DE112018008224T5

DE112018008224T5 - Ionenstrom-Detektionsschaltung, Zündsteuerungsgerät und Zündsystem

Info

Publication number: DE112018008224T5
Application number: DE112018008224.5T
Authority: DE
Inventors: Koji Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2021-09-16
Also published as: US20210381481A1; US11293396B2; CN113195885A; JP6956904B2; CN113195885B; JPWO2020136709A1; WO2020136709A1

Abstract

Eine lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) dient zum Detektieren eines durch eine Zündkerze (92) für einen Verbrennungsmotor fließenden lonenstroms (lion). Ein Detektionsanschluss (T2) soll mit der Zündkerze (92) elektrisch verbunden werden. Einem Referenzanschluss (T1) soll ein Referenzpotential bereitgestellt werden. Zumindest eine Schutzdiode (161, 162; 160) ist zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und dem Referenzanschluss (T1) angeordnet. Eine Strom-Detektionseinheit (120) veranlasst, dass ein Detektionsstrom (Idtc) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) fließt. Eine Strom-Kompensationseinheit (110) veranlasst, dass ein Kompensationsstrom (Icmp) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode fließt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lonenstrom-Detektionsschaltung, eine Zündsteuerungsvorrichtung und ein Zündsystem.
Hintergrundtechnik
Ein Verbrennungsmotor komprimiert ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus Luft und Kraftstoff und nutzt elektrische Zündfunken, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden. Die elektrischen Zündfunken werden erzeugt, indem an eine in einer Brennkammer installierte Zündkerze eine hohe Spannung angelegt wird. Der Zustand, in dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch aufgrund des Ausfalls einer Zündung ungewollt verbrannt wird, wird als Fehlzündung bezeichnet. Im Fall einer Fehlzündung wird nicht nur die Leistung des Verbrennungsmotors nicht hinreichend gewonnen, sondern treten auch Probleme wie etwa Korrosion eines Schalldämpfers und dergleichen aufgrund einer Einströmung des eine große Menge an Kraftstoff enthaltenden Luft-Kraftstoff-Gemisches in ein Abgassystem auf. Auf der anderen Seite wird das Phänomen einer spontanen Zündung nach einer Kraftstoffeinspritzung durch eine Wärmequelle wie etwa Kohlenstoff in der Brennkammer vor dem Zündvorgang durch die Zündkerze als Vorzündung bezeichnet. Im Fall einer Vorzündung steigt nicht nur die Temperatur innerhalb des Zylinders mehr als notwendig an, sondern wird auch die Rotation anormal, da sie keine reguläre Zündung ist. Infolgedessen wird der Verbrennungsmotor belastet und kann die Lebensdauer verkürzt werden. Als Gegenmaßnahmen ist denkbar, eine Fehlzündung und Vorzündung zu detektieren und die Ergebnisse zurückzumelden. Durch diese Rückmeldung werden Druck und Temperatur in einem Zylinder geregelt und werden eine Kraftstoffeinspritzung und ein Zündzeitpunkt optimiert.
Als ein Verfahren zum Detektieren einer Fehlzündung und Vorzündung gibt es ein Verfahren zum Detektieren einen lonenstroms. Wenn eine Verbrennung in der Brennkammer durchgeführt wird, werden die Moleküle in der Brennkammer dementsprechend ionisiert. Wenn eine hohe Spannung an die Brennkammer im ionisierten Zustand über die Zündkerze angelegt wird, fließt eine geringe Strommenge. Diesen Strom bezeichnet man als lonenstrom. Zur Zeit einer Fehlzündung wird der lonenstrom extrem klein, und zur Zeit einer Vorzündung fließt der lonenstrom vor dem normalen Zündzeitpunkt. Dadurch können durch Detektieren des lonenstroms eine Fehlzündung und Vorzündung detektiert werden.
Gemäß der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 11-159430 (1999) (Patentdokument 1) ist beispielsweise eine lonenstrom-Detektionsschaltung für einen Verbrennungsmotor offenbart. Diese Schaltung wandelt den detektierten lonenstrom in eine Spannung um und gibt sie aus. Diese lonenstrom-Detektionsschaltung ist mit einer Diode mit einer Durchlassrichtung von einer Eingangseinheit zu einem Massepotential und einer Diode mit einer Durchlassrichtung vom Massepotential zur Eingangseinheit versehen.
Dokumente nach dem Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 11-159430 (1999)
Zusammenfassung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Die Dioden sind vorgesehen, um einen Zündstrompfad sicherzustellen und vor einem Strom- bzw. Spannungsstoß (engl.: surge) zu schützen. Wenn der lonenstrom detektiert wird, führt auf der anderen Seite der durch diese Dioden fließende Strom zu einem Detektionsfehler. Daher ist es erwünscht, dass der Leckstrom (ein schwacher Strom, der durch die Dioden fließt, wenn der lonenstrom detektiert wird) gering ist. Diese Dioden sind jedoch zu dem Zweck gedacht, einen Zündstrompfad sicherzustellen und vor einem Spannungsstoß zu schützen, und, um die Funktion für diesen Zweck sicherzustellen, ist eine große Größe erforderlich. Wenn die Größe wie oben beschrieben groß ist, gibt es eine Grenze für eine Reduzierung des Leckstroms. Aufgrund des Einflusses des Leckstroms enthält daher der detektierte Wert des lonenstroms einen nicht vernachlässigbaren Fehler. Bei jeder Art von Diode nimmt der Leckstrom gewöhnlich zu, wenn die Temperatur höher wird. Daher hängt der Detektionsfehler des lonenstroms aufgrund des Leckstroms von der Temperatur ab und nimmt zu, wenn die Temperatur höher wird. Deshalb ist eine Detektion mit hoher Genauigkeit besonders bei hoher Temperatur schwierig.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe davon besteht darin, eine lonenstrom-Detektionsschaltung bereitzustellen, die imstande ist, die Detektionsgenauigkeit eines lonenstroms zu verbessern.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine lonenstrom-Detektionsschaltung der vorliegenden Erfindung dient zum Detektieren eines lonenstroms, der durch eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor fließt. Die lonenstrom-Detektionsschaltung enthält einen Detektionsanschluss, einen Referenzanschluss, zumindest eine Schutzdiode, eine Strom-Detektionseinheit und eine Strom-Kompensationseinheit. Der Detektionsanschluss soll mit der Zündkerze elektrisch verbunden werden. Ein Referenzpotential soll dem Referenzanschluss bereitgestellt werden. Die zumindest eine Schutzdiode ist zwischen dem Detektionsanschluss und dem Referenzanschluss angeordnet. Die Strom-Detektionseinheit veranlasst, dass ein Detektionsstrom zwischen dem Detektionsanschluss und der zumindest einen Schutzdiode fließt. Die Strom-Kompensationseinheit veranlasst, dass ein Kompensationsstrom zwischen dem Detektionsanschluss und der zumindest einen Schutzdiode fließt.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst die Strom-Kompensationseinheit, dass der Kompensationsstrom zwischen dem Detektionsanschluss und der zumindest einen Schutzdiode fließt. Infolgedessen wird der durch die zumindest eine Schutzdiode fließende Leckstrom kompensiert. Daher wird der Detektionsfehler des lonenstroms aufgrund des Leckstroms unterdrückt. Die Detektionsgenauigkeit des lonenstroms kann deshalb verbessert werden.
