DE112021002514T5

DE112021002514T5 - Zündsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112021002514T5
Application number: DE112021002514.7T
Authority: DE
Inventors: Keiko MIYAKE; Takashi Ohno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-05-01
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2023-03-02
Also published as: JP7331772B2; WO2021220844A1; JP2021175880A

Abstract

Bei einer Zündsteuervorrichtung (1) für einen Verbrennungsmotor enthält jede von einer Vielzahl von Zündvorrichtungen (10) eine IGt-Signalleitung (L1) zum Empfangen eines Hauptzündsignals (IGt) und eine Vielzahl von Zündvorrichtungen (10) teilt sich eine IGw-Signalleitung (L2) zum Empfangen eines Energieeingabesignals (IGw). Die Zündvorrichtungen (10) entsprechen den Zylindern und jede enthält eine Hauptzündsteuerschaltungseinheit (3), eine Energieeingabesteuerschaltungseinheit (4) und eine Signaleingabeschaltungseinheit (5). Die Signaleingabeschaltungseinheit (5) enthält einen Eingangswiderstand (Rw), der zwischen einer IGw-Eingangsleitung (L21) und einem Massepotenzial (GND) eingesetzt ist sowie eine Zylinderauswahlschaltung (50), die den Eingangswiderstand (Rw) nur während eines Zylinderauswahlzeitraum (Ta), der in Reaktion auf die Eingabe eines Hauptzündsignals (IGt) begonnen wird, aktiviert.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-081281 , eingereicht am 1. Mai 2020, deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Zündsteuervorrichtung zum Steuern einer Zündung beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor.
Hintergrund
Eine Zündsteuervorrichtung für einen Fahrzeugmotor mit Funkenentzündung enthält eine Zündvorrichtung mit einer Zündspule, die eine Primärspule und eine Sekundärspule enthält, und die zu einer Zündkerze, die zu einem Zylinder gehört, verbunden ist, und eine Funkenentladung durch Anlegen einer Hochspannung erzeugt, die durch die Sekundärspule erzeugt wird, wenn die Erregung der Primärspule beendet wird. Die Zündsteuervorrichtung enthält zudem Mittel zum Eingeben einer Entladungsenergie nach dem Beginn einer Funkenentladung, sodass die Funkenentladung ein Luft-Kraftstoff-Gemisch effizienter zünden kann.
Zu dieser Zeit kann ein Zündbetrieb durch eine einzelne Zündspule ebenso wiederholt werden, um mehrere Zündungen auszuführen. Um die Zündung während der Funkenentladung, die durch den Hauptzündbetrieb erzeugt wird, stabiler zu steuern, kann jedoch die Entladungsenergie hinzugefügt werden, um den Sekundärstrom auf eine sich überlagernde Weise zu erhöhen. Beispielsweise schlägt Patentliteratur 1 eine Zündvorrichtung vor, die für jeden Zylinder zwei Systeme von Energiezuführungsmitteln enthält, und konfiguriert ist, die Hauptzündung mit einem von den Systemen der Energiezuführungsmittel zu beginnen und anschließend die Funkenentladung durch Betreiben des anderen Systems der Energiezuführungsmittel fortzusetzen, um den Sekundärstrom in der gleichen Richtung kontinuierlich durch die Sekundärspule zu führen.
Die Zündvorrichtung, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, enthält eine Hauptzündungsschaltung und eine Energieeingabeschaltung, welche den beiden Systemen der Energiezuführungsmittel entsprechen, wobei eines der Systeme eine gemeinsame Signalleitung aufweist, um einen Kurzschluss von Steuervorrichtungsausgabeanschlüssen zu vermeiden. Ein Ende der gemeinsamen Signalleitung ist zu einem Steuervorrichtungsausgabeanschluss verbunden, und das andere Ende ist verzweigt. Die Zweigsignalleitungen sind zu den Energieeingabeschaltungen, die zu den Zylindern gehören, verbunden. Auf diese Weise ermöglicht das Hinzufügen der einzelnen Signalleitung die Steuerung der Energieeingabe für mehrere Zylinder.
Zitierliste
Patentliteratur
PTL 1 JP 2017-210965 A
Kurzfassung der Erfindung
Bei der Konfiguration, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, empfängt jeder Zylinder das gleiche Energieeingabesignal von der gemeinsamen Signalleitung über die elektrisch parallelen Zweigleitungen. Obwohl eine solche Konfiguration die Anzahl an Signalleitungen und Anschlüssen, die verwendet werden, um den Motor und die Zündvorrichtung zu verbinden, reduzieren kann, stellt die Notwendigkeit, die Schnittstellenspezifikation an der Zündvorrichtung zu ändern, eine neue Herausforderung dar. Genauer ausgedrückt kann eine Impedanz-Unstimmigkeit bzw. Impedanz-Fehlanpassung infolge einer Eingangsimpedanz auftreten, die abhängig von der Anzahl an Zylindern variiert, da mehrere Eingangswiderstände in den Signaleingabeschaltungseinheiten für mehrere Zylinder parallel verbunden sind, wobei eine resultierende Signalpegelreduktion eine inkorrekte Erkennung eines Energieeingabesignals für jeden Zylinder verursachen kann. Aus diesem Grund muss eine Schaltungskonfiguration herkömmlicherweise in Übereinstimmung mit der Anzahl an Zylindern modifiziert werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Zündsteuervorrichtung vorzusehen, die konfiguriert ist, unter Verwendung einer Signalleitung, die für eine Vielzahl von Zündvorrichtungen gemeinsam vorliegt, Energie einzugeben, und die ein Energieeingabesignal unter Verwendung einer gemeinsamen Signaleingabeschaltungseinheit ungeachtet der Anzahl an Zylindern korrekt erkennen kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Zündsteuervorrichtung eine Vielzahl von Zündvorrichtungen aufweist, die zu einer Vielzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors gehört, wobei
jede von der Vielzahl an Zündvorrichtungen eine IGt-Signalleitung zum Empfangen eines Hauptzündsignals enthält und die Vielzahl an Zündvorrichtungen eine IGw-Signalleitung zum Empfangen eines Energieeingabesignals teilt,
die Zündvorrichtung enthält:

eine Hauptzündsteuerschaltungseinheit, die konfiguriert ist, einen Hauptzündbetrieb basierend auf den Hauptzündsignal zu steuern,
eine Energieeingabesteuerschaltungseinheit, die konfiguriert ist, einen Energieeingabebetrieb basierend auf dem Energieeingabesignal zu steuern, und
eine Signaleingabeschaltungseinheit, die konfiguriert ist, das Hauptzündsignal und das Energieeingabesignal zu empfangen, und

Bei der Zündsteuervorrichtung führt jede der Vielzahl von Zündvorrichtungen den Hauptzündbetrieb basierend auf einem Signal von der IGt-Signalleitung aus und führt ferner den Energieeingabebetrieb basierend auf einem Signal von der IGw-Signalleitung aus. Bei diesem Betrieb wird das Energieeingabesignal, das von der gemeinsamen IGw-Signalleitung empfangen wird, zu der Signaleingabeschaltungseinheit in jeder Zündvorrichtung eingegeben, während der Eingangswiderstand, der in der Signaleingabeschaltungseinheit enthalten ist, durch die Zylinderauswahlschaltung während des Zylinderauswahlzeitraums aktiviert ist. Der Zylinderauswahlzeitraum wird in dem Zylinder, zu welchem das Hauptzündsignal eingegeben wird, begonnen, wobei konstant nur ein Zylinder ermöglicht, dass der Eingangswiderstand aktiviert ist, wobei eine Impedanz-Fehlanpassung, die durch die unterschiedliche Anzahl an Zylindern hervorgerufen wird, verhindert wird. Dies ermöglicht es in einem ausgewählten Zylinder, den Signalpegel des Energieeingabesignals für den entsprechenden Zylinder korrekt zu erkennen, wobei ermöglicht wird, dass der Energieeingabebetrieb, der auf den Hauptzündbetrieb folgt, mit hoher Steuereffizienz ausgeführt wird. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die Schaltungskonfiguration in Übereinstimmung mit der Anzahl an Zylindern zu ändern, wobei eine Standardisierung der Signaleingabeschaltungseinheit ermöglicht ist.
