DE112018000426T5 - Zündsteuervorrichtung und Referenzspannungs-Einstellverfahren der Zündsteuervorrichtung - Google Patents

Zündsteuervorrichtung und Referenzspannungs-Einstellverfahren der Zündsteuervorrichtung Download PDF

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Abstract

Es wird eine neue Zündsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine geschaffen, die die Anzahl der Einstellschritte, die für die Einstellung erforderlich sind, wie etwa der Anpassung einer MOS-Gate-Spannung oder dergleichen, verringern kann, ohne von einer „Vorrichtungsschwankung“ betroffen zu sein. In einer Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit wird auf der Grundlage eines Primärstroms, der durch einen Stromdetektionswiderstand 26 mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie fließt, der aus einem Metallmaterial gebildet ist, eine Detektionsspannung erzeugt und wird durch eine Potentialdifferenz (proportional zu einer thermischen Spannung VT) zwischen einer Basis und einem Emitter einer ersten Bipolartransistorschaltung 31 und einer zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32, in der eine Mehrzahl von Bipolartransistoren parallelgeschaltet sind, und einem Widerstandswert eines ersten Widerstands 33, der mit der Emitterseite der Mehrzahl der Bipolartransistorschaltung 32 verbunden ist, eine Referenzspannung erzeugt, und wird sie in einer Referenzspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage eines Stroms mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie ähnlich dem Stromdetektionswiderstand 26 erzeugt. Da der Referenzspannungswert durch eine spezifische Genauigkeit eines Bipolartransistors bestimmt ist, ist es dementsprechend möglich, Einstellschritte wie etwa das Anpassen einer MOS-Gate-Spannung zu beseitigen, ohne von einer „Vorrichtungsschwankung“ betroffen zu sein, und eine Erhöhung des Einheitspreises eines Produkts zu unterbinden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die an eine in der Brennkraftmaschine vorgesehene Zündkerze eine Hochspannung anlegt, und insbesondere auf eine Zündsteuervorrichtung, die eine Strombegrenzungsschaltung enthält, um einen über eine Primärseite einer Zündspule fließenden Strom zu begrenzen, und auf ein Referenzspannungs-Einstellverfahren für die Zündsteuervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In einer Zündsteuervorrichtung, die an eine in einer Brennkraftmaschine vorgesehene Zündkerze eine Hochspannung anlegt, ist eine Strombegrenzungsschaltung vorgesehen, um einen Strom auf einer Primärseite einer Zündspule auf einen vorgegebenen Wert zu begrenzen und um zu verhindern, dass ein übermäßiger anomaler Strom fließt. Eine solche Strombegrenzungsschaltung, wie sie z. B. in JP 2013-242245 A (PTL 1) offenbart ist, ist gut bekannt. Wenn in PTL 1 ein Stromwert eines Primärstroms, der zwischen einem Transistor, der einen Primärstrom einer Zündspule steuert, und einem Detektionswiderstand fließt, einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird das Ansteuern des Transistors durch eine Ansteuerschaltung gesteuert und wird verhindert, dass über die Primärseite der Zündspule ein übermäßiger Primärstrom fließt.
  • Eine in einer Strombegrenzungsschaltung enthaltene Stromdetektionsschaltung vergleicht einen Spannungswert einer Spannung, die durch den in dem Detektionswiderstand fließenden Primärstrom erzeugt wird, mit einem Referenzspannungswert, um die Größenbeziehung zwischen einem Stromwert des Primärstroms und einem Schwellenstrom der Strombegrenzungsschaltung (Referenzstromwert) zu detektieren. Es wird angemerkt, dass der Referenzspannungswert dem Referenzstromwert entsprechend erzeugt wird, so dass der Stromwert des Primärstroms und der Referenzstromwert verglichen werden.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2013-242245 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Obwohl ein Detektionswiderstand zum Detektieren eines Primärstroms aus einem Detektionswiderstand besteht, der aus einem Metallmaterial hergestellt ist (der allgemein aus Aluminium hergestellt ist), ist der Widerstandswert des Metalldetektionswiderstands in Einheiten von Milliohm ausgedrückt übrigens klein. Dieser Metalldetektionswiderstand weist allgemein eine „positive“ temperaturabhängige Kennlinie auf, wobei sich der Widerstandswert mit der Temperaturänderung ändert. Die Höhe der durch den über den Detektionswiderstand fließenden Primärstrom erzeugten Spannung variiert in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur, selbst wenn die Höhe des Primärstroms wegen dieser „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie dieselbe ist. Da der Detektionswiderstand eine „positive“ temperaturabhängige Kennlinie aufweist, weist die Detektionsspannung auf diese Weise ebenfalls eine „positive“ temperaturabhängige Kennlinie auf.