Die Aufgabe, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
Figurenliste

1 ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Zündsystems in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Zündsystems von 1 darstellt.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung in 1 darstellt.
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Zündsystems in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung in 4 darstellt.
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein erstes Beispiel einer Stromspiegelschaltung darstellt.
9 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein zweites Beispiel einer Stromspiegelschaltung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden hierin Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen unten sind die gleichen oder entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und die Beschreibung wird nicht wiederholt.
<Erste Ausführungsform>
(Konfiguration eines Zündsystems)
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Zündsystems 300 in einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt. Das Zündsystem 300 ist für einen Verbrennungsmotor gedacht. Das Zündsystem 300 enthält eine Zündkerze 92 für einen Verbrennungsmotor, eine Zündspule 90, eine Batterie 91 (Stromversorgung) und eine Zündsteuerungsvorrichtung 200. Die Zündsteuerungsvorrichtung 200 dient zum Steuern der Zündung der Zündkerze 92.
Die Zündspule 90 ist ein Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule, die eine größere Anzahl an Windungen als eine Anzahl an Windungen der Primärspule aufweist. Ein Ende der Zündkerze 92 ist mit der Sekundärspule der Zündspule 90 verbunden. Das andere Ende der Zündkerze 92 ist mit einem Referenzpotential verbunden. Das Referenzpotential ist gewöhnlich ein Massepotential. Die Batterie 91 ist mit einem Ende der Primärspule der Zündspule 90 verbunden und legt eine Spannung an die Zündspule 90 in Bezug auf ein Referenzpotential an. Wie später im Detail beschrieben wird, wird eine Entladung für eine Zündung durchgeführt, indem eine an die Zündspule 90 angelegte Spannung Vplg kurzzeitig erhöht wird. In diesem Moment wird ein Zündstrom Ispk erzeugt. Falls die Zündung durch die Entladung erfolgreich ist, wird eine Verbrennung gestartet. Während der Verbrennung fließt ein lonenstrom lion, der zwischen Spalten der Zündkerze 92 verläuft, entsprechend der Spannung Vplg.
(Konfiguration einer Zündsteuerungsvorrichtung)
Die Zündsteuerungsvorrichtung 200 enthält einen Schaltkreis 210, eine Vorspannungsschaltung 220 und eine lonenstrom-Detektionsschaltung 101.
Der Schaltkreis 210 ist mit dem anderen Ende der Primärspule der Zündspule 90 und einem Referenzpotential verbunden. Der Schaltkreis 210 hat eine Funktion zum Öffnen und Schließen eines durch die Primärspule der Zündspule 90 fließenden Stroms. Der Schaltkreis 210 enthält eine Ansteuerungseinheit 213, einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) 211 (Halbleiter-Schaltelement), eine Zener-Diode 212 und einen Überwachungswiderstand 215.
Die Ansteuerungseinheit 213 ist eine elektrische Schaltung, die einen Steuerungsanschluss T6, einen Ansteuerungsanschluss T7 und einen Überwachungsanschluss T8 enthält. Die Ansteuerungseinheit 213 dient zum Ansteuern des IGBT 211 als Antwort auf ein Steuerungssignal in den Steuerungsanschluss T6.
Der IGBT 211 enthält einen Kollektor, einen Emitter und ein Gate. Der Kollektor ist mit der Primärspule der Zündspule 90 verbunden. Der Emitter ist über einen Überwachungswiderstand 215 mit einem Referenzpotential verbunden. Das Gate ist mit dem Ansteuerungsanschluss T7 der Ansteuerungseinheit 213 verbunden. Der IGBT 211 öffnet und schließt einen Kollektorstrom Ic (Laststrom) entsprechend einem Ansteuerungssignal vom Ansteuerungsanschluss T7 der Ansteuerungseinheit 213. Infolgedessen öffnet und schließt der IGBT 211 den Strom, der von der Batterie 91 erzeugt wird und durch die Primärspule der Zündspule 90 fließt. Anstelle des IGBT kann ein anderes Halbleiter-Schaltelement wie etwa ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet werden.
Die Zener-Diode 212 ist zwischen den Ansteuerungsanschluss T7 der Ansteuerungseinheit 213 und die Primärspule der Zündspule 90 so geschaltet, dass sie eine Durchlassrichtung vom Ansteuerungsanschluss T7 der Ansteuerungseinheit 213 zur Primärspule der Zündspule 90 aufweist. Der Überwachungsanschluss T8 der Ansteuerungseinheit 213 ist über den Überwachungswiderstand 215 mit dem Referenzpotential verbunden.
Die Vorspannungsschaltung 220 dient zum Bereitstellen einer Spannung zum Erzeugen des lonenstroms lion. Die Vorspannungsschaltung 220 enthält eine Konstantspannungsdiode 221 und einen Kondensator 222. Die Konstantspannungsdiode 221 weist ein über die Zündspule 90 mit der Zündkerze 92 verbundenes Ende und das andere, über die lonenstrom-Detektionsschaltung 101 mit einem Referenzpotential verbundene Ende auf. Infolgedessen ist die Konstantspannungsdiode 221 in einem Pfad des durch die Zündkerze 92 fließenden lonenstroms lion eingefügt. Die Konstantspannungsdiode 221 weist eine Durchlassrichtung in der Richtung des lonenstroms lion auf und weist insbesondere eine Durchlassrichtung von der lonenstrom-Detektionsschaltung 101 zur Zündspule 90 auf. Die Konstantspannungsdiode 221 ist beispielsweise eine Zener-Diode. Der Kondensator 222 ist zur Konstantspannungsdiode 221 parallel geschaltet.