Wie vorher beschrieben kann dieser Aspekt eine Zündsteuervorrichtung vorsehen, die konfiguriert ist, Energie unter Verwendung einer Signalleitung, die einer Vielzahl von Zündvorrichtungen gemeinsam ist, einzugeben, und die ein Energieeingabesignal unter Verwendung einer gemeinsamen Signaleingabeschaltungseinheit ungeachtet der Anzahl an Zylindern korrekt erkennen kann.
Figurenliste
Die vorherigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der genauen Beschreibung, die nachstehend mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen vorgesehen ist, klarer. Es zeigt:

1 ein schematisches Gesamtdiagramm einer Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das eine genaue Konfiguration der Zündvorrichtungen, die in der Zündsteuervorrichtung des Verbrennungsmotors enthalten sind, gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3 ein Zeitdiagramm, das einen Hauptzündbetrieb und einen Energieeingabebetrieb, die auf verschiedenen Signalen basieren, die zu den Zündsteuerschaltungen in der Zündsteuervorrichtung eingegeben werden, gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Diagramm, das die Konfiguration der Zündsteuerschaltungen in der Zündsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit der Konfiguration von herkömmlichen Zündsteuerschaltungen vergleicht;
5 ein Zeitdiagramm, das einen Hauptzündbetrieb und einen Energieeingabebetrieb, die auf Eingabesignalen bei den herkömmlichen Zündsteuerschaltungen basieren, zeigt;
6 ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das eine genaue Konfiguration der Zündvorrichtungen, die in einer Zündsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors enthalten sind, gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ein Zeitdiagramm, das einen Hauptzündbetrieb und einen Energieeingabebetrieb, die auf verschiedenen Signalen, die zu den Zündsteuerschaltungen in der Zündsteuervorrichtung eingegeben werden, basieren, gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
8 ein Gesamtkonfigurationsdiagramm, das eine genaue Konfiguration von Zündvorrichtungen, die in einer Zündsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors enthalten sind, gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht;
9 ein schematisches Gesamtdiagramm einer Zündsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer vierten Ausführungsform; und
10 ein schematisches Gesamtdiagramm einer Zündsteuervorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform einer Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor wird nun mit Bezug zu den 1 bis 3 beschrieben.
In 1 ist beispielsweise eine Zündsteuervorrichtung 1 für einen Motor mit Funkenzündung in einem Fahrzeug, der als ein Verbrennungsmotor dient, verwendet, wobei sie die Zündung von Zündkerzen P, die zu den Zylindern gehören, steuert. Die Zündsteuervorrichtung 1 enthält eine Vielzahl von Zündvorrichtungen 10, die zu den mehreren Zylindern des Motors (nicht gezeigt) gehören. Die Erregung einer Zündspule 2, die zu jeder Zündvorrichtung 10 verbunden ist, wird basierend auf einem Zündbefehl von dem Motor gesteuert. Hier betrifft der Ausdruck „verbunden“ eine elektrische Verbindung, wobei dies auch nachfolgend gilt.
Jede von den mehreren Zündvorrichtungen 10 enthält eine Zündsteuervorrichtung 11, welche die Zündung basierend auf einem Zündbefehl steuert. Jede von den mehreren Zündvorrichtungen 10 enthält eine IGt-Signalleitung L1 zum Empfangen eines Hauptzündsignals IGt, wobei sich die mehreren Zündvorrichtungen 10 auch eine IGw-Signalleitung L2 zum Empfangen eines Energieeingabesignals IGw teilen. Die IGt-Signalleitung L1 und die IGw-Signalleitung L2 sind mit einer externen elektronischen Motorsteuereinheit (im Folgenden als eine Motor-ECU (Elektronische Steuereinheit) abgekürzt) 100 verbunden.
Insbesondere enthält die Zündsteuervorrichtung 11 von jeder Zündvorrichtung 10 eine Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3, die einen Hauptzündbetrieb basierend auf dem Hauptzündsignal IGt steuert, eine Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4, die einen Energieeingabebetrieb basierend auf dem Energieeingabesignal IGw steuert, und eine Signaleingabeschaltungseinheit 5, die das Hauptzündsignal IGt und das Energieeingabesignal IGw empfängt.
2 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel, bei welchem die Zündspule 2 eine Primärspule 21 und eine Sekundärspule 22 enthält und die mit Ansteigen und Abfallen eines Primärstroms 11, der durch die Primärspule 21 fließt, eine Entladungsenergie in der Sekundärspule 22, die mit der Zündkerze P verbunden ist, erzeugt. Die Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 führt den Hauptzündbetrieb aus, der die Erregung der Primärspule 21 der Zündspule 2 steuert, um eine Funkenentladung an der Zündkerze P zu erzeugen. Die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 führt den Energieeingabebetrieb aus, der einen Strom an einem Sekundärstrom I2, der aus dem Hauptzündbetrieb resultiert und durch die Sekundärspule 22 der Zündspule 2 fließt, überlagert.
Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 enthält insbesondere einen Eingangswiderstand Rw und eine Zylinderauswahlschaltung 50. Der Eingangswiderstand Rw ist zwischen einem Massepotenzial GND und einer IGw-Eingangsleitung L21, die mit der IGw-Signalleitung L2 verbunden ist, eingesetzt. Die Zylinderauswahlschaltung 50 ist konfiguriert, um den Eingangswiderstand Rw nur während eines Zylinderauswahlzeitraums Ta, der als Antwort auf die Eingabe des Hauptzündsignals IGt beginnt, zu aktivieren. Bei dieser Konfiguration ist nur der Eingabewiderstand Rw für einen ausgewählten Zylinder ungeachtet der Anzahl an Zylindern aktiviert, wobei eine Eingangsimpedanz-Fehlanpassung verhindert wird. Dies ermöglicht es, das Energieeingabesignal IGw korrekt zu erkennen.
Vorzugsweise beginnt der Zylinderauswahlzeitraum Ta ab der Eingabe des Hauptzündsignals IGt zu dem ausgewählten Zylinder und endet, bevor das Hauptzündsignal IGt beginnt, bei einem anderen Zylinder eingegeben zu werden. Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 enthält auch eine IGw-Erfassungsschaltung 6, die den Eingangswiderstand Rw enthält. Die IGw-Erfassungsschaltung 6 identifiziert das Energieeingabe Signal IGw basierend auf dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Referenzwert V (-) und dem Signalpegel eines Eingabesignals IGw_in von der IGw-Eingangsleitung L21 und gibt das identifizierte Signal zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 nur während des Zylinderauswahlzeitraums Ta aus.
Vorzugsweise enthält die Zylinderauswahlschaltung 50 eine IGt-Anstiegs Erfassungsschaltung 51 als eine IGt-Eingabebeginn-Erfassungsschaltung, eine Timer-Schaltung 52 als eine Zeitraumerzeugungsschaltung und einen ersten Wechselschalter SW1. Die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 erfasst den Beginn der Eingabe des Hauptzündsignals IGt und erzeugt ein Anstiegstriggersignal als ein IGt-Triggersignal. Die Timer-Schaltung 52 empfängt das Anstiegstriggersignal und erzeugt ein Timer-Signal als ein Auswahlzeitraumssignal, das dem Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht.
Der erste Wechselschalter SW1 ist in der IGW-Eingangsleitung L21 eingesetzt und schaltet in Übereinstimmung mit dem Timer-Signal, um das Energieeingabesignal IGw, das während des Zylinderauswahlzeitraums Ta eingegeben wird, selektiv weiterzuleiten.
Diese Konfiguration erlaubt nur für einen ausgewählten Zylinder, dass das Energieeingabesignal IGw zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 für die Durchführung des Energieeingabebetriebs nachfolgend zu dem Hauptzündbetrieb eingegeben wird. Die Zeitraumerzeugungsschaltung kann eine Schaltung sein, die das Auswahlzeitraumsignal unter Verwendung des Beginns der Eingabe des Hauptzündsignals IGt als einen Anschalt-Trigger erzeugt und, wie später beschrieben wird, kann sie eine Pulserzeugungsschaltung sein, die ein Pulssignal als das Auswahlzeitraumsignal unter Verwendung der Beendigung der Eingabe des Energieeingabesignals IGw als einen Abschalt-Trigger erzeugt.
