An der Spulenwicklung bzw. an deren Wicklungs- oder Windungsenden oder an Anschlussklemmen ist eine entsprechende Spannung (Ladespannung) U₁ als Spannungssignal S₁ abgreifbar.
Analog ist auf dem benachbarten Kernschenkel 4b ein Zündtransformator (eine Zündspule) 6 angeordnet, in dessen bzw. deren Primärwicklung 6a ebenfalls ein Strom induziert wird und entsprechend eine Spannung U₂ als Spannungssignal S₂ abgreifbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist zudem eine Triggerspule 7 auf diesem zweiten Kernschenkel 4b angeordnet, die eine Spannung U3 als Spannungssignal S₃ liefert. Ist eine solche Triggerspule 7 nicht vorgesehen, wie durch die strichlinierte Darstellung der Triggerspule 7 in den 3 und 4 angedeutet ist, so wird das Spannungssignal S₃ von der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 geliefert.
2 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm mit dem Verlauf der Ladespannung U₁ sowie der Spannungen U₂, U₃ an der Primärwicklung 6a bzw. an der Triggerspule 7 über die Zeit t. Im unteren Diagramm ist der zeitliche Verlauf des ersten Spannungssignals S₁ und im oberen Diagramm der zeitliche Verlauf des zweiten bzw. des weiteren Spannungssignals S₂, S₃ erkennbar. Der zeitliche Verlauf der Spannungssignale S₁ bzw. S₂, S₃ entspricht der in 1 eingezeichneten Drehrichtung (+)D entgegen dem Uhrzeigersinn (Vorwärtsrichtung) des Polrades 3. Die entgegengesetzte Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) ist in 1 mit (-)D bezeichnet.
Erkennbar weisen die Spannungen U₁, U₂, U₃ und somit die Spannungssignale S₁, S₂, S₃ eine (zeitliche) Abfolge von negativen und positiven Halbwellen auf. Die Maxima bzw. Minima dieser beiden Spannungssignale S₁ und S₂, S₃ korrelieren mit in 1 eingezeichneten Winkelpositionen 30 bis 34. Der Null-Durchgang zwischen den beiden mittleren Halbwellen, also zwischen den beiden ausgeprägten positiven und negativen Halbwellen, ist mit der Winkelposition 32 bezeichnet. Die Drehrichtungserkennung erfolgt anhand einer Analyse der beiden Spannungssignale S₁, S₂ (S₃) hinsichtlich deren drehrichtungsabhängigen Zeitverlauf.
Dabei kann das zeitliche Auftreten eines charakteristischen Merkmals eines der Spannungssignale S₁, S₂ (S₃) mit einem zeitlichen Auftreten eines charakteristischen Merkmals des anderen Spannungssignals S₁, S₂ (S₃) verglichen, in Rotation oder ins Verhältnis gesetzt werden. So ist eine charakteristische zeitliche Verschiebung des Auftretens einer Schwellwertunterschreitung der zeitlich ersten (negativen) Halbwelle der jeweiligen Spannungssignale S₁, S₂ (S₃) im Falle der Vorwärts-Drehrichtung (+)D abweichend von der zeitlichen Verschiebung im Falle der entgegen gesetzten (Rückwärts-)Drehrichtung (-)D des Polrades 3. Tritt beispielsweise zeitlich zunächst die Verschiebung bzw. der Zeitversatz bei der ersten negativen Halbwelle und zu einem späteren Zeitpunkt die Schwellwertunterschreitung mit einer hier positiven Zeitverschiebung auf, so wird auf die Vorwärtsdrehrichtung (+)D erkannt. Hingegen wird auf die Rückwärtsdrehrichtung (-)D erkannt, wenn in Folge der Schwellwertunterschreitungen der negativen Halbwellen zunächst ein positiver Zeitversatz und zeitlich danach bei weiterer Schwellwertunterschreitung ein negativer Zeitversatz auftritt. Demzufolge wird die Ausgabe eines Zünd- oder Steuersignals S_z an einen Zündschalter 9 unterbunden (3 und 4).
Die 3 und 4 zeigen die Zündvorrichtung 1 bzw. deren schaltungstechnischen Bestandteil in einem Blockschaltbild. Die Zündvorrichtung 1 umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Form eines Mikrocontrollers (Mikroprozessors) 8, der ausgangsseitig mit dem gegen Masse geschalteten Zündschalter 9 in Form eines Halbleiterschalters verbunden ist. Der Zündschalter 9 ist beispielsweise ein TRIAC, der ansteuerseitig mit einem als Anschluss oder Anschluss-Pin P_A ausgeführten Ausgang des Mikrocontrollers 8 verbunden ist.