  • Um diese temperaturabhängige Kennlinie zu behandeln, wird veranlasst, dass die zu vergleichende Referenzspannung ebenfalls eine temperaturabhängige Kennlinie aufweist, so dass der Detektionsfehler des Primärstroms verhindert werden kann. In PTL 1 wird die temperaturabhängige Kennlinie des EIN-Widerstands eines MOS-Transistors genutzt, um zu veranlassen, dass die Referenzspannung die temperaturabhängige Kennlinie aufweist.
  • Da der EIN-Widerstand des MOS-Transistors von der „Vorrichtungsschwankung“ des MOS-Transistors direkt betroffen ist, ist allerdings eine Anpassung durch Einstellung der Gate-Spannung des MOS-Transistors (ein Widerstandsabgleich) oder dergleichen notwendig, wobei wegen der Hinzunahme der Anzahl zusätzlicher Einstellschritte ein Problem wie etwa eine Erhöhung des Einheitspreises eines Produkts entsteht.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Zündsteuervorrichtung, die die Anzahl der für die Einstellung erforderlichen Einstellschritte wie etwa das Anpassen der MOS-Gate-Spannung oder dergleichen verringern kann, ohne durch die „Vorrichtungsschwankung“ beeinflusst zu werden, und ein Referenzspannungs-Einstellverfahren der Zündsteuervorrichtung zu schaffen.
  • Lösung des Problems
  • Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie ein Zündsteuermittel enthält, das ein Schaltelement zum Steuern eines über eine primärseitige Spule einer Zündspule fließenden Stroms ansteuert, wobei das Zündsteuermittel eine Strombegrenzungsschaltung enthält, die ein Schaltelement dafür steuert, einen über die primärseitige Spule fließenden Strom zu begrenzen, wenn eine Detektionsspannung eine Referenzspannung übersteigt, wobei die Strombegrenzungsschaltung eine Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit, die die Detektionsspannung erzeugt, die einem über die primärseitige Spule fließenden Primärstrom entspricht, eine Referenzspannungs-Erzeugungseinheit, die eine einem Referenzstrom entsprechende Referenzspannung erzeugt, und eine Vergleichseinheit, die eine Größenbeziehung zwischen der Detektionsspannung und der Referenzspannung vergleicht, enthält, in der die Detektionsspannung in der Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage des Primärstroms erzeugt wird, der über einen Stromdetektionswiderstand mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie, der aus einem Metallmaterial gebildet ist, fließt, wobei die Referenzspannung durch eine Potentialdifferenz (proportional zu einer thermischen Spannung VT) zwischen einer Basis und einem Emitter einer ersten Bipolartransistorschaltung und einer zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung, in der Mehrzahl von Bipolartransistoren parallelgeschaltet sind, und einem Widerstandswert eines ersten Widerstands, der mit der Emitterseite der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung verbunden ist, erzeugt wird und in der Referenzspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage eines Stroms mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie ähnlich dem Stromdetektionswiderstand erzeugt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Da eine Referenzspannung gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine spezifische Genauigkeit eines Bipolartransistors bestimmt wird, ist es möglich, die Anzahl der Einstellschritte wie etwa das Anpassen einer MOS-Gate-Spannung zu verringern, ohne von der „Vorrichtungsschwankung“ betroffen zu sein, und eine Zunahme des Einheitspreises eines Produkts zu unterbinden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Stromlaufplan, der eine Konfiguration einer Zündsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Kennliniendiagramm, das temperaturabhängige Kennlinien einer Detektionsspannung und einer Referenzspannung der in 1 gezeigten Zündsteuervorrichtung zeigt.