Jeder Bestandteil der Zündsteuervorrichtung 1 wird nun im Detail beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, wird die Zündsteuervorrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform für einen Motor mit Funkenzündung mit einer beliebigen Anzahl an Zylindern verwendet, wobei sie die Zündvorrichtungen 10, die zu den Zylindern gehören und die eine Funkenentladung an jeder Zündkerze P erzeugen, verwendet. Im Folgenden sind die Zylinder von #1 bis #n nummeriert. Obwohl die Zündvorrichtung 10 für den Zylinder #1 im Detail veranschaulicht ist, weisen die anderen Zylinder die gleiche Konfiguration auf. Beispielsweise veranschaulicht 1 ein Beispiel eines VierZylinder-Motors (d. h., #1 bis #4).
Die Zündvorrichtung 10 enthält die Zündspule 2, die mit der Zündkerze P verbunden ist, einen Hauptzündungsschalter 2A und einen Energieeingabeschalter 2B, die mit der Zündspule 2 verbunden sind, und die Zündsteuervorrichtung 11 zum Steuern des Hauptzündbetriebs und des Energieeingabebetrieb. Die Zündkerze P kann eine bekannte Struktur mit einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode, die einander über einen Funkenspalt G hinweg zugewandt sind, aufweisen.
Die Zündspule 2 erzeugt in der Sekundärspule 22, die mit der Zündkerze P verbunden ist, mit Ansteigen und Fallen eines Primärstroms I1, der durch die Primärspule 21 fließt, eine Entladungsenergie. In diesem Beispiel weist die Primärspule 21 eine Struktur auf, bei welcher eine Haupt-Primärspule 21a und eine Neben-Primärspule 21b über einen Mittelabgriff 20 in Reihe verbunden sind. Der Mittelabgriff 20, welcher der Verbindungspunkt zwischen der Haupt-Primärspule 21a und der Neben-Primärspule 21b ist, wird mit einer Batteriespannung von einer DC-Leistungszuführung B, wie etwa einer Fahrzeugbatterie, über eine erste Diode 23 gespeist. Der Anoden-Anschluss der ersten Diode 23 ist mit der DC-Leistungszuführung B verbunden, wobei der Kathoden-Anschluss mit dem Mittelabgriff 20 verbunden ist. Auf der Seite entgegengesetzt zu dem Mittelabgriff 20 ist der Hauptzündungsschalter 2A zwischen der Haupt-Primärspule 21a und dem Massepotenzial GND verbunden, wobei der Energieeingabeschalter 2B zwischen der Neben-Primärspule 21b und dem Massepotenzial GND verbunden ist.
In der Zündspule 2 sind die Haupt-Primärspule 21a oder die Neben-Primärspule 21b, die als die erste Primärspule 21 dienen, und die Sekundärspule 22 magnetisch miteinander gekoppelt, um einen bekannten Aufwärtstransformator auszubilden. Ein Ende der Sekundärspule 22 ist mit der Zündkerze P verbunden und das andere Ende ist über eine zweite Diode 24 und einen Sekundärstromfühlerwiderstand 25 geerdet. Der Anoden-Anschluss der zweiten Diode 24 ist mit der Sekundärspule 22 verbunden, wobei der Kathoden-Anschluss mit dem Sekundärstromfühlerwiderstand 25 verbunden ist. Diese Anordnung steuert die Richtung des Sekundärstroms I2, der durch die Sekundärspule 22 fließt.
Die Zündvorrichtung 10 empfängt das Hauptzündsignal IGt für den Hauptzündbetrieb durch die IGt-Signalleitung L1, die mit der externen Motor-ECU 100 verbunden ist und empfängt auch das Energieeingabesignal IGw für den Energieeingabebetrieb durch die IGw-Signalleitung L2. Die Zündsteuervorrichtung 11 enthält die Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3, die den Hauptzündbetrieb steuert, die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4, die den Energieeingabebetrieb steuert, und die Signaleingabeschaltungseinheit 5, die das Hauptzündsignal IGt und das Energieeingabesignal IGw empfängt.
Die Motor-ECU 100 enthält eine Vielzahl von IGt-Erzeugungseinheiten 101, die der Anzahl von Zylindern entspricht, und eine IGw-Erzeugungseinheit 102, die für alle Zylinder gemeinsam vorliegt. Jede der IGt-Erzeugungseinheiten 101 erzeugt das Hauptzündsignal IGt für den entsprechenden Zylinder und überträgt das Signal zu der Zündvorrichtung 10 für den entsprechenden Zylinder durch die IGt-Signalleitung L1, die dem Zylinder entspricht. Die IGw-Erzeugungseinheit 102 erzeugt das Energieeingabesignal IGw, das zu jedem Zylinder gehört, und überträgt das Signal über die gemeinsame IGw-Signalleitung L2 zu jedem Zylinder.
Bei dieser Konfiguration ist ein Ende von jeder IGt-Signalleitung L1 zu dem Ausgangsanschluss der Motor-ECU 100, die mit der IGt-Erzeugungseinheit 101 für den entsprechenden Zylinder verknüpft ist, verbunden, wohingegen das andere Ende zu einer IGt-Eingangsleitung L11 in der Zündsteuerschaltung 11 über den Eingangsanschluss der entsprechenden Zündvorrichtung 10 verbunden ist. Das Hauptzündsignale IGt und die IGT-Signalleitungen L1 für die unterschiedlichen Zylinder sind in 2 jeweils durch IGT #1 bis IGT #n und L1 #1 bis L1 #n angegeben.
Ein Ende der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 ist mit dem Ausgangsanschluss der Motor-ECU 100, die mit der gemeinsamen IGw-Erzeugungseinheit 102 verknüpft ist, verbunden, wohingegen die andere Endseite sequenziell in zwei Verzweigungen verzweigt ist, die den Zündvorrichtungen 10 von jedem Zylinder entsprechen. Jede Zweigleitung der IGw-Signalleitung L2 ist über den Eingangsanschluss der entsprechenden Zündsteuerschaltung 11 zu seiner IGw-Eingangsleitung L21 verbunden. Demzufolge sind die mehreren IGw-Eingangsleitungen L21, die zu den mehreren Zündvorrichtungen 10 gehören, parallel miteinander verbunden.
Bei der Zündsteuerschaltung 11 für jede Zündvorrichtung 10 sind die IGt-Eingangsleitung L11 und die IGw-Eingangsleitung L21 jeweils mit der Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 und der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 über die Signaleingabeschaltungseinheit 5 verbunden. Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 enthält eine IGt-Erfassungsschaltung 31 zum Erfassen des Hauptzündsignals IGt, das zu der IGt-Eingangsleitung L11 eingegeben wird, und zum Ausgeben des erfassten Signals zu der Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 und enthält ebenso die IGw-Erfassungsschaltung 6 zum Erfassen des Energieeingabesignals IGw, das zu der IGw-Eingangsleitung L21 eingegeben wird, und zum Ausgeben des erfassten Signals zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4. Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 bestimmt das Signal, das die Zylinderauswahlschaltung 50 durchlaufen hat, als das Eingabesignal IGw_in zu der IGw-Erfassungsschaltung 6 und extrahiert das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder als ein Ausgabesignal IGw_out zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4. Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 wird später im Detail beschrieben.
Die Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 erzeugt ein Ansteuersignal für den Hauptzündungsschalter 2A basierend auf dem Hauptzündsignal IGt und schaltet den Hauptzündungsschalter 2A zu einer vorbestimmten Zeit an oder aus, um die Erregung der Haupt-Primärspule 21a zu steuern. Der Hauptzündungsschalter 2A ist ein spannungsgesteuertes Schaltungselement, wie etwa ein IGBT (d. h. ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), wobei der Kollektoranschluss und der Emitteranschluss miteinander elektrisch verbunden oder voneinander elektrisch getrennt sind, wenn das Gate-Potenzial in Übereinstimmung mit einem Gate-Signal, das zu dem Gate-Anschluss eingegeben wird, gesteuert wird. Der Kollektoranschluss des Hauptzündungsschalters 2A ist mit der Haupt-Primärspule 21a verbunden und der Emitteranschluss ist geerdet.
Die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 erzeugt ein Ansteuersignal für den Energieeingabeschalter 2B basierend auf dem Energieeingabesignal IGw und schaltet den Energieeingabeschalter 2B zu einer vorbestimmten Zeit an oder aus, um die Erregung der Neben-Primärspule 21b zu steuern. Der Energieeingabeschalter 2B ist ein spannungsgesteuertes Schaltungselement, wie etwa ein MOSFET (d. h., ein Feldeffekttransistor), wobei der Drain-Anschluss und der Source-Anschluss miteinander elektrisch verbunden oder voneinander elektrisch getrennt sind, wenn das Gate-Potenzial in Übereinstimmung mit einem Gate-Signal, das zu dem Gate-Anschluss eingegeben wird, gesteuert wird. Der Drain-Anschluss des Energieeingabeschalters 2B ist mit der Neben-Primärspule 21b verbunden und der Source-Anschluss ist geerdet.