Die Ladespule 5 ist über einen Gleichrichter 10 in Form beispielsweise einer Diode, eines Halb- oder Vollbrückengleichrichters mit einem Zündkondensator 11 verbunden. Dieser ist mit der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 verbunden. Sekundärseitig ist der Zündtransformator 6 mit dessen Sekundärwicklung 6b an einen nicht näher bezeichneten Anschluss der Zündvorrichtung 1 geführt, an den beispielsweise die Zündkerze zur Erzeugung eines Zündfunkens F für den Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) anschließbar oder angeschlossen ist.
In Folge eines zu einem bestimmten, einstellbaren Zündzeitpunkt von dem Mikrocontroller 8 erzeugten Zünd- oder Ansteuersignals S_z, das am Anschluss-Pin P_A abgreifbar ist, wird der Zündschalter 9 geschlossen. In Folge dessen wird der Zündkondensator 11 über die Primärspule 6a des Zündtransformators 6 entladen. Dies führt aufgrund des Windungsverhältnisses der Primärspule 6a zur Sekundärspule 6b, beispielsweise einem Windungsverhältnis von 100, sekundärseitig zu einer entsprechenden, ausreichenden Hochspannung von beispielsweise einigen 1000 V für die Auslösung des Zündfunkens F.
Zur Energieversorgung und Bereitstellung der Versorgungsspannung V_DD für den Mikrocontroller 8 wird eine Strom- bzw. Spannungsquelle 12 von der Ladespule 5 und/oder von der Triggerspule 7 energetisch gespeist. Die Strom- bzw. Spannungsquelle 12 kann hierzu einen weiteren, nicht dargestellten Gleichrichter aufweisen. Das entsprechende Spannungssignal der Ladespule 5, dass zur Strom- bzw. Spannungsquelle 12 geführt ist, ist mit S_1n bezeichnet. Dieses Spannungssignal S_1n, das nachfolgend auch als zweites Teilsignal bezeichnet wird, führt im Ausführungsbeispiel lediglich die negativen Halbwellen S₃₀, S₃₃ der Ladespannung U₁ gemäß 2.
Ein weiteres, nachfolgend auch als erstes Teilsignal bezeichnetes Spannungssignal der Ladespule 5, ist mit S₁ bezeichnet. Dieses Spannungssignal S_1p führt im Ausführungsbeispiel lediglich die - zeitlich versetzten - positiven Halbwellen S₃₁, S₃₄ der Ladespannung U₁. Das gesamte, aus den Teilsignalen bestehende Spannungssignal S₁ enthält somit sowohl die positiven Halbwellen S₃₁, S₃₄ als auch die negativen Halbwellen S₃₀, S₃₃ der Ladespannung U₁, ist also aus den Teilsignalen S_1p und S_1n zusammengesetzt.
Dem Mikrocontroller 8 werden eingangsseitig das Spannungssignal (zweites Teilsignal) S_1n der Ladespule 5 und das Spannungssignal S₂ des Zündtransformators 6 sowie bei vorhandener Triggerspule 7 das Spannungssignal S₃ zugeführt. Ist keine zusätzliche Triggerspule 7 vorhanden, so werden dem Mikrocontroller 8 das Spannungssignal S_1n der Ladespule 5 und das Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 zugeführt. Breits anhand lediglich dieser Spannungssignale S_1n, S_1p sowie S₂ (bzw. S₃) kann der Mikrocontroller 8 die Drehrichtung (+)D bzw. (-)D des Magnetpolrades 3 ermittelt.
Der Mikrocontroller 8 weist daher lediglich drei eingangsseitige Anschluss-Pins P_E1, P_E2, P_E3 sowie den einen ausgangsseitigen Anschluss-Pin P_A auf, nämlich den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E1 für die Versorgungsspannung V_DD und den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E2 für das Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 sowie den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E3 für das Spannungssignal S_1p.