    • 3 ist ein Stromlaufplan, der eine Konfiguration einer Zündsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Kennliniendiagramm, das temperaturabhängige Kennlinien einer Detektionsspannung und einer Referenzspannung der in 3 gezeigten Zündsteuervorrichtung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt und liegen verschiedene Änderungen und Anwendungsbeispiele ebenfalls im Bereich des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt eine Schaltungskonfiguration einer Zündsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ein Zündsteuersignal von einem Hauptsteuermittel (im Folgenden als eine elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet) 40 ist eine Eingabe in eine Steuervorrichtung 10, die als ein Zündsteuermittel zum Ansteuern eines Schaltelements 22 zum Steuern eines über eine primärseitige Spule 21 einer Zündspule 20 fließenden Stroms fungiert, wobei durch das Zündsteuersignal ein Primärstrom der Zündspule 20 gesteuert wird.
  • Grundsätzlich enthält die Steuervorrichtung 10 eine Eingangspufferschaltung 11, eine Pegelsubtraktionsschaltung 12, eine Ausgangspufferschaltung 13, eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14, eine Vergleichsschaltung 15 und dergleichen. Die ECU 40 und die Eingangspufferschaltung 11 sind durch eine Signalleitung 16 verbunden, die Eingangspufferschaltung 11 und die Pegelsubtraktionsschaltung 12 sind durch eine Signalleitung 17 verbunden und die Pegelsubtraktionsschaltung 12 und die Ausgangspufferschaltung 13 sind durch eine Signalleitung 18 verbunden.
  • Die Ausgangspufferschaltung 13 gibt über die Signalleitung 19 ein Zündsteuersignal an ein Gate G eines Transistors 22 aus, der einen über die primärseitige Spule 21 der Zündspule 20 fließenden Primärstrom steuert. Die Zündspule 20 enthält die primärseitige Spule 21 und die sekundärseitige Spule 23, wobei von einer Batterie 24 elektrische Leistung zugeführt wird. Die sekundärseitige Spule 23 der Zündspule 20 ist mit einer Zündkerze 25 verbunden und legt die in der sekundärseitigen Spule 23 erzeugte Hochspannung an die Zündkerze 25 an, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder zu zünden.
  • Ein Kollektor C des Transistors 22 ist mit der primärseitigen Spule 21 verbunden und ein Emitter E ist über einen Stromdetektionswiderstand 26 geerdet. Ein Ende 26A des Stromdetektionswiderstands 26 ist durch eine Signalleitung 27 mit einer Vergleichsschaltung 15 verbunden und ein anderes Ende 26B des Stromdetektionswiderstands 26 ist durch eine Signalleitung 28 mit der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 verbunden. Für den Stromdetektionswiderstand 26 ist ein Metallwiderstand wie etwa Aluminium verwendet. Es wird angemerkt, dass Einzelheiten der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14, die ein Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist, später beschrieben werden.
  • In der obigen Konfiguration wird in der normalen Zündoperation das von der ECU 40 durch die Signalleitung 16 in die Steuervorrichtung 10 eingegebene Zündsteuersignal über die Eingangspufferschaltung 11 und die Ausgangspufferschaltung 13 von der Signalleitung 19 ausgegeben und steuert es den Transistor 22 eines Leistungssystems wie etwa eines Isolierschicht-Bipolartransistors (IGBT), der ein Schaltelement ist, an. Wenn der Transistor 22 eingeschaltet ist, fließt über die primärseitige Spule 21 der Zündspule 20 ein Strom.
  • Nachfolgend wird gleichzeitig, während der Transistor 22 ausgeschaltet wird, in der primärseitigen Spule 21 eine Primärspannung erzeugt, in der sekundärseitigen Spule 23 wegen der Gegeninduktionswirkung eine Sekundärspannung erzeugt, die dem Wicklungsverhältnis entspricht, und werden die Spannungen der Zündkerze 25 zugeführt. Im Ergebnis wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder gezündet und wird die Verbrennung begonnen.
  • Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, dass eine Strombegrenzungsfunktion der primärseitigen Spule 21 der Zündspule betrieben wird. Wenn der Transistor 22 eingeschaltet ist und durch die primärseitige Spule 21 der Zündspule 20 ein Strom fließt, wird dieser Strom durch den Stromdetektionswiderstand 26 in eine Spannung umgesetzt und durch die Signalleitung 27 in die Zündsteuervorrichtung 10 eingegeben. In der Steuervorrichtung 10 werden die Detektionsspannung von der Signalleitung 27 und die Referenzspannung von der Signalleitung 29 der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 durch die Vergleichsschaltung 15 verglichen.