(Skizze der Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung)
Die lonenstrom-Detektionsschaltung 101 dient zum Detektieren des durch die Zündkerze 92 fließenden lonenstroms lion. Die lonenstrom-Detektionsschaltung 101 enthält eine Strom-Detektionseinheit 120, eine Strom-Verstärkungseinheit 130 (Verstärkungseinheit), eine Strom-Kompensationseinheit 110, Schutzdioden 161 und 162, eine rückwärts sperrende Diode 163, einen Referenzanschluss T1, einen Detektionsanschluss T2 und einen Ausgangsanschluss T3. Das Referenzpotential soll dem Referenzanschluss T1 bereitgestellt werden. Der Referenzanschluss T1 ist ein Masseanschluss, dem das Massepotential normalerweise bereitgestellt wird. Der Detektionsanschluss T2 ist über die Zündspule 90 mit der Zündkerze 92 elektrisch verbunden. Vom Ausgangsanschluss T3 wird ein Signal abgegeben, das dem lonenstrom lion entspricht (Stromsignal in der vorliegenden Ausführungsform). Die durch dieses Signal repräsentierte Information wird zum Beispiel von einer (nicht dargestellten) ECU (Motor-Steuerungseinheit) genutzt und spiegelt sich im Inhalt des an den Steuerungsanschluss T6 der Ansteuerungseinheit 213 gesendeten Steuerungssignals wider. Infolgedessen kann ein geeigneter Verbrennungszustand erhalten werden.
Die Schutzdioden 161 und 162 sind zwischen dem Detektionsanschluss T2 und dem Referenzanschluss T1 angeordnet. Die Schutzdioden 161 und 162 sind antiparallel zueinander geschaltet. Die Schutzdiode 161 weist eine Durchlassrichtung vom Detektionsanschluss T2 zum Referenzanschluss T1 auf. Die Schutzdiode 162 weist eine Durchlassrichtung vom Referenzanschluss T1 zum Detektionsanschluss T2 auf. Die Schutzdiode 161 ermöglicht, dass der lonenstrom Ispk zwischen dem Detektionsanschluss T2 und dem Referenzanschluss T1 fließt, wenn die Zündkerze 92 entlädt, und isoliert annähernd zwischen dem Detektionsanschluss T2 und dem Referenzanschluss T1, wenn der lonenstrom lion, der ein schwacher Strom ist, detektiert wird. Die Schutzdiode 162 ist für einen Überspannungsschutz vorgesehen. Beispielsweise wird ein Überstrom, der vom Referenzanschluss T1 in die lonenstrom-Detektionsschaltung 101 fließt, durch die Schutzdiode 162 zum Detektionsanschluss T2 freigesetzt. Infolgedessen werden die Schutzdiode 161, die rückwärts sperrende Diode 163, die Strom-Detektionseinheit 120 und dergleichen vor dem Überstrom geschützt. Die rückwärts sperrende Diode 163 ist zwischen dem Detektionsanschluss T2 und der Strom-Detektionseinheit 120 angeordnet und sperrt den Strom in einer zu einer Richtung eines Detektionsstroms Idtc umgekehrten Richtung.
Die Strom-Detektionseinheit 120 veranlasst, dass der Detektionsstrom Idtc zwischen dem Detektionsanschluss T2 und den Schutzdioden 161 und 162 über die rückwärts sperrende Diode 163 fließt. Konkret veranlasst die Strom-Detektionseinheit 120, dass der Detektionsstrom Idtc zwischen einem Ende einer aus den Schutzdioden 161 und 162 bestehenden Parallelschaltung und dem Detektionsanschluss T2 über die rückwärts sperrende Diode 163 fließt. Die Strom-Detektionseinheit 120 arbeitet unter Ausnutzung eines Potentials VDD einer internen Stromversorgung.
Die Strom-Kompensationseinheit 110 veranlasst, dass ein Kompensationsstrom Icmp zwischen dem Detektionsanschluss T2 und den Schutzdioden 161 und 162 über die rückwärts sperrende Diode 163 fließt. Konkret veranlasst die Strom-Kompensationseinheit 110, dass der Kompensationsstrom Icmp zwischen einem Ende der aus den Schutzdioden 161 und 162 bestehenden Parallelschaltung und dem Detektionsanschluss T2 über die rückwärts sperrende Diode 163 fließt. Die Strom-Kompensationseinheit 110 arbeitet unter Ausnutzung eines Potentials VDD einer internen Stromversorgung.
Die Strom-Verstärkungseinheit 130 verstärkt den Detektionsstrom Idtc der Strom-Detektionseinheit 120. Konkret erzeugt die Strom-Verstärkungseinheit 130 einen Strom, der dem Detektionsstrom Idtc der Strom-Detektionseinheit 120 entspricht, und verstärkt den erzeugten Strom. Beispielsweise erzeugt die Strom-Verstärkungseinheit 130 den gleichen Strom wie den Detektionsstrom Idtc der Strom-Detektionseinheit 120 und verstärkt den erzeugten Strom. Diese Verstärkung erzeugt einen durch Verstärken des Detektionsstroms Idtc erhaltenen Ausgangsstrom lout. Die Strom-Verstärkungseinheit 130 veranlasst, dass der durch den Ausgangsanschluss T3 gelangende Ausgangsstrom lout fließt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein negativer Ausgangsstrom lout vom Ausgangsanschluss T3 abgegeben.
(Skizze des Betriebs)
2 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Zündsystems 300 ( 1) darstellt. Im Folgenden werden hierin mit Verweis auf 1 und 2 Betriebswellenformen des Zündsystems 300 beschrieben.
Wenn die Ansteuerungseinheit 213 von der ECU am Steuerungsanschluss T6 ein EIN-Signal empfängt, sendet die Ansteuerungseinheit 213 ein Ansteuerungssignal vom Ansteuerungsanschluss T7 an das Gate des IGBT 211. Damit wird der IGBT 211 in einen EIN-Zustand versetzt. Infolgedessen fließt der Kollektorstrom Ic als Laststrom entsprechend einer durch die Induktivität der Zündspule 90 und den Verdrahtungswiderstand bestimmten Zeitkonstante.