Die Zündvorrichtung 1 weist zudem einen Stopp-Schalter (Stoppschalter) oder Stopp-Taster (Stopptaster) 13 auf, der an die Verbindung zwischen der Ladespule 5 und dem Gleichrichter 10 angeschlossen ist. Der Anschluss 14 symbolisiert eine Verbindung des Stoppschalters 13 mit der Ladespule 5. Mit anderen Worten liegt an dem Anschluss 14 das Spannungssignal (erstes Teilsignal der Ladespule 5) S_1p mit den positiven Halbwellen S₃₁, S₃₄ der Ladespannung U₁ an.
Beim Betrieb der Zündvorrichtung 1 werden beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 die in 2 mit S₃₁, S₃₄ bezeichneten positiven Halbwellen und die hierzu zeitlich versetzten, in 2 mit S₃₀, S₃₃ bezeichneten negativen Halbwellen der Ladespannung U₁ der Ladespule 5 zum Laden des Zündkondensators 11 genutzt. Hierzu sind das entsprechende Spannungssignal S_1n mit den negativen Halbwellen S₃₁, S₃₃ der Ladespannung U₁ über einen in 3 strichliniert angedeuteten Gleichrichter 10' und das Spannungssignal S_1p mit den positiven Halbwellen S₃₀, S₃₄ der Ladespannung U₁ über den Gleichrichter 10 an den Zündkondensator 11 als Energiespeicher geführt.
Bei vorhandener Triggerspule 7 ermittelt der Mikrocontroller 8 beim Ausführungsbeispiel nach 3 aus dem Spannungssignal S₃ der Triggerspule 7 und dem Spannungssignal S_1n der Ladespule 5 die Information, dass oder ob der Stoppschalter 13 betätigt worden ist, dessen Schaltkontakte also (manuell) geschlossen worden sind. In diesem Fall kann die Zusammenschaltung des Spannungssignals S₃ der Triggerspule 7 mit dem Spannungs- oder Teilsignal S_1p der Ladespule 5 auf den Anschluss-Pin P_E3 entfallen. Ist keine Triggerspule 7 vorhanden, so werden für die Information, dass oder ob der Stoppschalter 13 betätigt ist, die an die Anschluss-Pins P_E1 und P_E3 geführten Spannungs- oder Teilsignal S_1n und S_1p der Ladespule 5 herangezogen.
In beiden Fällen ist in Folge der Betätigung des Stoppschalters 13 das Spannungssignal (erstes Teilsignal der Ladespule 5) S_1p über den Stoppschalter 13 gegen Masse geschaltet, so dass die positiven Halbwellen S₃₀, S₃₄ der Ladespannung U₁ den Spannungswert Null (0 Volt) annehmen, während die im Spannungssignal S_1n enthaltenen negativen Halbwellen S₃₁, S₃₃ der Ladespannung U₁ deren Spannungswert ungleich Null (> 0 Volt) beibehalten.
Durch beispielsweise zeitmultiplexes Abfragen der Halbwellen S₃₀ bis S₃₄ der Ladespannung U₁, gegebenenfalls in Verbindung mit dem Spannungssignal S₃, kann der Mikrocontroller 8 den Schaltzustand des Stoppschalters 13 (Stopp-Abfrage) zuverlässig ermitteln, ohne dass der Mikrocontroller 8 hierzu einen zusätzlichen Anschluss-Pin benötigt. Auch kann das Spannungssignal S₂ für diese Stopp-Abfrage genutzt werden, da aufgrund des Kurschließens des Spannungssignals S_1p der Ladespule 5 der Zündkondensator 11 nicht vollständig geladen und demzufolge auch keine ausreichende Hochspannung vom Zündtransformator 6 erzeugt wird, was sich im an der Primärwicklung 6a abgegriffenen Spannungssignal S₂ widerspiegelt. Hat der Mikrocontroller 8 auf die Betätigung des Stoppschalters 13 erkannt, so wird kein Steuersignal S_z zur Betätigung des Zündschalters 9 generiert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird wiederum zur Energieversorgung und Bereitstellung der Versorgungsspannung V_DD für den Mikrocontroller 8 die Strom- bzw. Spannungsquelle 12 von der Ladespule 5 und/oder von der Triggerspule 7 energetisch gespeist. Die Strom- bzw. Spannungsquelle 12 kann hierzu wiederum einen nicht dargestellten Gleichrichter aufweisen. Das entsprechende Spannungssignal S_1n, das als zweites Teilsignal der Ladespule 5 die negativen Halbwellen S₃₀, S₃₃ der Ladespannung U₁ zur Strom- bzw. Spannungsquelle 12 führt, ist am entsprechenden Anschluss der Ladespule 5 abgreifbar, während das Spannungssignal S_1p als erstes Teilsignal der Ladespule 5 wiederum lediglich die positiven Halbwellen S₃₁, S₃₄ der Ladespannung U₁ führt.