  • Wenn die Detektionsspannung höher als die Referenzspannung ist, sendet die Vergleichsschaltung 15 das Vergleichsergebnis an die Pegelsubtraktionsschaltung 12, um den Steuerspannungspegel des Transistors 22 zu verringern, um den Stromwert des über die primärseitige Spule 21 der Zündspule 20 fließenden Stroms zu verringern. Genauer wird der Spannungspegel des normalen Zündsteuersignals von der Signalleitung 17 auf die durch die Pegelsubtraktionsschaltung 12 verringerte Spannung eingestellt und wird der Transistor 22 über den Ausgangspuffer 13 mit dem Zündsteuersignal des verringerten Spannungspegels angesteuert.
  • Um die Referenzspannung und die Detektionsspannung in der Vergleichsschaltung 15 genau zu vergleichen, ist hier der Masseanschluss des Stromdetektionswiderstands 26 als ein Referenzpotential vereinheitlicht und ist der Masseanschluss der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 durch die Signalleitung 28 mit diesem Referenzpotential verbunden.
  • Da über die primärseitige Spule 21 der Zündspule 20 ein hoher Strom fließt, ist der Widerstandswert des Stromdetektionswiderstands 26 klein und liegt in der Einheit Milliohm, so dass die primärseitige Spule 21 durch einen Metallwiderstand verwirklicht ist, der aus einem Metallmaterial wie etwa einem Kontaktierungsdraht hergestellt ist. Aus diesem Grund ist die temperaturabhängige Kennlinie des Metallwiderstands erhöht. Das Vorzeichen des Temperaturkoeffizienten des Metallwiderstands ist „positiv“, der Widerstandswert steigt auf der Hochtemperaturseite an und der Widerstandswert nimmt auf der Niedertemperaturseite ab, wobei der Detektionsspannungswert dementsprechend ebenfalls eine ähnliche temperaturabhängige Kennlinie aufweist. Somit ist es notwendig, die temperaturabhängige Kennlinie, die dem Temperaturkoeffizienten des Stromdetektionswiderstands 26 entspricht, ebenfalls auf die Referenzspannung anzuwenden.
  • Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die in 1 gezeigte Referenzspanungs-Erzeugungsschaltung 14 vorgeschlagen. 1 zeigt die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie, d. h. mit derselben Tendenz wie der Stromdetektionswiderstand 26, der aus einem Metallwiderstand besteht.
  • Die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 der vorliegenden Ausführungsform enthält: einen NPN-Bipolartransistor (einen einzelnen Bipolartransistor) 31, der mit einer Stromquelle 30 verbunden ist; eine Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32, in der NPN-Bipolartransistoren in einer vorgegebenen Anzahl (Mehrzahl) parallelgeschaltet sind; eine Widlar-Konstantstromschaltung 34, die aus einem Widerstand (ersten Widerstand) 33 besteht, der mit einem Emitter E der Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32 verbunden ist; und eine Schaltung, die in einem Widerstand (zweiten Widerstand) 36 eine Referenzspannung erzeugt, nachdem ein in der Widlar-Konstantstromschaltung 34 erzeugter Strom mit der Stromspiegelschaltung 35 gespiegelt worden ist.
  • Zwischen der Stromspiegelschaltung 35 und dem Widerstand 36 wird eine Referenzspannung erzeugt, wobei die Referenzspannung über die Signalleitung 29 der Vergleichsschaltung 15 zugeführt wird. Dementsprechend kann der Komparator 15 die Referenzspannung mit der Detektionsspannung vergleichen.
  • In dem Bipolartransistor 31 und in der Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32, die in der Widlar-Konstantstromschaltung 34 enthalten sind, wird zwischen den Spannungen zwischen der Basis B und dem Emitter E (VBE) eine Spannungsdifferenz (ΔVBE) erzeugt. Diese Spannungsdifferenz (ΔVBE) weist eine temperaturabhängige Kennlinie auf und entspricht der thermischen Spannung (VT). Somit wird durch die Spannung auf der Seite des Emitters E der Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32, die der Spannungsdifferenz (ΔVBE) entspricht, und dem zwischen die Seite des Emitters E und die Masse geschalteten Widerstand 33 ein Strom erzeugt.