Zu einem planmäßigen Zündzeitpunkt Tign eines Luft-Kraftstoff-Gemisches stoppt die ECU die Ausgabe des EIN-Signals. Infolgedessen stoppt die Ansteuerungseinheit 213 eine Anlegung einer Gate-Emitter-Spannung Vge, die ein Schwellenwert oder höher ist, an den IGBT 211. Infolgedessen wird der IGBT 211 plötzlich in einen AUS-Zustand versetzt und wird der Kollektorstrom Ic abgeschaltet. Infolgedessen wird eine Spannung aufgrund einer gegenelektromotorischen Kraft auf einer Primärseite der Zündspule 90 (Transformator) erzeugt. Zu dieser Zeit steigt die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des IGBT 211 kurzzeitig auf zum Beispiel etwa +500 V an. Eine hohe Spannung, die erhalten wird, indem die auf der Primärseite erzeugte Spannung mit der Anzahl an Windungen multipliziert wird, wird dann auf der Sekundärseite der Zündspule 90 angeregt. Diese hohe Spannung ist im Allgemeinen eine hohe Spannung von etwa -30 kV oder mehr, und diese wird als die Spannung Vplg der Zündkerze 92 angelegt. Diese hohe Spannung bewirkt eine Entladung in der Zündkerze 92. Falls das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch diese Entladung gezündet wird, wird eine Verbrennung gestartet.
In dem Moment, in dem die Zündkerze 92 wie oben beschrieben entlädt, fließt der Zündstrom Ispk (1). Der Zündstrom Ispk wird vom Referenzanschluss T1 nach Durchgang durch die Konstantspannungsdiode 221 und die Schutzdiode 161 freigesetzt. Zu dieser Zeit verhindert die rückwärts sperrende Diode 163, dass der Zündstrom Ispk in die Strom-Detektionseinheit 120 und die Strom-Kompensationseinheit 110 fließt. Wenn der Zündstrom Ispk durch die Konstantspannungsdiode 221 fließt, wird eine vorbestimmte Spannung (zum Beispiel etwa 150 V) erzeugt. Diese Spannung lädt den Kondensator 222.
Wenn der Zündstrom Ispk auf Null abnimmt, wird die Spannung des wie oben beschrieben geladenen Kondensators 222 an die Zündkerze 92 angelegt. Falls eine Verbrennung zu dieser Zeit normal durchgeführt wird, fließt ein lonenstrom lion von etwa mehreren µA bis etwa mehrere hundert µA. Die lonenstrom-Detektionsschaltung 101 detektiert diesen lonenstrom lion, verstärkt ihn etwa 5-fach und gibt ihn aus. Die Spannung des Detektionsanschlusses T2, wenn der lonenstrom lion detektiert wird, ist extrem niedriger als die Spannung der Spannung des Detektionsanschlusses T2, wenn der Zündstrom Ispk fließt. Obgleich die Schutzdiode 161 eine Durchlassrichtung für die Spannung aufweist, sperrt sie daher annähernd den lonenstrom lion. Dieses Sperren ist jedoch nicht perfekt und lässt zu, dass eine bestimmte Leckstrommenge fließt. Ferner weist die Schutzdiode 162 für einen Überspannungsschutz auch eine Rückwärts- bzw. Sperrrichtung für die Spannung auf, erlaubt aber, dass eine gewisse Leckstrommenge fließt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Summe dieser Ströme ein Leckstrom Idlk. Da die Strom-Detektionseinheit 120 nicht zwischen dem lonenstrom lion und dem Leckstrom Idlk unterscheiden kann, wird, falls keine Maßnahmen ergriffen werden, das Detektionsergebnis des lonenstroms lion je nach der Größe des Leckstroms Idlk gestört. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie später im Detail beschrieben wird, der Kompensationsstrom Icmp zum Kompensieren des Leckstroms Idlk zugeführt. Infolgedessen wird die Störung des Detektionsergebnisses unterdrückt.
(Details einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung und deren Betrieb)
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der lonenstrom-Detektionsschaltung 101 (1) darstellt.
Die Strom-Kompensationseinheit 110 enthält Kompensationsdioden 171 und 172. Die Kompensationsdioden 171 und 172 sind eine Vielzahl antiparallel zueinander geschalteter Dioden. Ein Ende (unteres Ende in 3) von jeder der Kompensationsdioden 171 und 172 ist mit dem Referenzanschluss T1 verbunden. Die Kompensationsdiode 171 weist eine Durchlassrichtung in Richtung des Referenzanschlusses T1 auf. Die Kompensationsdiode 172 weist eine Durchlassrichtung vom Referenzanschluss T1 auf (weist mit anderen Worten eine Sperrrichtung in Richtung des Referenzanschlusses T1 auf). Die Strom-Kompensationseinheit 110 erzeugt den Kompensationsstrom Icmp entsprechend einem Pseudo-Leckstrom Isim, der ein durch die Kompensationsdioden 171 und 172 fließender Strom ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Pseudo-Leckstrom Isim die Summe des durch die Kompensationsdiode 171 fließenden Stroms und des durch die Kompensationsdiode 172 fließenden Stroms.
Die Strom-Kompensationseinheit 110 enthält eine Stromspiegelschaltung CM1, die einen Strom, der k-mal so groß ist wie der Pseudo-Leckstrom Isim, als den Kompensationsstrom Icmp erzeugt. Mit anderen Worten weist die Stromspiegelschaltung CM1 ein Stromspiegelverhältnis k auf. Die Stromspiegelschaltung CM1 kann k = 1 oder k > erfüllen. Die Stromspiegelschaltung CM1 enthält einen PMOS (MOSFET vom p-Typ) 113, der veranlasst, dass der Pseudo-Leckstrom Isim über eine Diode 173 zu den Kompensationsdioden 171 und 172 fließt, und einen PMOS 114, der veranlasst, dass der Kompensationsstrom Icmp entsprechend dem Pseudo-Leckstrom Isim fließt. Damit der Kompensationsstrom Icmp das k-Fache des Pseudo-Leckstroms Isim ist, ist es nur notwendig, dass die tatsächliche Größe des PMOS 114 das k-Fache der tatsächlichen Größe des PMOS 113 ist. Der PMOS kann hier aus einer Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Transistorelementen bestehen, was später beschrieben wird.
Die Schutzdiode 162 (erstes Element) hat eine effektive Fläche, die annähernd das k-Fache der effektiven Fläche der Kompensationsdiode 172 (zweites Element) ist. Ferner hat die Schutzdiode 161 (drittes Element) eine effektive Fläche, die annähernd das k-Fache der effektiven Fläche der Kompensationsdiode 171 (viertes Element) ist. Damit ist $Isim=Idlk/k$
nahezu erfüllt. Die Stromspiegelschaltung CM1 erfüllt hier $Icmp = Isim \times k$
$Icmp=Idlk$
ist nahezu erfüllt.