Der Hauptzündbetrieb beginnt, wenn der Hauptzündungsschalter 2A angeschaltet (d. h. geschlossen) ist. Die Haupt-Primärspule 21a ist erregt und demzufolge fließt der Primärstrom I1. Wenn der Hauptzündungsschalter 2A abgeschaltet (d. h. offen) ist, wird die Haupt-Primärspule 21a anschließend stromlos bzw. abgeschaltet, wobei eine Hochspannung durch die Sekundärspule 22 infolge der gegenseitigen Induktion erzeugt wird. Die Hochspannung wird an dem Funkenspalt G der Zündkerze P angelegt; demzufolge wird eine Funkenentladung erzeugt und der Sekundärstrom I2 fließt.
Der Energieeingabebetrieb beginnt, wenn der Energieeingabeschalter 2B nach der Erzeugung der Funkenentladung während des Hauptzündbetriebs angeschaltet (d. h. geschlossen) wird. Ein zusätzlicher Strom wird auf den Sekundärstrom I2, der durch die Sekundärspule 22 fließt, überlagert, wobei die Funkenentladung fortgesetzt wird. Bei dieser Konfiguration sind die Haupt-Primärspule 21a und die Neben-Primärspule 21b auf eine Weise derart gewickelt, dass sie entgegengesetzte Richtungen eines magnetischen Flusses aufweisen, wenn sie Strom von der DC-Leistungszuführung B empfangen bzw. aufnehmen. Die Neben-Primärspule 21b kann erregt werden, um einen überlagernden magnetischen Fluss in der gleichen Richtung zu erzeugen und die Entladungsenergie auf eine sich überlagernde Weise zu erhöhen, bis der Energieeingabeschalter 2B abgeschaltet (d. h. offen) wird.
In dem Energieeingabebetrieb wird der Energieeingabeschalter 2B auf eine solche Weise angeschaltet oder abgeschaltet, dass der Erfassungswert des Sekundärstroms I2 ein vorbestimmter Soll-Wert wird. Die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 empfängt den Erfassungswert des Sekundärstroms I2, der auf dem Sekundärstromfühlerwiderstand 25 basiert. Basierend auf den Ergebnissen der Vergleiche zwischen dem Soll-Wert und dem Erfassungswert schaltet die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 den Energieeingabeschalter 2B an oder aus und führt für den Sekundärstrom I2 (d. h. I2 F/B) die Feedbacksteuerung durch.
Bei der Motor-ECU 100 enthält jeder der mehreren IGt-Erzeugungseinheiten 101 einen PNP Ausgangstransistor Tr_{ECU_T} und einen Ausgangswiderstand R_{ECU_T}. Der Emitteranschluss des Ausgangstransistors wird mit einer Leistungsversorgungsspannung Vcc versorgt und der Ausgangswiderstand R_{ECU_T} ist zwischen dem Kollektoranschluss des Ausgangstransistors Tr_{ECU_T} und dem Ausgangsanschluss der IGt-Signalleitung L1 eingesetzt. Bei dieser Konfiguration steuert die IGt-Erzeugungseinheit 101 die elektrische Verbindung und Unterbrechung zwischen dem Emitter und dem Kollektor in Übereinstimmung mit der Spannung, die an dem Basisanschluss des Ausgangstransistors Tr_{ECU_T} angelegt wird, wobei das Hauptzündsignal IGt als ein binäres Spannungssignal, das einen hohen Pegel (Hi Level) oder einen niedrigen Pegel (Lo Level) darstellt, erzeugt wird.
Das Hauptzündsignal IGt wird von der IGt-Erzeugungseinheit 101 zu der IGt-Signalleitung L1 ausgegeben und zu der Signaleingabeschaltungseinheit 5 für den entsprechenden Zylinder eingegeben. In der Signaleingabeschaltungseinheit 5 weist die IGt-Erfassungsschaltung 31, die in der IGT-Eingangsleitung L11 eingesetzt ist, die gleiche Schaltungskonfiguration wie die IGw-Erfassungsschaltung 6, die später beschrieben wird, auf und enthält einen Eingangswiderstand Rt und eine Vergleichsschaltung (nicht gezeigt). Basierend auf dem Spannungspegel eines Eingangssignals erfasst die IGt-Erfassungsschaltung 31 das Hauptzündsignal IGt. Der Eingangswiderstand Rt ist beispielsweise zwischen der IGt-Eingangsleitung L11 und dem Massepotenzial GND eingesetzt, wie im Inneren der Zündsteuerschaltung 11, die dem Zylinder #2 entspricht, gezeigt. Die Vergleichsschaltung ist eingestellt, um den Spannungspegel des Eingangssignals mit einer Referenzspannung, die von dem Eingangswiderstand Rt abhängig ist, zu vergleichen und ein Signal mit hohem Pegel auszugeben, wenn die Referenzspannung überschritten ist.
Die gemeinsame IGw-Erzeugungseinheit 102 enthält einen PNP Ausgangstransistor Tr_{ECU_W} und einen Ausgangswiderstand R_{ECU_W}. Der Emitteranschluss des Ausgangstransistors Tr_{ECU_W} wird mit der Leistungsversorgungsspannung Vcc versorgt und der Ausgangswiderstand R_{ECU_W} ist zwischen dem Kollektoranschluss des Ausgangstransistor Tr_{ECU_W} und dem Ausgangsanschluss der IGw-Signalleitung L2 eingesetzt. Bei dieser Konfiguration steuert die IGw-Erzeugungseinheit 102 die elektrische Verbindung und Unterbrechung zwischen dem Emitter und dem Kollektor in Übereinstimmung mit der Spannung, die an dem Basisanschluss des Ausgangstransistors Tr_{ECU_W} angelegt wird, wobei das Energieeingabesignal IGw als ein binäres Spannungssignal, das einen hohen Pegel (Hi Level) oder einen niedrigen Pegel (Lo Level) darstellt, erzeugt wird.
Das Energieeingabesignal IGw wird von der IGw-Erzeugungseinheit 102 zu der IGw-Signalleitung L2 ausgegeben und zu der Signaleingabeschaltungseinheit 5 für jeden Zylinder über die Zweigleitungen eingegeben. In der Signaleingabeschaltungseinheit 5 ist die IGw-Eingangsleitung L21 über die Zylinderauswahlschaltung 50 und IGw-Erfassungsschaltung 6 vorgesehen. Die IGw-Erfassungsschaltung 6 enthält den Eingangswiderstand Rw und eine Vergleichsschaltung 61 und erfasst das Energieeingabesignal IGw basierend auf dem Spannungspegel eines Eingabesignals. Der Eingangswiderstand Rw ist in einer Masseleitung L3, die die IGw-Eingangsleitung L21 und das Massepotenzial GND verbindet, eingesetzt.
Die Zylinderauswahlschaltung 50 ist konfiguriert, um den Zylinder zu identifizieren, zu welchem das Hauptzündsignal IGt ausgegeben wurde und das Energieeingabesignal IGw selektiv weiterzuleiten. Diese Konfiguration erlaubt dem Energieeingabesignal IGw, um zu der stromabwärtigen IGw-Erfassungsschaltung 6 lediglich für den ausgewählten Zylinder eingegeben zu werden, wobei das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder erfasst und zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 ausgegeben wird.
Insbesondere enthält die Zylinderauswahlschaltung 50 die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51, die mit der IGt-Eingangsleitung L11 verbunden ist, die Timer-Schaltung 52 zum Erzeugen eines Timer-Signals unter Verwendung eines Anstiegs im Hauptzündsignal IGt als einen Trigger, eine Inverter-Schaltung 53, zum Invertieren des Timer-Signals, das von der Timer-Schaltung 52 empfangen wird, und den ersten Wechselschalter SW1 für das Öffnen oder das Schließen der IGw-Eingangsleitung L21 basierend auf dem invertierten Signal, das von der Inverter-Schaltung 53 empfangen wird.