  • Dieser Strom weist eine „positive“ temperaturabhängige Kennlinie auf und ist proportional zu der thermischen Spannung (VT), wobei die durch den in den Widerstand 33 fließenden Strom erhaltene Referenzspannung ebenfalls einen Proportionalwert zu der thermischen Spannung (VT), d. h. zu der absoluten Temperatur (T), aufweist. Die obige Beziehung ist durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
  • Zunächst kann die Detektionsspannung bei einer beliebigen durch den Stromdetektionswiderstand 26 detektierten Temperatur mit der „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden. Wenn hier die Detektionsspannung bei der Referenztemperatur (T0) (VDO) gesetzt ist, die Detektionsspannung bei einer beliebigen Temperatur (Ta) (VDa) gesetzt ist und der Temperaturkoeffizient des Stromdetektionswiderstands 26 (α) gesetzt ist, genügt die Detektionsspannung, die von dem über den Stromdetektionswiderstand 26 fließenden Strom erhalten wird, VDa = VD0·{1 + α(Ta - T0)} (1). Es wird angemerkt, dass der Stromdetektionswiderstand 26 ein Metallwiderstand ist, der z. B. aus Aluminium oder Kupfer hergestellt ist und einen Wert von etwa α≈4 · 10-3 [/°C] aufweist.
  • Nachfolgend kann die durch die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 erzeugte Referenzspannung (VSL) mit der „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden. Wenn hier der Widerstandswert des Widerstands 33 (R33) gesetzt ist, der Widerstandswert des Widerstands 36 (R36) gesetzt ist, das Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung 35 als das (M)-fache gesetzt ist, das Anzahlverhältnis des Bipolartransistors 31 und der Mehrfach-Bipolartransistorschaltung 32 auf das (N)-fache gesetzt ist und die thermische Spannung (VT = k · T/q) gesetzt ist, ist VSL = M · (R36/R33) · ln(N) · k · T/q (2) erfüllt. Hier ist k die Bolzmann-Konstante, ist q die Elektronenladung und ist T die absolute Temperatur.
  • Die in der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 erzeugte Referenzspannung bei einer beliebigen Temperatur, die durch die oben beschriebene Gleichung (2) erhalten wird, kann durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden. Wenn hier die Referenzspannung bei der Referenztemperatur (T0) (VSL0) gesetzt ist und die Referenzspannung bei einer beliebigen Temperatur (Ta) (VSLa) gesetzt ist, ist wie in dem obigen Ausdruck (1) VSLa = VSLO · {1 + (1/(T0 + 273) · (Ta - T0)} (3) erfüllt.
  • Wenn eine Temperatur von 27 °C als die Referenz gesetzt ist, genügt der Wert (1/(T0 + 273)), der dem Temperaturkoeffizienten α in der Gleichung (1) entspricht, 1/300 = 3,3 · 10-3 [/°C]. Die absolute Temperatur (T) und die thermische Spannung (VT) weisen hier eine proportionale Beziehung zueinander auf. Als die Gleichung (2) sind das Widerstandsverhältnis zwischen dem Widerstand 33 und dem Widerstand 36, das Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung 35 und das Anzahlverhältnis der Bipolartransistoren 31, 32 für die Referenzspannung (VSL) widerspiegelt.
  • Dementsprechend kann die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der in der Mehrfach-Bipolartransistorschaltung enthaltenen Bipolartransistoren und/oder das Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung und/oder das Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand einstellen, um eine Referenzspannung mit einer temperaturabhängigen Kennlinie auszugeben, die in Bezug auf die temperaturabhängige Kennlinie des Stromdetektionswiderstands innerhalb eines vorgegebenen Fehlerbereichs liegt.
  • Wie oben beschrieben wurde, gibt die Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die temperaturabhängige Kennlinie des Stromdetektionswiderstands, der aus einem Metallmaterial hergestellt ist, eine Referenzspannung mit einer temperaturabhängigen Kennlinie aus, die innerhalb eines vorgegebenen Fehlerbereichs liegt. Aus diesem Grund ist es möglich, auf die Referenzspannung eine temperaturabhängige Kennlinie anzuwenden, die dieselbe Spanne wie die Detektionsspannung hat, um einen Fehler der Stromdetektion zu unterbinden.