Während des Detektionsvorgangs des lonenstroms lion ist mit Verweis auf 1 $Iion+Idlk=Idtc+Icmp$
erfüllt. Nach den Gleichungen (3) und (4) ist $Iion=Idtc$
nahezu erfüllt. Das heißt, der lonenstrom lion und der Detektionsstrom Idtc sind nahezu gleich. Daher hat der Detektionsstrom Idtc als das Detektionsergebnis des lonenstroms lion eine hohe Genauigkeit.
Mit ansteigender Temperatur steigt der Leckstrom Idlk der Schutzdioden 161 und 162 an, nimmt aber auch zur gleichen Zeit der Pseudo-Leckstrom Isim der Kompensationsdioden 171 und 172 zu. Selbst wenn die Temperatur hoch ist, wird daher ein Fehler des Detektionsstrom Idtc als das Detektionsergebnis des lonenstroms lion unterdrückt.
Wenn k erhöht wird, kann die Größe der Kompensationsdioden 171 und 172 reduziert werden, und somit kann die Strom-Kompensationseinheit 110 reduziert werden. Falls k übermäßig groß ist, wird jedoch die Genauigkeit der proportionalen Beziehungen der obigen Gleichungen (1) und (2) verringert, so dass ein Fehler der in der Gleichung (3) dargestellten Gleichung groß wird. Daher wird der Wert von k in Anbetracht des Ausmaßes dieses Fehlers ausgewählt.
Die Diode 173 ist vorgesehen, um einen Spannungsabfall zu erhalten, der dem Spannungsabfall der rückwärts sperrenden Diode 163 im Wesentlichen ähnlich ist, so dass die an die Schutzdioden 161 und 162 angelegte Spannung und die an die Kompensationsdioden 171 und 172 angelegte Spannung im Wesentlichen gleich sind. Je näher diese Spannungen beieinander liegen, desto genauer wird die proportionale Beziehung des Pseudo-Leckstroms Isim in Bezug auf den Leckstrom Idlk erfüllt. Die Diode 173 kann jedoch weggelassen werden, falls eine Schaltungsvereinfachung priorisiert wird.
Die effektive Fläche der Diode hängt von der Übergangslänge, der Fläche und dergleichen ab. Ferner kann eine Vielzahl von Diodenelementen, die in der gleichen Durchlassrichtung parallel geschaltet sind, als eine Diode betrachtet werden. Indem man beispielsweise eine Anzahl m der gleichen Diodenelemente parallel schaltet, kann eine Diode mit einer m-fachen effektiven Fläche erhalten werden.
Es ist vorzuziehen, dass die Schutzdiode 161 und die Kompensationsdiode 171 Dioden des gleichen Typs sind. Ferner ist vorzuziehen, dass die Schutzdiode 162 und die Kompensationsdiode 172 Dioden des gleichen Typs sind. Weiter ist vorzuziehen, dass die rückwärts sperrende Diode 163 und die Diode 173 Dioden des gleichen Typs sind. Insbesondere wenn k = 1 gilt, ist es vorzuziehen, dass die Schutzdiode 161 und die Kompensationsdiode 171 nicht nur im Typ, sondern auch in der Größe im Wesentlichen gleich sind. Überdies ist vorzuziehen, dass die Schutzdiode 162 und die Kompensationsdiode 172 nicht nur im Typ, sondern auch in der Größe im Wesentlichen gleich sind. Weiter ist vorzuziehen, dass die rückwärts sperrende Diode 163 und die Diode 173 nicht nur im Typ, sondern auch in der Größe im Wesentlichen gleich sind.
Die Strom-Detektionseinheit 120 enthält eine Stromspiegelschaltung CM2. Die Stromspiegelschaltung CM2 enthält einen PMOS 111, der veranlasst, dass der Detektionsstrom Idtc über die rückwärts sperrende Diode 163 zu den Schutzdioden 161 und 162 fließt, und einen PMOS 112, der einen dem Detektionsstrom Idtc proportionalen Strom der Strom-Verstärkungseinheit 130 zuführt. 3 zeigt ein Beispiel, in dem der PMOS 112 veranlasst, dass ein Strom, der im Wesentlichen der Gleiche wie der Detektionsstrom Idtc ist, fließt.
Die Strom-Verstärkungseinheit 130 enthält eine Stromspiegelschaltung CM3. Die Stromspiegelschaltung CM3 enthält einen NMOS 131, durch den veranlasst wird, dass ein Strom von der Strom-Detektionseinheit 120 fließt, und einen NMOS 132, der veranlasst, dass der diesem Strom proportionale Ausgangsstrom lout zwischen dem Ausgangsanschluss T3 und dem Referenzanschluss T1 fließt. Der Verstärkungsfaktor des Ausgangsstroms lout in Bezug auf den Detektionsstrom Idtc kann durch das Stromverhältnis (Stromspiegelverhältnis) der Stromspiegelschaltung CM3 eingestellt werden. Wenn das Stromverhältnis der Stromspiegelschaltung CM3 von 1 : 1 verschieden ist, wird der Verstärkungsfaktor durch die Kombination des Stromverhältnisses der Stromspiegelschaltung CM2 und des Stromverhältnisses der Stromspiegelschaltung CM3 eingestellt.
(Zusammenfassung des Effekts)
Die Strom-Kompensationseinheit 110 (3) veranlasst, dass der Kompensationsstrom Icmp zwischen dem Detektionsanschluss T2 und der Parallelverbindung der Schutzdioden 161 und 162 fließt. Als Folge wird der durch die Schutzdioden 161 und 162 fließende Leckstrom Idlk kompensiert. Der Fehler des Detektionsstroms Idtc aufgrund des Leckstroms Idlk, mit anderen Worten der Detektionsfehler des lonenstroms lion aufgrund des Leckstroms Idlk, wird daher unterdrückt. Deshalb kann die Detektionsgenauigkeit des lonenstroms lion verbessert werden. Durch Bezugnahme auf dieses Detektionsergebnis kann das Zündsystem 300 (1) den Zündvorgang unter Verwendung der Zündkerze 92 zu einem geeigneteren Zeitpunkt zuverlässiger durchführen.
Da die Strom-Kompensationseinheit 110 die Kompensationsdioden 171 und 172 enthält, kann der Pseudo-Leckstrom Isim, der dem durch die Schutzdioden 161 und 162 fließenden Leckstrom Idlk entspricht, in der Strom-Kompensationseinheit 110 erzeugt werden. Indem man den Kompensationsstrom Icmp entsprechend dem Pseudo-Leckstrom Isim erzeugt, kann man die Größe des Kompensationsstroms Icmp nahezu gleich dem Leckstrom Idlk machen. Infolgedessen wird der Leckstrom Idlk mit hoher Genauigkeit kompensiert. Daher wird ein Detektionsfehler des lonenstroms aufgrund des Leckstroms Idlk zuverlässiger unterdrückt. Die Detektionsgenauigkeit des lonenstroms kann daher weiter verbessert werden.