Dem Mikrocontroller 8 werden eingangsseitig das Spannungssignal S_1n der Ladespule 5 und das Spannungssignal S₂ des Zündtransformators 6 sowie bei vorhandener Triggerspule 7 das Spannungssignal S₃ zugeführt. Ist keine zusätzliche Triggerspule 7 vorhanden, so werden dem Mikrocontroller 8 lediglich das Spannungssignal S_1n der Ladespule 5 und das Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 zugeführt. Der Mikrocontroller 8 weist daher lediglich zwei oder drei eingangsseitige Anschluss-Pins P_E1, P_E2, P_E3 sowie den einen ausgangsseitigen Anschluss-Pin P_A auf, nämlich den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E1 für die Versorgungsspannung V_DD und den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E2 für das Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6 sowie gegebenenfalls den eingangsseitigen Anschluss-Pin P_E3 bei vorhandener Triggerspule 7.
Beim Betrieb der Zündvorrichtung 1 werden beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 die in 2 mit S₃₁, S₃₄ bezeichneten positiven Halbwellen und bei entsprechender Schaltung mit dem Gleichrichter 10' die hierzu zeitlich versetzten, in 2 mit S₃₀, S₃₃ bezeichneten negativen Halbwellen der Ladespannung U₁ der Ladespule 5 zum Laden des Zündkondensators 11 genutzt. Hierzu sind das entsprechende Spannungssignal S_1n mit den negativen Halbwellen S₃₁, S₃₃ der Ladespannung U₁ über den in 4 strichliniert angedeuteten Gleichrichter 10' und das Spannungssignal S_1p mit den positiven Halbwellen S₃₀, S₃₄ der Ladespannung U₁ über den Gleichrichter 10 an den Zündkondensator 11 als Energiespeicher geführt.
Bei vorhandener Triggerspule 7 ermittelt der Mikrocontroller 8 beim Ausführungsbeispiel nach 4 aus dem Spannungssignal S₃ der Triggerspule 7 und dem Spannungssignal S_1n der Ladespule 5 die Information, dass oder ob der Stoppschalter 13 betätigt worden ist. Ist keine Triggerspule 7 vorhanden, so erfolgt die Abfrage des Schaltzustandes des Stoppschalters 13 über das an den Anschluss-Pin P_E1 und P_E2 geführte Spannungssignal (zweites Teilsignal) S_1n der Ladespule 5 und das an den Anschluss-Pin P_E2 geführte Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6a des Zündtransformators 6.
In Folge der Betätigung des Stoppschalters 13 ist das Spannungssignal (erstes Teilsignal der Ladespule 5) S_1p über den Stoppschalter 13 gegen Masse geschaltet, so dass die positiven Halbwellen S₃₀, S₃₄ der Ladespannung U₁ wiederum den Spannungswert Null (0 Volt) annehmen, während die im Spannungssignal S_1n enthaltenen negativen Halbwellen S₃₁, S₃₃ der Ladespannung U₁ deren Spannungswert ungleich Null (> 0 Volt) beibehalten. Aufgrund des Kurschließens des Spannungssignals S_1p der Ladespule 5 in Folge einer Betätigung des Stoppschalters 13 wird wiederum der Zündkondensator 11 nicht oder nicht vollständig geladen, und demzufolge wird auch keine ausreichende Hochspannung vom Zündtransformator 6 erzeugt. Dies spiegelt sich im an der Primärwicklung 6a abgegriffenen Spannungssignal S₂ wider, indem wegen des Ausbleibens einer Funkenbildung beispielsweise keine funkenbedingten Störsignale auftreten.