Die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 ist mit der IGt-Eingangsleitung L11 zwischen der IGt-Erfassungsschaltung 31 und der Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 verbunden. Die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 erfasst den Beginn der Eingabe des Hauptzündsignals IGt durch eine Änderung im Signalpegel, der über die IGt-Erfassungsschaltung 31 zu dem stromabwärtigen Bestandteil ausgegeben wird. Insbesondere erzeugt und gibt die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 ein Anstiegstriggersignal aus, wenn ein Anstieg im Hauptzündsignal IGt erfasst wird.
Die Timer-Schaltung 52 beginnt ab dem Anstieg im Hauptzündsignal IGt, ein Rechteckimpulssignal, das dem vorbestimmten Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht, zu erzeugen, und gibt das erzeugte Signal als ein Timer-Signal aus. Das Timer-Signal wird während des Zeitraums von der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt zu dem ausgewählten Zylinder bis zu der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt zu dem nächsten Zylinder ausgegeben. Der Zylinderauswahlzeitraum Ta ist eingestellt, um zumindest den Zeitraum, während welchem das Energieeingabesignal IGw ausgegeben wird, abzudecken und zu überschreiten. Die Inverter-Schaltung 53 gibt das Signal, das durch Invertieren des Timer-Signals, das von der Timer-Schaltung 52 empfangen wird, erhalten wird, aus.
Der erste Wechselschalter SW1 in diesem Beispiel ist ein PNP Transistor und sein Basisanschluss empfängt das invertierte Signal des Timer-Signals von der Inverter-Schaltung 53. Während das invertierte Signal des Timer-Signals einen niedrigen Pegel (Lo Level) aufweist, ist der erste Wechselschalter SW1 an. Anders ausgedrückt, ist der erste Wechselschalter SW1, der in der IGw-Eingangsleitung L21 eingesetzt ist, während des Zylinderauswahlzeitraums Ta, für welchen ein Timer-Signal mit hohem Pegel (Hi Level) ausgegeben wird, an, wobei der Emitteranschluss und der Kollektoranschluss elektrisch miteinander verbunden sind.
Der Emitteranschluss des ersten Wechselschalters SW1 ist über die IGw-Eingangsleitung L21 mit dem Eingangsanschluss, der mit der IGw-Signalleitung L2 verknüpft ist, verbunden. Der Kollektoranschluss des ersten Wechselschalters SW1 ist über den Verbindungspunkt zwischen der IGw-Eingangsleitung L21 und dem Eingangswiderstand Rw mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61, die in der IGw-Erfassungsschaltung 6 enthalten ist, verbunden. Bei dieser Konfiguration ist die IGw-Erfassungsschaltung 6, während der erste Wechselschalter SW1 an ist, mit der IGw-Signalleitung L2 über die IGw-Eingangsleitung L21 verbunden, wobei der Eingangswiderstand Rw aktiviert ist.
In diesem Zustand empfängt der nicht invertierende Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 das Eingabesignal IGw_in über die IGw-Eingangsleitung L21. Der invertierende Eingangsanschluss (-) der Vergleichsschaltung 61 wird mit einer Referenzspannung V (-) für den Signalpegel des Eingabesignals IGw_in als ein Referenzwert versorgt. Basierend auf dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen diesen wird das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder erfasst. Wie später beschrieben, ist der Signalpegel des Eingabesignals IGw_in abhängig von dem Eingangswiderstand Rw bestimmt. Durch Aktivieren von nur dem Eingangswiderstand Rw für den ausgewählten Zylinder, kann die gemeinsame Referenzspannung V (-) ungeachtet der Anzahl an Zylindern verwendet werden.
Die Zündsteuerung durch die Zündsteuervorrichtung 1 mit der vorher beschriebenen Konfiguration und der Betrieb der Signaleingabeschaltungseinheit 5 in der Zündsteuerschaltung 11 für jeden Zylinder wird nun mit Bezug zu dem Zeitdiagramm, das in 3 gezeigt ist, beschrieben. In diesem Beispiel erzeugen die IGt-Erzeugungseinheiten 101 der vorher beschriebenen Motor-ECU 100 in folgender Reihenfolge die Hauptzündsignale IGt für die Zylinder #1 und die Zylinder #2, welche durch IGT #1 und IGT #2 in 3 dargestellt sind, und gibt die Signale an die entsprechenden IGt-Signalleitungen L1 aus. Zudem erzeugt die gemeinsame IGw-Erzeugungseinheit 102 in folgender Reihenfolge die Energieeingabesignale IGw für den Zylinder #1 und den Zylinder #2, welche durch IGW #1 und IGW #2 in 3 dargestellt sind, und gibt die Signale zu der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 aus.
Demzufolge werden bei der Zündvorrichtung 10 für jeden Zylinder das Hauptzündsignal IGt für den entsprechenden Zylinder und das Energieeingabesignal IGw für jeden Zylinder zu der Signaleingabeschaltungseinheit 5 über die IGt-Eingangsleitung L11 und IGw-Eingangsleitung L21, die jeweils zu der IGt-Signalleitung L1 und der IGw-Signalleitung L2 verbunden sind, eingegeben. Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 erfasst das Hauptzündsignal IGt basierend auf dem Signalpegel, der zu der IGt-Erfassungsschaltung 31 eingegeben wird, und gibt das Erfassungssignal zu der Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 aus. Das Hauptzündsignal IGt für den Zylinder #1 ist beispielsweise ein Rechteckpulssignal, das zu der Zeit t1 auf den hohen Pegel (Hi Level) ansteigt und zu der Zeit t3 auf den niedrigen Pegel (Lo Level) abfällt.
Die Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 beginnt den Hauptzündbetrieb der Zündspule 2 zu der Zeit 11. D. h., der Betrieb schaltet den Hauptzündungsschalter 2A an, um die Haupt-Primärspule 21a zu erregen, wobei dies verursacht, dass sich der Haupt-Primärstrom I1_main erhöht. Anschließend schaltet der Betrieb den Hauptzündungsschalter 2A zu der Zeit t3 ab, um die Erregung zu beenden, wobei eine hohe Sekundärspannung über die Sekundärspule 22 erzeugt wird. Dies erzeugt eine Funkenentladung an der Zündkerze P, wobei der Sekundärstrom I2 fließt.
Der Energieeingabebetrieb kann nach dem Hauptzündbetrieb angefordert werden. In diesem Fall wird das Energieeingabesignal IGw während eines Zeitraums T von der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt für den Zylinder #1 bis zu der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt für den Zylinder #2 (d. h. von der Zeit t1 bis zu der Zeit t6) ausgegeben. Bei dieser Ausführungsform ist das Energieeingabesignal IGw für den Zylinder #1 beispielsweise ein Rechteckpulssignal, das zu der Zeit t2 auf den hohen Pegel (Hi Level) ansteigt und zu der Zeit t4 auf den niedrigen Pegel (Lo Level) abfällt. Das Energieeingabesignal IGw für den Zylinder # 1 wird während des Zeitraums von der Zeit t6 bis zur Ausgabe des nächsten Hauptzündsignals IGt ausgegeben. Ohne eine Anfrage für den Energieeingabebetrieb wird das entsprechende Energieeingabesignal IGw nicht ausgegeben.
Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 aktiviert die Zylinderauswahlschaltung 50 basierend auf dem Hauptzündsignal IGt, das an der IGt-Erfassungsschaltung 31 erfasst wird, wobei die Eingabe des Energieeingabesignals IGw zu der IGw-Erfassungsschaltung 6 gesteuert wird. D. h., wenn das Hauptzündsignal IGt für den Zylinder # 1 zu der Zeit t1 ausgegeben wird, erfasst die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51, welche zu der IGt-Eingangsleitung L11 zwischen der IGt-Erfassungsschaltung 31 und der Hauptzündsteuerschaltungseinheit 3 verbunden ist, eine steigende Flanke im Hauptzündsignal IGt und gibt ein Anstiegstriggersignal, das der steigenden Flanke entspricht, aus. Anschließend beginnt die Timer-Schaltung 52 ab der Ausgabe des Anstiegstriggersignals die Ausgabe des Timer-Signals.