Die Strom-Kompensationseinheit 110 enthält die Stromspiegelschaltung, die einen Strom, der k-mal so groß ist wie der Pseudo-Leckstrom Isim, als den Kompensationsstrom Icmp erzeugt. Infolgedessen kann der Kompensationsstrom Icmp entsprechend dem Pseudo-Leckstrom Isim erzeugt werden.
Wenn k = 1 gilt, wird der Kompensationsstrom Icmp, der im Wesentlichen der Gleiche wie der Pseudo-Leckstrom Isim ist, erzeugt. Damit der Kompensationsstrom Icmp und der Leckstrom Idlk annähernd gleich sind, wird daher der Pseudo-Leckstrom Isim so eingestellt, dass er annähernd gleich dem Leckstrom Idlk ist. Um dies zu realisieren, können als die Kompensationsdioden 171 und 172 Konfigurationen verwendet werden, die den Konfigurationen der Schutzdioden 161 und 162 im Wesentlichen ähnlich sind. Deshalb können die Kompensationsdioden 171 und 172 leicht präpariert werden.
Wenn k > 1 gilt, ist der Pseudo-Leckstrom Isim kleiner als der Kompensationsstrom Icmp. Damit der Kompensationsstrom Icmp und der Leckstrom Idlk annähernd gleich sind, wird daher der Pseudo-Leckstrom Isim kleiner als der Leckstrom Idlk eingestellt. Um dies zu realisieren, können als die Kompensationsdioden 171 und 172 Konfigurationen verwendet werden, die kleiner als die Konfigurationen der Schutzdioden 161 und 162 sind. Das heißt, die Größe der Kompensationsdioden 171 und 172 kann reduziert werden.
Die Schutzdioden 161 und 162 sind eine Vielzahl antiparallel zueinander geschalteter Dioden. Infolgedessen können die Dioden-Charakteristiken für einen Zündstrom und die Dioden-Charakteristiken für einen Überspannungsschutz annähernd unabhängig eingestellt werden.
Durch die rückwärts sperrende Diode 163 kann verhindert werden, dass der Zündstrom Ispk (1) in die Strom-Detektionseinheit 120 und die Strom-Kompensationseinheit 110 fließt. Infolgedessen können die Strom-Detektionseinheit 120 und die Strom-Kompensationseinheit 110 vor dem Zündstrom Ispk, der ein großer Strom ist, geschützt werden.
Wenn der Zündstrom Ispk der Zündkerze 92 erzeugt wird, kann der Kondensator 222 durch die in der Konstantspannungsdiode 221 erzeugte konstante Spannung geladen werden. Durch die Spannung des geladenen Kondensators 222 kann der lonenstrom lion erzeugt werden.
Die Strom-Verstärkungseinheit 130 verstärkt den Detektionsstrom Idtc, um den Ausgangsstrom lout, der eine Information über den Detektionsstrom Idtc repräsentiert, zu erzeugen. Zu dieser Zeit wird ein Fehlerbetrag des Detektionsstroms Idtc wie er ist in der Strom-Verstärkungseinheit 130 verstärkt. Daher ist der Ausgabefehler tendenziell groß. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Fehler des Detektionsstroms Idtc wie oben beschrieben unterdrückt. Deshalb kann der Ausgabefehler effektiv unterdrückt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine analoge Stromabgabe als eine Ausgabe genutzt, die die Information über den Detektionsstrom Idtc repräsentiert; das Ausgabeformat ist aber nicht auf dieses beschränkt, und beispielsweise kann eine analoge Spannungsabgabe oder eine digitale Ausgabe genutzt werden.
<Zweite Ausführungsform>
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration eines Zündsystems 300 in einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist anstelle der lonenstrom-Detektionsschaltung 101 (1: die erste Ausführungsform) eine lonenstrom-Detektionsschaltung 102 vorgesehen. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der lonenstrom-Detektionsschaltung 102 (4) darstellt.
Die lonenstrom-Detektionsschaltung 102 (5) enthält anstelle der Schutzdioden 161 und 162 (3) eine Schutzdiode 160. Die Schutzdiode 160 ist beispielsweise eine Zener-Diode oder eine Lawinendiode mit einer einer Richtung eines Zündstroms Ispk entgegengesetzten Durchlassrichtung. Da die Schutzdiode 160 eine der Richtung des Zündstroms Ispk entgegengesetzte Durchlassrichtung hat, sind ein Detektionsanschluss T2 und ein Referenzanschluss T1 voneinander annähernd isoliert, wenn ein lonenstrom lion, der ein schwacher Strom ist, detektiert wird. Wenn der Zündstrom Ispk fließt, wird die Schutzdiode 160 durch eine Sperrspannung geklemmt.
Ferner enthält die lonenstrom-Detektionsschaltung 102 (5) anstelle der Kompensationsdioden 171 und 172 (3) eine Kompensationsdiode 170. Ein Ende (unteres Ende in 5) der Kompensationsdiode 170 ist mit dem Referenzanschluss T1 verbunden. Die Kompensationsdiode 170 hat eine Durchlassrichtung vom Referenzanschluss T1 (mit anderen Worten hat eine Sperrrichtung in Richtung des Referenzanschlusses T1).
Die Schutzdiode 160 (erstes Element) hat eine effektive Fläche, die annähernd das k-Fache der effektiven Fläche der Kompensationsdiode 170 (zweites Element) ist. Es ist vorzuziehen, dass die Schutzdiode 160 und die Kompensationsdiode 170 Dioden des gleichen Typs sind. Wenn k = 1 gilt, ist es insbesondere vorzuziehen, dass die Schutzdiode 160 und die Kompensationsdiode 170 nicht nur im Typ, sondern auch in der Größe im Wesentlichen gleich sind.
Da die übrigen Konfigurationen mit Ausnahme der Obigen im Wesentlichen die gleichen wie die Konfigurationen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, sind die gleichen oder entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und wird deren Beschreibung nicht wiederholt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, während eine einfachere Konfiguration im Vergleich zur ersten Ausführungsform verwendet wird, der Fluss des Zündstroms Ispk ( 4) durch den Strom in Sperrrichtung der Schutzdiode 160 zugelassen, und ein Überstrom kann durch den Strom in Durchlassrichtung der Schutzdiode 160 freigesetzt bzw. ausgelöst werden.