  • Da die Referenzspannung, wie oben beschrieben wurde, in Abhängigkeit von der Anzahl der Bipolartransistoren, von dem Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung und von dem Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand bestimmt wird, hängt die Referenzspannung nur von der Schwankung der spezifischen Genauigkeit der Vorrichtung ab, so dass Einstellschritte wie etwa ein Abgleich nicht notwendig sind und eine stabile Referenzspannung erhalten werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist es erwünscht, eine Mehrzahl von Bipolartransistoren derselben Form zu verwenden, die parallelgeschaltet sind, um die spezifische Genauigkeit zu erhöhen. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Anzahlverhältnis der Mehrfach-Bipolartransistoren 32 verwendet, um die temperaturabhängige Kennlinie der Referenzspannung einzustellen.
  • 2 zeigt die temperaturabhängige Kennlinie der Detektionsspannung und der Referenzspannung der in 1 gezeigten Zündsteuervorrichtung, wobei die Detektionsspannung und die Referenzspannung mit der horizontalen Achse, die die Temperatur darstellt, und mit der vertikalen Achse, die die Spannung darstellt, gezeigt sind. Der „positive“ (+) Temperaturkoeffizient der Detektionsspannung durch den Stromdetektionswiderstand 26 beträgt etwa 4 · 10-3 [/°C] und der „positive“ (+) Temperaturkoeffizient der Referenzspannung der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 beträgt etwa 3,3 · 10-3 [/°C]. Auf diese Weise kann der Fehler der Stromdetektion unterbunden werden, falls auf die Referenzspannung der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 eine temperaturabhängige Kennlinie gemäß der temperaturabhängigen Kennlinie des Stromdetektionswiderstands 26 angewendet werden kann.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist zu der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 eine Pegelverschiebungsschaltung hinzugefügt. Die Hinzunahme dieser Pegelverschiebungsschaltung kann den Fehler der Stromdetektion weiter verringern und die Detektionsgenauigkeit verbessern. Es wird angemerkt, dass dieselben Bezugszeichen wie in 1 dieselben Bestandteile bezeichnen und dass eine redundante Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • In 3 ist in die Mitte der Signalleitung 29, die zwischen der Stromspiegelschaltung 35 und dem Widerstand 36 verbindet, und die Vergleichsschaltung 15 eine Pegelverschiebungsschaltung 37 eingefügt. Die Pegelverschiebungsschaltung 37 weist eine Funktion des Einstellens der der Temperatur entsprechenden Referenzspannung in einer zunehmenden Richtung oder in einer abnehmenden Richtung, ohne ihre Neigung zu ändern, auf.
  • In der ersten Ausführungsform fallen die Detektionsspannung des Stromdetektionswiderstands 16 und der Temperaturkoeffizient der Referenzspannung der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 14 nicht zusammen, so dass ihre Neigungen verschieden sind. Somit fallen die Neigungskennlinien in Bezug auf die Temperatur nicht zusammen, wenn die Spannungswerte beider bei der Referenztemperatur angepasst sind. Wenn die Neigungskennlinien in Bezug auf die Temperatur angepasst sind, fallen die Spannungswerte bei der Referenztemperatur nicht zusammen.
  • Somit wird die Referenzspannung in der vorliegenden Ausführungsform durch die Pegelverschiebungsschaltung 37 weiter verschoben, so dass die temperaturabhängigen Kennlinien angepasst werden können, nachdem die Neigungskennlinie in Bezug auf die Temperatur der Referenzspannung eingestellt worden ist, damit sie mit der Detektionsspannung zusammenfällt.
  • 4 zeigt die temperaturabhängige Kennlinie der Detektionsspannung und der Referenzspannung der in 3 gezeigten Zündsteuervorrichtung, wobei die Detektionsspannung und die Referenzspannung gezeigt sind, wobei die horizontale Achse die Temperatur darstellt und die vertikale Achse die Spannung darstellt. Wie in 2 gezeigt ist, neigt die Detektionsgenauigkeit dazu, sich zu verschlechtern, während die Differenz von der Referenztemperatur zunimmt, falls die temperaturabhängigen Kennlinien zwischen der Detektionsspannung und der Referenzspannung verschieden sind.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird andererseits der Referenzspannungswert durch die Pegelverschiebungsschaltung 37 gleichförmig verschoben, nachdem die Neigung der temperaturabhängigen Kennlinie durch Ändern der Schaltungskonstante oder dergleichen eingestellt worden ist, so dass die temperaturabhängige Kennlinie der Referenzspannung an die temperaturabhängige Kennlinie der Detektionsspannung angepasst werden kann. Die Hinzunahme dieser Pegelverschiebungsschaltung kann den Fehler der Stromdetektion weiter verringern und die Detektionsgenauigkeit verbessern.
  • Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, dass die Referenzspannung durch eine Potentialdifferenz zwischen einem einzelnen Bipolartransistor und einer Mehrzahl von Bipolartransistoren erzeugt wird. Allerdings kann die erforderliche Spannungsdifferenz (ΔVBE) in der vorliegenden Erfindung erhalten werden, wenn die in Bezug auf den Bipolartransistor als Mehrzahl bezeichnete Anzahl der Bipolartransistoren groß ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die Detektionsspannung gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage des über den Stromdetektionswiderstand mit der „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie, der durch ein Metallmaterial gebildet ist, fließenden Primärstroms erzeugt und wird die Referenzspannung durch eine Potentialdifferenz (proportional zu einer thermischen Spannung VT) zwischen einer Basis und einem Emitter der ersten Bipolartransistorschaltung und der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung, in der eine Mehrzahl von Bipolartransistoren parallelgeschaltet sind, und einem Widerstandswert eines ersten Widerstands, der mit der Emitterseite der zweiten Bipolartransistorschaltung verbunden ist, erzeugt und wird sie in der Referenzspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage eines Stroms mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie ähnlich dem Stromdetektionswiderstand erzeugt.
  • Da ein Referenzspannungswert durch eine spezifische Genauigkeit eines Bipolartransistors bestimmt ist, ist es dementsprechend möglich, Einstellschritte wie etwa die Anpassung einer MOS-Gate-Spannung zu beseitigen, ohne von der „Vorrichtungsschwankung“ beeinflusst zu sein, und eine Zunahme des Einheitspreises eines Produkts zu unterbinden.
  • Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen enthalten sind. Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen ist ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung auf leicht verständliche Weise zu erläutern, wobei die vorliegende Erfindung nicht notwendig auf jene mit allen in den Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist. Ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform kann durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und die Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zu der Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. In Bezug auf einen Teil der Konfigurationen jeder Ausführungsform können andere Konfigurationen hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Zündsteuervorrichtung
    11
    Eingabepufferschaltung
    12
    Pegelsubtraktionsschaltung
    13
    Ausgabepufferschaltung
    14
    Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung
    15
    Vergleichsschaltung
    16, 17, 18, 19
    Signalleitung
    20
    Zündspule
    21
    primärseitige Spule
    22
    Transistor
    23
    sekundärseitige Spule
    25
    Zündkerze
    26
    Stromdetektionswiderstand
    27, 28, 29
    Signalleitung
    30
    Stromquelle
    31, 32
    Bipolartransistor
    33, 36
    Widerstand
    35
    Stromspiegelschaltung
    37
    Pegelverschiebungsschaltung
    40
    Steuermittel (ECU)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013242245 A [0002, 0004]

Claims (5)

  1. Zündsteuervorrichtung, die ein Zündsteuermittel umfasst, das ein Schaltelement zum Steuern eines über eine primärseitige Spule einer Zündspule fließenden Stroms ansteuert, wobei das Zündsteuermittel eine Strombegrenzungsschaltung enthält, die das Schaltelement so steuert, dass es einen über die primärseitige Spule fließenden Strom begrenzt, wenn eine Detektionsspannung eine Referenzspannung übersteigt, wobei die Strombegrenzungsschaltung eine Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit, die die Detektionsspannung erzeugt, die einem über die primärseitige Spule fließenden Primärstrom entspricht, eine Referenzspannungs-Erzeugungseinheit, die die einem Referenzstrom entsprechende Referenzspannung erzeugt, und eine Vergleichseinheit, die eine Größenbeziehung zwischen der Detektionsspannung und der Referenzspannung vergleicht, enthält, wobei die Detektionsspannung in der Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage des Primärstroms erzeugt wird, der über einen Stromdetektionswiderstand mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie, der aus einem Metallmaterial gebildet ist, fließt, wobei die Referenzspannung durch eine Potentialdifferenz (proportional zu einer thermischen Spannung VT) zwischen einer Basis und einem Emitter einer ersten Bipolartransistorschaltung und einer zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung, in der eine Mehrzahl von Bipolartransistoren parallelgeschaltet sind, und einem Widerstandswert eines ersten Widerstands, der mit der Emitterseite der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung verbunden ist, erzeugt wird und in der Referenzspannungs-Erzeugungseinheit auf der Grundlage eines Stroms mit einer „positiven“ temperaturabhängigen Kennlinie ähnlich dem Stromdetektionswiderstand erzeugt wird.