Das Timer-Signal ist ein Rechteckpulssignal, das dem voreingestellten Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht, und steigt beispielsweise zu der Zeit t1 auf den hohen Pegel (Hi Level) an und fällt zu der Zeit t5 auf den niedrigen Pegel (Lo Level) ab. Der Zylinderauswahlzeitraum Ta ist als ein Zeitraum eingestellt, der ab der Ausgabe des Anstiegstriggersignal beginnt, der länger als der Zeitraum ist, der sich bis zu dem Ende der Ausgabe des Energieeingabesignals IGw erstreckt (d. h., von der Zeit t1 bis zu der Zeit t4), und der kürzer als der Zeitraum T ist, der sich bis zu der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt für den nächsten Zylinder erstreckt (d. h. von der Zeit t1 bis zu der Zeit t6).
Wenn nur das Energieeingabesignal IGw, das während des Zylinderauswahlzeitraums Ta ausgegeben wird, in Übereinstimmung mit der Eingabe des Hauptzündsignals IGt selektiv erfasst wird, kann das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder aus der Signalausgabe der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 extrahiert werden. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des Energieeingabesignals IGw während eines Ausgabezeitraums T1 für das Hauptzündsignal IGt begonnen (d. h. von der Zeit t1 bis zu der Zeit t3), wobei sie nach dem Ausgabezeitraum T1 endet.
Die Inverter-Schaltung 53 gibt das invertierte Signal des Timer-Signals, das dem Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht, aus, um den ersten Wechselschalter SW1 (d. h. den ersten Wechselschalter SW in 3), welcher ein PNP Transistor ist, an- oder auszuschalten. D. h., das invertierte Signal ist ein Rechteckpulssignal, das zu der Zeit t1 auf den niedrigen Pegel (Lo Level) abfällt und zu der Zeit t5 auf den hohen Pegel (Hi Level) ansteigt. Demzufolge wird der erste Wechselschalter SW1 zu der Zeit t1 angeschaltet, wobei der Emitter und der Kollektor elektrisch verbunden sind, um eine Weiterleitung des Energieeingabesignals IGw, das zu der IGw-Eingangsleitung L21 eingegeben wird, zu ermöglichen (d.h., IGw #1 in 3).
Wenn der erste Wechselschalter SW1 zu der Zeit t5 abgeschaltet ist, sind der Emitter und der Kollektor elektrisch voneinander getrennt, wobei die Weiterleitung des Energieeingabesignals IGw beendet ist. Auf diese Weise ermöglicht die Zylinderauswahlschaltung 50 die Weiterleitung nur des Energieeingabesignals IGw für den entsprechenden Zylinder. Selbiges gilt für die anderen Zylinder. Beispielsweise läuft das Energieeingabesignal IGw, das zu der Zeit t7 ausgegeben wird, innerhalb des vorbestimmten Zylinderauswahlzeitraum Ta (d. h., IGW #2 in 3) nur durch die Zylinderauswahlschaltung 50 für den Zylinder #2, nachdem das Hauptzündsignal IGt für den Zylinder #2 zur Zeit t6 ausgegeben wird.
Wenn der erste Wechselschalter SW1 während des Zylinderauswahlzeitraums Ta angeschaltet ist, wird die Signaleingabe durch die Zylinderauswahlschaltung 50 zu der IGw-Erfassungsschaltung 6 als das Eingabesignal IGw_in zu dem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 eingegeben. Die Vergleichsschaltung 61 vergleicht das Eingabesignal IGw_in und die Referenzspannung V (-), das zu dem invertierenden Eingangsanschluss (-) eingegeben wird, und gibt das Ausgabesignal IGw_out, das basierend auf dem Vergleichsergebnis erhalten wird, zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 aus. Die Referenzspannung V (-) ist eingestellt, um einen Spannungspegel aufzuweisen, der hinreichend niedriger als der hohe Pegel (Hi Level) des Energieeingabesignals IGw ist, sodass das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder identifiziert werden kann.
Wenn das Eingabesignal IGw_in auf den hohen Pegel (Hi Level) zu der Zeit t2 ansteigt, steigt das Ausgabesignal IGw_out von der Vergleichsschaltung 61 dementsprechend auf den hohen Pegel (Hi Level) an. Wenn das Eingabesignal IGw_in auf den niedrigen Pegel (Lo Level) zu der Zeit t4 abfällt, fällt das Ausgabesignal IGw_out anschließend auf den niedrigen Pegel (Lo Level) ab. Dies ermöglicht es der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4, den Energieeingabebetrieb während des Ansteuerns des Energieeingabeschalters 2B (d. h. der Energieeingabe SW in 3) zu der Zeit t3 nachfolgend auf den Hauptzündbetrieb zu beginnen.
Nachdem eine vorbestimmte Verzögerungszeit ab der Erzeugung einer Funkenentladung in der Zündkerze P im Hauptzündbetrieb zu der Zeit t3 verstrichen ist, wird der Energieeingabebetrieb durch Anschalten des Energieeingabeschalters 2B begonnen. In diesem Betrieb fließt ein Neben-Primärstrom I1_sub durch die Neben-Primärspule 21b, wobei ebenso ein zusätzlicher Strom an dem Sekundärstrom I2 überlagert wird. Der Soll-Wert des Sekundärstroms I2 kann beispielsweise durch die Länge eines Zeitraums Tb von der Ausgabe des Hauptzündsignals IGt bis zu dem Anstieg im Ausgabesignal IGw_out (d. h. von der Zeit t1 bis zur Zeit t2) angegeben sein. Dementsprechend wird die Funkenentladung durch Anschalten oder Abschalten des Energieeingabeschalters 2B auf eine Weise, die den Erfassungswert des Sekundärstroms I2 auf dem Soll-Wert, oder anders ausgedrückt, zwischen einer oberen Grenze I2_Hi und einer unteren Grenze I2_Lo des Sekundärstroms I2, die auf dem Soll-Wert basieren, hält, fortgesetzt. Zu der Zeit t4 endet der Energieeingabebetrieb, wenn das Ausgabesignal IGw_out abfällt.
Für die Konfiguration, die im oberen Teil der 4, bei welcher die mehreren Zündvorrichtungen 10 der Zündsteuervorrichtung 1 über die gemeinsame IGw-Signalleitung L2 verbunden sind, veranschaulicht ist, werden nun die funktionalen Effekte der Zylinderauswahlschaltung 50, die in der Signaleingabeschaltungseinheit 5 für jede Zündvorrichtung 10 enthalten ist, beschrieben. Wie vorher in 2 gezeigt, ist die Signalausgabe von der Motor-ECU 100 zu der IGt-Signalleitung L1 und zu der IGw-Signalleitung L2 ein offener Kollektorausgang und wird auf die Leistungsversorgungsspannung Vcc unter Verwendung des Ausgangswiderstands _RECU__T und des Ausgangswiderstands _{RECU_W} hochgezogen. Die IGt-Erfassungsschaltung 31 und die IGw-Erfassungsschaltung 6 der Signaleingabeschaltungseinheit 5 weisen jeweils den Eingangswiderstand Rt und den Eingangswiderstand Rw sowie die Referenzspannung V (-), die für die Erfassung des Signalpegels, der zu der IGt-Eingangsleitung L11 der IGw-Eingangsleitung L21 eingegeben wird, eingestellt ist, auf.
Bei dieser Konfiguration wird das Hauptzündsignal IGt zu der IGt-Signalleitung L1 für den entsprechenden Zylinder ausgegeben, wobei das Energieeingabesignal IGw zu der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 ausgegeben wird. Selbst in diesem Fall öffnet oder schließt die installierte Zylinderauswahlschaltung 50 selektiv die IGw-Eingangsleitung L21 über den ersten Wechselschalter SW1, um den Zustand der Verbindung mit der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 zu ändern. D. h., nur der Zylinder, zu welchem das Hauptzündsignal IGt ausgegeben wurde, ermöglicht der Zylinderauswahlschaltung 50, das Energieeingabesignal IGw zu der IGw-Erfassungsschaltung 6 weiter- und einzugeben. Darüber hinaus ist der Eingangswiderstand Rw nur in der IGw-Erfassungsschaltung 6, die mit der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 verbunden ist, aktiviert, wobei dabei der Eingangswiderstand Rw für die unterschiedlichen Zylinder nicht parallel verbunden sind.