Durch einen Vergleich der Spannungssignale S_1n bzw. bei vorhandener Triggerspule 7 des Spannungssignals S₃ mit dem Spannungssignal S₂ der Primärwicklung 6b kann der Mikrocontroller 8 auf eine Betätigung des Stoppschalters 13 schließen. Hintergrund hierzu ist, dass bei geschlossenem Stoppschalter 13 am Zündtransformator 6 keine Störsignale auftreten, welche bei geöffnetem Stoppschalter 13 und normalem Zündbetrieb der Zündvorrichtung 1 vom Zündfunken F erzeugt werden. Aus einer Abweichung dieses Signalvergleichs bei geschlossenem Stoppschalter gegenüber dem Signalvergleich bei geöffnetem Stoppschalter 13 erkennt der Mikrocontroller 8 den Schalterzustand des Stoppschalters 13 und insbesondere dessen Betätigung, ohne dass der Mikrocontroller 8 hierzu einen zusätzlichen Anschluss-Pin benötigt.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung der Betätigung eines Stoppschalters 13 während des Betriebs einer einen Mikrocontroller 8 aufweisenden Zündvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine und eine solche Zündvorrichtung 1, wobei ein erstes Spannungssignal S₁ an einen ersten Anschluss-Pin P_E1 und ein zweites Spannungssignal S₂, S₃ an einen zweiten Anschluss-Pin P_E2, P_E3 des Mikrocontrollers 8 geführt sind, und wobei bei Betätigung des Stoppschalter 13 ein aus dem ersten Spannungssignal S₁ abgeleitetes Spannungssignal S_1n, S_1p mit positiven oder negativen Halbwellen S₃₁, S₃₄; S₃₀, S₃₃ kurzgeschlossen und aus einer Abweichung der an den ersten und zweiten Anschluss-Pin P_E1; P_E2, P_E3 des Mikrocontrollers 8 geführten Spannungssignale S_1n, S_1p; S₂, S₃ gegenüber den Spannungssignalen S_1n, S_1p; S₂, S₃ bei geöffnetem Stoppschalters 13 auf dessen Betätigung geschlossen wird.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Zündvorrichtung
2: Magnet
3: Magnetpolrad
4: Eisenkern
4a: erster Kernschenkel
4b: zweiter Kernschenkel
4c: Mittelteil
5: Ladespule
6: Zündtransformator/Zündspule
6a: Primärwicklung
6b: Sekundärwicklung
7: Trägerspule
8: Steuer-/Regeleinrichtung/Mikroprozessor
9: Zündschalter
10, 10': Gleichrichter
11: Zündkondensator
12: Strom-/Spannungsquelle
13: Stoppschalter/-taster
14: Anschluss
Ba,b: Magnetfluss
D: Drehrichtung
F: Zündfunke
L: Luftspalt
S1,2,3: Spannungssignal
S1p: Spannungssignal, erstes Teilsignal
S1n: Spannungssignal, zweites Teilsignal
Sz: Zünd-/Steuersignals
PE1,2,3: eingangsseitiger Anschluss-Pin
PA: ausgangsseitiger Anschluss-Pin
U1: Ladespannung
VDD: Versorgungsspannung

Claims

Verfahren zur Erkennung der Betätigung eines Stoppschalters (13) während des Betriebs einer einen Mikrocontroller (8) aufweisenden Zündvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei der Mikrocontroller (8) lediglich einen oder zwei eingangsseitige Anschluss-Pins (P_E1) für dessen Spannungsversorgung (V_DD) und einen ausgangsseitigen Anschluss-Pin (P_A) sowie lediglich einen weiteren Anschluss-Pins (P_E2) oder bei Verwendung einer Triggerspule (7) lediglich zwei weitere eingangsseitige Anschluss-Pins (P_E2, P_E3) für Spannungssignale (S₁, S_1p, S_1n, S₂, S₃) der Spulen (5, 6, 7) aufweist, - bei dem mittels eines rotierenden Magnetpolrades (3) in einer Ladespule (5) und in mindestens einer zweiten Spule (6, 7) ein erstes Spannungssignal (S₁) und mindestens ein zweites Spannungssignal (S₂, S₃) mit jeweils positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) und negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) erzeugt werden, und - bei dem zumindest ein aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitetes Spannungssignal (S_1n, S_1p) mit lediglich den negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) oder den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) an einen ersten Anschluss-Pin (P_E1) des Mikrocontrollers (8) und das zweite Spannungssignal (S₂, S₃) an einen zweiten Anschluss-Pin (P_E2, P_E3) des Mikrocontrollers (8) geführt wird, - bei dem bei Betätigung des Stoppschalters (13) das aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitete Spannungssignal (S_1n, S_1p) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) oder mit negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) kurzgeschlossen und aus einer Abweichung der an den ersten und zweiten Anschluss-Pin (P_E1; P_E2, P_E3) des Mikrocontrollers (8) geführten Spannungssignale (S_1n, S_1p; S₂, S₃) gegenüber den Spannungssignalen (S_1n, S_1p; S₂, S₃) bei geöffnetem Stoppschalter (13) auf dessen Betätigung geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleiteten Spannungssignale (S_1n, S_1p) mit den negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) und mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) zum Laden eines der Ladespule (5) nachgeschalteten Zündkondensators (11) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitete Spannungssignal (S_1n) mit den negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) an den ersten Anschluss-Pin (P_E1) des Mikrocontrollers (8) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich das aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitete Spannungssignal (S_1n) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) mittels des Stoppschalters (13) durch dessen Betätigung kurzgeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitete Spannungssignal (S_1n) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) zusammen mit einem Spannungssignal (S₃) einer Triggerspule (7) an einen der Anschluss-Pins (P_E3) des Mikrocontrollers (8) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich des aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleiteten Spannungssignals (S_1n, S_1p) mit den negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) und dem aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitete Spannungssignal (S_1n) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) und/oder dem Spannungssignal (S₃) der Triggerspule (7) auf die Betätigung des Stoppschalters (13) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich des aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleiteten Spannungssignals (S_1n, S_1p) mit den negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) und dem aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleiteten Spannungssignal (S_1n, S_1p) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) auf die Betätigung des Stoppschalters (13) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausbleiben von funkenbedingten Störsignalen auf die Betätigung des Stoppschalters (13) geschlossen wird.
Zündvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend - ein Magnetpolrad (3) - eine Ladespule (5) und mindestens eine weitere Spule (6, 7), wobei die Spulen (5, 6, 7) auf benachbarten Kernschenkeln (4a, 4b) eines Eisenkerns (4) angeordnet sind und in Folge einer Rotation des Magnetpolrades (3) ein erstes Spannungssignal (U1) und ein zweites Spannungssignal (U₁, U₂, U₃) mit jeweils positiven und negativen Halbwellen (S₃₀ bis S₃₄₎) erzeugen, - mit einem Zündkondensator (11), der einem Gleichrichter (10) nachgeschaltet ist, - mit einem Mikrocontroller (8) mit einem ausgangsseitigen Anschluss-Pin (P_A) und mit einer Anzahl an eingangsseitigen Anschluss-Pins (P_E1, P_E2, PE3), - mit einem ansteuerbaren Zündschalter (9), der ansteuerseitig an den ausgangsseitigen Anschluss-Pin (P_A) des Mikrocontroller (8) angeschlossen ist, - mit einem Zündtransformator (6), der dem Zündkondensator (11) nachgeschaltet ist, und - mit einem Stoppschalter (13), der zwischen die Ladespule (5) und den Gleichrichter (10) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass der Mikrocontroller (8) lediglich einen oder zwei eingangsseitige Anschluss-Pins (P_E1) für dessen Spannungsversorgung (V_DD) und einen ausgangsseitigen Anschluss-Pin (P_A) sowie lediglich einen weiteren Anschluss- Pin (P_E2) oder bei Verwendung einer Triggerspule (7) lediglich zwei weitere eingangsseitige Anschluss-Pins (P_E2, P_E3) für Spannungssignale (S₁, S_1p, S_1n, S₂, S₃) der Spulen (5, 6, 7) aufweist, - dass dem Mikrocontroller (8) an einem der eingangsseitigen Anschluss-Pins (P_E1, P_E2, P_E3) ein aus dem ersten Spannungssignal (S₁) abgeleitetes Spannungssignal (S_1n, S_1p) mit den positiven Halbwellen (S₃₁, S₃₄) oder mit negativen Halbwellen (S₃₀, S₃₃) und/oder ein Spannungssignal (S₃) einer Triggerspule (7) zugeführt ist, - dass dem Mikrocontroller (8) an einem weiteren der eingangsseitigen Anschluss-Pins (P_E1, P_E2, P_E3) ein Spannungssignal (S₂) des Zündtransformators (6), insbesondere dessen Primärspule (6a), zugeführt ist, und - dass der Mikrocontroller (8) aus den über dessen eingangsseitigen Anschluss-Pins (P_E1, P_E2, P_E3) zugeführten Spannungssignalen (S₁, S₂, S₃) eine Betätigung des Stoppschalter (13) ermittelt.