<Dritte Ausführungsform>
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung 103 in einer dritten Ausführungsform darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Strom-Detektionseinheit 120 einen als Diode geschalteten NMOS 181. Der NMOS 181 veranlasst, dass ein Detektionsstrom Idtc zwischen einem Detektionsanschluss T2 und Schutzdioden 161 und 162 über eine rückwärts sperrende Diode 163 fließt. Eine Strom-Kompensationseinheit 110 enthält einen mit einem PMOS 113 in Reihe geschalteten NMOS 183 und einen mit einem PMOS 114 in Reihe geschalteten NMOS 182. Ein Gate des NMOS 182 und ein Gate des NMOS 183 sind kurzgeschlossen. Der NMOS 182 ist als Diode geschaltet. Da die Konfigurationen mit Ausnahme dieser im Wesentlichen die gleichen wie die Konfigurationen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind, sind die gleichen oder entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und wird deren Beschreibung nicht wiederholt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Leckstrom Idlk durch einen Spannungsabfall im als Diode geschalteten NMOS 181 unterdrückt. Ferner kann ein Kompensationsstrom Icmp, der entsprechend dem wie oben beschrieben unterdrückten Leckstrom Idlk unterdrückt wird, durch Spannungsabfälle des NMOS 183 und des NMOS 182 erzeugt werden. Dies reduziert den Leckstrom Idlk selbst, der eine Kompensation erfordert, und schafft eine geeignete Kompensation dafür. Deshalb wird ein Detektionsfehler eines lonenstroms lion weiter unterdrückt.
<Vierte Ausführungsform>
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer lonenstrom-Detektionsschaltung 104 in einer vierten Ausführungsform darstellt. Die lonenstrom-Detektionsschaltung 104 enthält anstelle der Schutzdioden 161 und 162 (6: die dritte Ausführungsform) eine Schutzdiode 160 und anstelle der Kompensationsdioden 171 und 172 (6: die dritte Ausführungsform) eine Schutzdiode 170. Die Schutzdiode 160 und die Kompensationsdiode 170 sind jenen in der zweiten Ausführungsform (5) ähnlich. Da die Konfigurationen mit Ausnahme dieser im Wesentlichen die gleichen wie die Konfigurationen der oben beschriebenen dritten Ausführungsform sind, sind die gleichen oder entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und wird deren Beschreibung nicht wiederholt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Effekt ähnlich dem Effekt der dritten Ausführungsform erhalten werden, wenn die in der zweiten Ausführungsform (5) beschriebene Schutzdiode 160 verwendet wird.
Die in jeder der obigen Ausführungsformen beschriebene spezifische Schaltung ist ein Beispiel, und ein Teil oder die Gesamtheit der spezifischen Schaltung kann durch eine andere Schaltung mit der ähnlichen Funktion ersetzt werden.
Um das Stromspiegelverhältnis k zu erhalten, kann eine Vielzahl von parallel geschalteten Transistorelementen auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Stromspiegelschaltung verwendet werden. Jedes dieser Transistorelemente kann im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen. Beispielsweise zeigt 8 eine Stromspiegelschaltung CM1 mit einem Stromspiegelverhältnis von 2. In 8 besteht ein PMOS 113 aus einem PMOS-Element 5a und besteht ein PMOS 114 aus PMOS-Elementen 5b und 5c. Die PMOS-Elemente 5b und 5c sind parallel zueinander geschaltet. Die PMOS-Elemente 5a bis 5c haben im Wesentlichen die gleiche Konfiguration. Ferner zeigt 9 eine Stromspiegelschaltung CM1 mit einem Stromspiegelverhältnis von 3. In 9 besteht ein PMOS 113 aus einem PMOS-Element 5a und besteht ein PMOS 114 aus PMOS-Elementen 5b bis 5d. Die PMOS-Elemente 5b bis 5d sind parallel zueinander geschaltet. Die PMOS-Elemente 5a bis 5d haben im Wesentlichen die gleiche Konfiguration.
Die lonenstrom-Detektionsschaltungen 101 bis 104 weisen jeweils die Schaltung aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) mit PMOSs und NMOSs auf; aber eine bipolare Schaltung oder eine bipolare CMOS- (BiCMOS-) Schaltung kann als Modifikationsbeispiel verwendet werden. Obgleich nur ein Referenzanschluss T1 in jeder Figur dargestellt ist, kann ferner eine Vielzahl voneinander getrennter Referenzanschlüsse für Gegenmaßnahmen gegen Rauschen und dergleichen vorgesehen werden. Jede der lonenstrom-Detektionsschaltungen 101 bis 104 und die Ansteuerungsschaltung 213 können ferner auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet werden oder können auf unterschiedlichen Halbleitersubstraten ausgebildet werden.
In der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsformen frei kombiniert werden, und jede Ausführungsform kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung geeignet modifiziert oder weggelassen werden. Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben worden ist, ist die obige Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Es versteht sich, dass man sich eine Unzahl an Modifikationsbeispielen vorstellen kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

CM1-CM3: Stromspiegelschaltung
Idtc: Detektionsstrom
Idlk: Leckstrom
Ispk: Zündstrom
Icmp: Kompensationsstrom
lion: lonenstrom
Isim: Pseudo-Leckstrom
lout: Ausgangsstrom
T1: Referenzanschluss
T2: Detektionsanschluss
T3: Ausgangsanschluss
T6: Steuerungsanschluss
T7: Ansteuerungsanschluss
T8: Überwachungsanschluss
90: Zündspule
91: Batterie (Stromversorgung)
92: Zündkerze
101-104: lonenstrom-Detektionsschaltung
110: Strom-Kompensationseinheit
120: Strom-Detektionseinheit
130: Strom-Verstärkungseinheit (Verstärkungseinheit)
160-162: Schutzdiode
163: rückwärts sperrende Diode
170-172: Kompensationsdiode
173: Diode
200: Zündsteuerungsvorrichtung
210: Schaltkreis
211: IGBT (Halbleiter-Schaltelement)
212: Zener-Diode
213: Ansteuerungseinheit
215: Überwachungswiderstand
220: Vorspannungsschaltung
221: Konstantspannungsdiode
222: Kondensator
300: Zündsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11159430 [0004, 0005]

Claims

lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104), die einen lonenstrom (lion) detektiert, der durch eine Zündkerze (92) für einen Verbrennungsmotor fließt, aufweisend: einen Detektionsanschluss (T2), der mit der Zündkerze (92) elektrisch verbunden werden soll; einen Referenzanschluss (T1), dem ein Referenzpotential bereitgestellt werden soll; zumindest eine Schutzdiode (161, 162; 160), die zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und dem Referenzanschluss (GND) angeordnet ist; eine Strom-Detektionseinheit (120), die ermöglicht, dass ein Detektionsstrom (Idtc) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) fließt; und eine Strom-Kompensationseinheit (110), die ermöglicht, dass ein Kompensationsstrom (Icmp) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode fließt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Verstärkungseinheit (130), die den Detektionsstrom (Idtc) der Strom-Detektionseinheit (120) verstärkt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strom-Kompensationseinheit (110) zumindest eine Kompensationsdiode (171, 172; 170) enthält und wobei die Strom-Kompensationseinheit den Kompensationsstrom (Icmp) gemäß einem Pseudo-Leckstrom (Isim) erzeugt, der ein durch die zumindest eine Kompensationsdiode (171, 172; 170) fließender Strom ist.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101, 103) nach Anspruch 3, wobei die zumindest eine Schutzdiode (161, 162) eine Vielzahl antiparallel zueinander geschalteter Dioden ist und die zumindest eine Kompensationsdiode (171, 172) eine Vielzahl antiparallel zueinander geschalteter Dioden ist.