Dementsprechend ist die gemeinsame IGw-Signalleitung L2 ungeachtet der Anzahl an Zylindern mit einer einzelnen IGw-Erfassungsschaltung 6 verbunden und die Eingangswiderstände Rw in den anderen Zylindern sind deaktiviert. Daher wird der Signalpegel, der zu dem nicht invertierenden Anschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 über die IGw-Eingangsleitung L21 eingegeben wird, zwischen den vorbestimmten hohen und niedrigen Pegeln (Hi und Lo) geschaltet und kann durch den Vergleich mit der Referenzspannung V (-), die zu dem invertierenden Anschluss (-) eingegeben wird, erfasst werden, wenn der Ausgabetransistor Tr_{ECU_W} der IGw-Erzeugungseinheit 102 öffnet oder schließt. Der vorbestimmte hohe Pegel (Hi Level) ist ein Spannungspegel, der von dem Eingangswiderstand Rw abhängt und nahe an der Leistungsversorgungsspannung Vcc liegt. Typischerweise weist der Eingangswiderstand Rw einen Widerstandswert auf, der eingestellt ist, größer als der Widerstandswert des Ausgangswiderstands R_{ECU_W} in der Ausgabeeinheit zu sein (R_{ECU_W} < Rw).
Im Gegensatz dazu sind mehrere Eingangswiderstände Rw mit der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 über mehrere IGw-Eingangsleitungen L21 parallel verbunden, wenn keine Zylinderauswahlschaltung 50, die in der Signaleingabeschaltungseinheit 5, wie im unteren Teil von 4 veranschaulicht, enthalten ist, vorgesehen ist. In diesem Fall ändert sich der Signalpegel, der zu den IGw-Eingangsleitungen L21 eingegeben wird, da die Anzahl an parallel verbundenen Eingangswiderständen Rw mit der Anzahl an Zylindern variiert. Beispielsweise kann der Zusammenhang zwischen dem Eingangspotenzial V (+) und der Leistungsversorgungsspannung Vcc durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt werden, wenn die Anzahl an Zylinder durch n angegeben ist, und wenn der nicht invertierende Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 ein Signal mit hohem Pegel an einem Eingangspotenzial von V (+) empfängt: $V (+) = [(Rw/n) / {R_{ECU_W} + (Rw/n)}] \times Vcc .$
Gemäß der vorherigen Gleichung verringert sich das Eingangspotenzial V (+), wenn sich die Anzahl an Zylindern n erhöht. Beispielsweise sind die Eingangspotenziale V (+) für n = 1, 3 und 4 mit R_{ECU_W}/Rw = 0,2 und Vcc = 5 V wie folgt: $V (+) = 4, 17 V (n = 1),$
$V (+) = 3, 125 V (n = 3), und$
$V (+) = 2, 78 V (n = 4) .$
In einem Fall, in welchem die Referenzspannung V (-) der Vergleichsschaltung 61 konstant ist (beispielsweise ungefähr der Mittelwert zwischen der Leistungsversorgungsspannung Vcc und 0 V), verringert sich daher die Differenz zwischen dem Eingangspotenzial V (+) und der Referenzspannung V (-), wenn sich die Anzahl an Zylindern n erhöht. Demzufolge kann es inkorrekt erkannt werden, ob ein Signalpegel ein hoher Pegel (Hi Level) oder niedriger Pegel (Lo Level) ist.
Wie in 5 gezeigt, steigt in diesem Fall, selbst falls das Eingabesignal IGw_in auf den hohen Pegel (Hi Level) zu der Zeit t2 ansteigt, das Ausgabesignal IGw_out von der Vergleichsschaltung 61 nicht auf den hohen Pegel (Hi Level) an. Nach dem Beginn des Hauptzündbetriebs zu der Zeit t3 wird der Energieeingabeschalter 2B daher nicht angesteuert, wobei der Energieeingabebetrieb nicht ausgeführt werden kann.
Um eine solche Störung zu verhindern, kann der Eingangswiderstand Rw einen größeren Widerstand aufweisen. Beispielsweise ist die Differenz von der Referenzspannung V (-) größer, wenn die Anzahl an Zylindern n = 4 und gemäß der vorherigen Gleichung V (+) = 3,57 V ist, wobei R_{ECU_W}/Rw = 0,1 ist. Jedoch kann in diesem Fall die Kontaktfläche an dem Verbinder, der mit der IGw-Signalleitung L2 verbunden ist (d. h. der beschichteten Oberfläche) einen Kontaktfehler aufweisen. Beispielsweise ist es bekannt, dass sich bei einer mit Zinn beschichteten Kontaktfläche infolge eines Gleitens und Oxidierens die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktfehlers erhöht (d. h. durch Abnutzungskorrosion). In diesem Fall soll zumindest ein bestimmter Betrag und Strom (beispielsweise 1 mA oder mehr) hindurch geschickt werden, um den Oxid-Film, der für den Kontaktfehler verantwortlich ist, aufzubrechen bzw. zu zerstören. Daher kann der Eingangswiderstand Rw keinen übermäßigen großen Widerstand aufweisen.
Im Gegensatz dazu kann die Konfiguration mit der Signaleingabeschaltungseinheit 5, die die Zylinderauswahlschaltung 50 enthält, wie im oberen Teil von 4 gezeigt, eine Schnittstellenunstimmigkeit ohne Modifizieren der Schaltungskonfiguration verhindern, selbst wenn sie für die gemeinsame IGw-Signalleitung L2 verwendet wird. Daher können die Signaleingabeschaltungseinheiten 5, die zu der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 verbunden sind, in den mehreren Zündvorrichtungen 10 der Zündsteuervorrichtung 1 eine uniforme Struktur aufweisen und das Energieeingabesignal IGw genau erfassen, um den Energieeingabebetrieb auszuführen.
Da die Signaleingabeschaltungseinheit 5 für jeden Zylinder gemeinschaftlich hergestellt ist, besteht in diesem Fall keine Notwendigkeit, den Wert des Eingangswiderstands Rw in Übereinstimmung mit der Anzahl an Zylindern zu erhöhen, wobei dadurch die Kontaktfehler reduziert werden, indem zumindest ein bestimmter Betrag des Eingangsstroms sichergestellt wird. Zudem ist die Zündsteuerschaltung 11, die in der Signaleingabeschaltungseinheit 5 enthalten ist, in der gesamten Schaltungskonfiguration gemeinsam bzw. gleich. Dies ermöglicht eine Standardisierung von Ansteuerschaltungen, die beispielsweise als MICs (d. h. monolithische ICs) integriert sind, wobei dies zu einer Reduktion der Herstellungskosten beiträgt.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der Zündsteuervorrichtung wird nun mit Bezug zu den 6 und 7 beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform enthält jede Zündsteuerschaltung 11 der Zündsteuervorrichtung 1 den ersten Wechselschalter SW1 in der Zylinderauswahlschaltung 50 der Signaleingabeschaltungseinheit 5, um die IGw-Eingangsleitung L21 zu öffnen und zu schließen. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Signaleingabeschaltungseinheit 5 eine unterschiedliche Schaltungskonfiguration auf. Anstelle des ersten Wechselschalters SW1 enthält die Zylinderauswahlschaltung 50 einen zweiten Wechselschalter SW2 in der Masseleitung L3, in welcher der Eingangswiderstand Rw eingesetzt ist, wobei die IGw-Erfassungsschaltung 6 eine IGw-Ausgabeschaltung 60 enthält. Nun wird hauptsächlich der Unterschied beschrieben.
Bei der zweiten und bei den nachfolgenden Ausführungsformen geben die gleichen Bezugszeichen, wie sie bei der vorherigen Ausführungsform verwendet wurden, die gleichen oder entsprechende Elemente an, wie sie bei der vorherigen Ausführungsform beschrieben wurden, sofern dies nicht anders angegeben ist.
Auch bei dieser Ausführungsform enthält die Signaleingabeschaltungseinheit 5 die Zylinderauswahlschaltung 50 und die IGw-Erfassungsschaltung 6. Die IGw-Erfassungsschaltung 6 enthält den Eingangswiderstand Rw und die Vergleichsschaltung 61, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, und enthält ferner die IGw-Ausgabeschaltung 60. Die Schaltungskonfiguration gemäß der ersten Ausführungsform ermöglicht dem Energieeingabesignal IGw, durch die Zylinderauswahlschaltung 50 nur für einen ausgewählten Zylinder hindurchzulaufen. Bei der vorliegenden Offenbarung ist die IGw-Ausgabeschaltung 60 jedoch zwischen der Vergleichsschaltung 61 und der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 platziert, wobei sie das Energieeingabesignal IGw während des Zylinderauswahlzeitraums Ta selektiv weiterleitet. Zudem aktiviert die Zylinderauswahlschaltung 50 nur in einem ausgewählten Zylinder den Eingangswiderstand Rw.