  2. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Referenzspannungs-Erzeugungseinheit enthält: eine Stromspiegelschaltung; die erste Bipolartransistorschaltung mit einer Kollektorseite, die mit einer Stromquelle verbunden ist; die zweite Mehrfach-Bipolartransistorschaltung, die eine größere Anzahl von Bipolartransistoren als die erste Bipolartransistorschaltung enthält, wobei eine Kollektorseite mit einer Seite der Stromspiegelschaltung verbunden ist, und wobei eine Basisseite mit einer Basisseite der ersten Bipolartransistorschaltung verbunden ist; den ersten Widerstand, der mit der Emitterseite der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung verbunden ist; und einen zweiten Widerstand, der mit einer anderen Seite der Stromspiegelschaltung verbunden ist, und wobei die Anzahl der Bipolartransistoren, die die erste Bipolartransistorschaltung und die zweite Mehrfach-Bipolartransistorschaltung bilden, ein Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung und ein Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand in der Weise eingestellt sind, dass die Referenzspannung mit einer temperaturabhängigen Kennlinie, die in Bezug auf eine temperaturabhängige Kennlinie des Stromdetektionswiderstands innerhalb eines vorgegebenen Fehlerbereichs liegt, ausgegeben wird.
  3. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Bipolartransistorschaltung den Bipolartransistor mit derselben Form wie der Bipolartransistor der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung enthält.
  4. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: eine Pegelverschiebungseinheit, die den Pegel der Referenzspannung von der Referenzspannungs-Erzeugungseinheit einstellt, wobei die Pegelverschiebungseinheit zwischen der Referenzspannungs-Erzeugungseinheit und der Vergleichseinheit vorgesehen ist.
  5. Referenzspannungs-Einstellverfahren einer Zündsteuervorrichtung, die ein Zündsteuermittel enthält, das ein Schaltelement zum Steuern eines über eine primärseitige Spule einer Zündspule fließenden Stroms ansteuert, wobei das Zündsteuermittel eine Strombegrenzungsschaltung enthält, die das Schaltelement dafür steuert, einen über die primärseitige Spule fließenden Strom zu begrenzen, wenn eine Detektionsspannung eine Referenzspannung übersteigt, wobei die Strombegrenzungsschaltung eine Detektionsspannungs-Erzeugungseinheit, die die Detektionsspannung erzeugt, die einem über die primärseitige Spule fließenden Primärstrom entspricht, der durch einen Stromdetektionswiederstand detektiert wird, der aus Metall hergestellt ist, eine Referenzspannungs-Erzeugungseinheit, die die einem Referenzstrom entsprechende Referenzspannung erzeugt, und eine Vergleichseinheit, die eine Größenbeziehung zwischen der Detektionsspannung und der Referenzspannung vergleicht, enthält, wobei die Referenzspannungs-Erzeugungseinheit eine Stromspiegelschaltung; eine erste Bipolartransistorschaltung mit einer Kollektorseite, die mit einer Stromquelle verbunden ist; eine zweite Mehrfach-Bipolartransistorschaltung, die eine größere Anzahl von Bipolartransistoren als die erste Bipolartransistorschaltung enthält, wobei eine Kollektorseite mit einer Seite der Stromspiegelschaltung verbunden ist und wobei eine Basisseite mit einer Basisseite der ersten Bipolartransistorschaltung verbunden ist, einen ersten Widerstand, der mit der Emitterseite der zweiten Mehrfach-Bipolartransistorschaltung verbunden ist, und einen zweiten Widerstand, der mit einer anderen Seite der Stromspiegelschaltung verbunden ist, enthält, und wobei die Anzahl der Bipolartransistoren, die die erste Bipolartransistorschaltung und die zweite Mehrfach-Bipolartransistorschaltung bilden, und/oder ein Spiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung und/oder ein Widerstandsverhältnis zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand in der Weise eingestellt werden, dass die Referenzspannung mit einer temperaturabhängigen Kennlinie in Bezug auf eine „positive“ temperaturabhängige Kennlinie des Stromdetektionswiderstands, der aus einem Metall hergestellt ist, innerhalb eines vorgegebenen Fehlerbereichs liegt, ausgegeben wird.
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