lonenstrom-Detektionsschaltung (102, 104) nach Anspruch 3, wobei jede der zumindest einen Kompensationsdiode (170) und der zumindest einen Schutzdiode (160) eine Zener-Diode oder eine Lawinendiode ist.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Strom-Kompensationseinheit (110) eine Stromspiegelschaltung enthält, die einen Strom, der k-mal so groß wie der Pseudo-Leckstrom (Isim) ist, als den Kompensationsstrom (Icmp) erzeugt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach Anspruch 6, wobei die Stromspiegelschaltung der Strom-Kompensationseinheit (110) k = 1 erfüllt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach Anspruch 6, wobei die Stromspiegelschaltung der Strom-Kompensationseinheit (110) k > 1 erfüllt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (103, 104) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Strom-Detektionseinheit (120) einen als Diode geschalteten Transistor (181) enthält, der veranlasst, dass der Detektionsstrom (Idtc) fließt.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die zumindest eine Schutzdiode (161, 162; 160) zumindest ein erstes Element (162; 160) mit einer Durchlassrichtung vom Referenzanschluss (T1) zum Detektionsanschluss (T2) enthält, die zumindest eine Kompensationsdiode (171, 172; 170) zumindest ein zweites Element (172, 170) mit einer Durchlassrichtung vom Referenzanschluss (T1) enthält und das zumindest eine erste Element (162; 160) eine effektive Fläche hat, die ein k-Faches einer effektiven Fläche des zumindest einen zweiten Elements (172; 170) ist.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101, 103) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die zumindest eine Schutzdiode (161, 162) zumindest ein drittes Element (161) mit einer Durchlassrichtung vom Detektionsanschluss (T2) in Richtung des Referenzanschlusses (T1) enthält, die zumindest eine Kompensationsdiode (171, 172) zumindest ein viertes Element (171) mit einer Durchlassrichtung in Richtung des Referenzanschlusses (T1) enthält und das zumindest eine dritte Element (161) eine effektive Fläche hat, die ein k-Faches einer effektiven Fläche des zumindest einen vierten Elements (171) ist.
lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend eine rückwärts sperrende Diode (163), die einen Strom in einer Richtung umgekehrt zu einer Richtung des Detektionsstroms (Idtc) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der Strom-Detektionseinheit (120) sperrt, wobei die Strom-Kompensationseinheit (110) veranlasst, dass ein Kompensationsstrom (Icmp) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) über die rückwärts sperrende Diode (163) fließt.
Zündsteuerungsvorrichtung (200), die eine Zündung einer Zündkerze (92) für einen Verbrennungsmotor steuert, aufweisend: eine Vorspannungsschaltung (220), die eine in einem Pfad eines durch die Zündkerze (92) fließenden lonenstroms (lion) eingefügte Konstantspannungsdiode (221) und einen zur Konstantspannungsdiode (221) parallel geschalteten Kondensator (222) enthält; und eine lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104), die den lonenstrom detektiert, wobei die lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) aufweist: einen Detektionsanschluss (T2), der mit der Zündkerze (92) elektrisch verbunden werden soll; einen Referenzanschluss (T1), dem ein Referenzpotential bereitgestellt werden soll; zumindest eine Schutzdiode (161, 162; 160), die zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und dem Referenzanschluss (T1) angeordnet ist; eine Strom-Detektionseinheit (120), die ermöglicht, dass ein Detektionsstrom (Idtc) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) fließt; und eine Strom-Kompensationseinheit (110), die ermöglicht, dass ein Kompensationsstrom (Icmp) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) fließt.
Zündsystem (300) für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Zündkerze (92) für den Verbrennungsmotor; eine Zündspule (90) mit einer Primärspule und einer Sekundärspule, die mit der Zündkerze (92) verbunden ist; eine Stromversorgung (91), die mit der Primärspule der Zündspule (90) verbunden ist; und eine Zündsteuerungsvorrichtung (200), die mit der Zündspule (90) verbunden ist, wobei die Zündsteuerungsvorrichtung (200) aufweist: ein Halbleiter-Schaltelement (211), das einen Strom öffnet und schließt, der von der Stromversorgung (91) erzeugt wird und durch die Primärspule der Zündspule (90) fließt; eine Vorspannungsschaltung (220), die eine in einen Pfad eines durch die Zündkerze (92) fließenden lonenstroms (lion) eingefügte Konstantspannungsdiode (221) und einen zur Konstantspannungsdiode (221) parallel geschalteten Kondensator (222) enthält; und eine lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104), die den lonenstrom (lion) detektiert, wobei die lonenstrom-Detektionsschaltung (101-104) aufweist: einen Detektionsanschluss (T2), der mit der Zündkerze (92) elektrisch verbunden ist; einen Referenzanschluss (T1), dem ein Referenzpotential bereitgestellt wird; zumindest eine Schutzdiode (161, 162; 160), die zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und dem Referenzanschluss (T1) angeordnet ist; eine Strom-Detektionseinheit (120), die veranlasst, dass ein Detektionsstrom (Idtc) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode (161, 162; 160) fließt; und eine Strom-Kompensationseinheit (110), die veranlasst, dass ein Kompensationsstrom (Icmp) zwischen dem Detektionsanschluss (T2) und der zumindest einen Schutzdiode fließt.