Die Zylinderauswahlschaltung 50 enthält die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 und die Timer-Schaltung 52, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, und enthält ferner den zweiten Wechselschalter SW2. Die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 erzeugt ein Anstiegstriggersignal, das einem Anstieg in dem Hauptzündsignal IGt entspricht, wobei die Timer-Schaltung 52 ab dem Anstieg im Hauptzündsignal IGt beginnt, ein Timer-Signal zu erzeugen, das dem Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht. Der zweite Wechselschalter SW2 ist in der Masseleitung L3 zwischen dem Eingangswiderstand Rw und dem Massepotenzial GND eingesetzt und ändert den Zustand der Verbindung zwischen dem Eingangswiderstand Rw und dem Massepotenzial GND in Übereinstimmung mit dem Timer-Signal.
Der zweite Wechselschalter SW2 in diesem Beispiel ist ein NPN Transistor und sein Basisanschluss empfängt das Timer-Signal von der Timer-Schaltung 52. Der Kollektoranschluss des zweiten Wechselschalters SW2 ist über den Eingangswiderstand Rw mit der IGw-Eingangsleitung L21 verbunden und der Emitteranschluss ist mit dem Massepotenzial GND verbunden. Der zweite Wechselschalter SW2 ist während des Zylinderauswahlzeitraums Ta, für welchen ein Timer-Signal mit hohem Pegel (Hi Level) ausgegeben wird, an, wobei der Kollektoranschluss und Emitteranschluss elektrisch miteinander verbunden sind. Demzufolge ist der Eingangswiderstand Rw mit dem Massepotenzial GND verbunden und aktiviert, während der zweite Wechselschalter SW2 an bleibt.
In diesem Zustand empfängt der nicht invertierende Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 das Eingabesignal IGw_in über die IGw-Eingangsleitung L21. Der invertierende Eingangsanschluss (-) der Vergleichsschaltung 61 wird mit einer Referenzspannung V (-) für den Signalpegel des Eingabesignals IGw_in versorgt. Basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs zwischen diesen, wird ein Signal mit hohem Pegel (Hi Level) oder mit niedrigem Pegel (Lo Level) ausgegeben. In diesem Fall laufen die Energieeingabesignale IGw für die mehreren Zylinder durch die Vergleichsschaltung 61.
Die IGw-Ausgabeschaltung 60 ist zwischen der Vergleichsschaltung 61 und der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 platziert. Die IGw-Ausgabeschaltung 60 ist eine UND-Schaltung und eine von den zwei Eingabeanschlüssen empfängt ein Ausgabesignal von der Vergleichsschaltung 61, wobei der andere ein Ausgabesignal von der Timer-Schaltung 52 empfängt. Wenn die Ausgabe von der Vergleichsschaltung 61 und die Ausgabe von der Timer-Schaltung 52 beide ein Signal mit hohem Pegel (Hi Level) sind, weist demzufolge das Ausgabesignal IGw_out von der IGw-Ausgabeschaltung 60 zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 einen hohen Pegel (Hi Level) auf. D. h., das Timer-Signal wird während des Zylinderauswahlzeitraums Ta nur für den Zylinder, für welchen des Hauptzündsignal IGt ausgegeben wird, ausgegeben und dadurch läuft das Energieeingabesignal IGw, das für jeden Zylinder ausgegeben wird, durch die IGw-Ausgabeschaltung 60 und wird als das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder erfasst.
Für die Zündsteuervorrichtung 1 mit der vorgeschriebenen Konfiguration wird nun der Betrieb der Signaleingabeschaltungseinheit 5 in der Zündsteuervorrichtung 11 jeden Zylinder mit Bezug zu dem Zeitdiagramm, das in 7 gezeigt ist, beschrieben. 7 zeigt die Ausgaben der Timer-Signale (d. h. ein Timer-Signal # 1 und ein Timer-Signal #2) und den Betrieb der zweiten Wechselschalter (d. h. ein zweiter Wechselschalter SW #1 und ein zweiter Wechselschalter SW #2) entsprechend dem Hauptzündsignal IGt und dem Energieeingabesignal IGw für den Zylinder #1 und dem Zylinder #2. Der Basisbetrieb durch die Zündsteuervorrichtung 1 für die Zündsteuerung ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsformen und wird nicht beschrieben.
Die Signaleingabeschaltungseinheit 5 für den Zylinder # 1 arbeitet in Reaktion auf einen Anstieg im Hauptzündsignal IGt zu der Zeit 11. Zuerst erfasst die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 in der Zylinderauswahlschaltung 50 die steigende Flanke im Hauptzündsignal IGt und gibt ein Anstiegstriggersignal aus. Anschließend beginnt die Timer-Schaltung 52 die Ausgabe des Anstiegstriggersignals, um ein Timer-Signal auszugeben, das dem Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht. Das Timer-Signal wird zu dem Basisanschluss des zweiten Wechselschalters SW2, welcher ein NPN Transistor ist, eingegeben, wobei es ebenso zu dem Eingangsanschluss der IGw-Ausgabeschaltung 60 eingegeben wird.
Demzufolge ist der zweite Wechselschalter SW2 während des Zylinderauswahlzeitraums Ta, für welchen das Timer-Signal ausgegeben wird (d. h., von der Zeit t1 bis zu der Zeit t5), an und der Eingangswiderstand Rw in der IGw-Erfassungsschaltung 6 ist mit dem Massepotenzial GND verbunden und aktiviert. Zwischenzeitlich wird das Energieeingabesignal IGw, das zu der gemeinsamen IGw-Ausgabeleitung L2 ausgegeben wird, durch die IGw-Eingangsleitung L21 zu dem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) der Vergleichsschaltung 61 als das Eingabesignal IGw_in eingegeben. Da der Eingangswiderstand Rw, der in diesem Zustand aktiviert ist, ungeachtet der Anzahl an Zylindern konstant der Eingangswiderstand Rw für den einzelnen Zylinder, für welchen des Hauptzündsignal IGt ausgegeben wird, ist, kann das Eingabesignal IGw_in zu der Vergleichsschaltung 61 durch den Vergleich mit der Referenzspannung V (-) auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform korrekt erkannt werden.
Bei dieser Schaltungskonfiguration bei der vorliegenden Ausführungsform werden Signale, die durch die IGw-Eingangsleitung L21 eingegeben werden, zu der Vergleichsschaltung 61 eingegeben, ohne für die entsprechenden Zylinder geordnet zu sein. In diesem Fall enthalten die Eingabesignale IGw_in zu der Vergleichsschaltung 61 die Energieeingabesignale IGw für andere Zylinder. Daher ist die IGw-Ausgabeschaltung 60 stromabwärts von der Vergleichsschaltung 61 derart vorgesehen, dass sie das Energieeingabesignal IGw für den entsprechenden Zylinder extrahiert. Die IGw-Ausgabeschaltung 60 leitet nur Signale, die von der Vergleichsschaltung 61 während des Zeitraums, für welchen das Timer-Signal für den Zylinder # 1 ausgegeben wird (d. h. von der Zeit t1 bis zu der Zeit t5) eingegeben werden, weiter. Demzufolge gibt IGw-Ausgabeschaltung 60 das Ausgabesignal IGw_out während des Zeitraums von der Zeit t2 bis zu der Zeit t4 aus, wobei die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 den Energieeingabebetrieb ausführt.
Auch bei dieser Konfiguration ermöglicht die Zylinderauswahlschaltung 50, die in der Signaleingabeschaltungseinheit 5 enthalten ist, die Weiterleitung nur des Energieeingabesignals IGw für den entsprechenden Zylinder. Ferner kann diese Konfiguration eine Schnittstellenunstimmigkeit ohne Modifizieren der Schaltungskonfiguration verhindern, selbst wenn die gemeinsame IGw-Signalleitung L2 verwendet wird. Daher kann die Signaleingabeschaltungseinheit 5, die zu der gemeinsamen IGw-Signalleitung L2 verbunden ist, für die mehreren Zündvorrichtungen 10 der Zündsteuervorrichtung 1 geteilt werden, wobei das Energieeingabesignal IGw korrekt erfasst werden kann, um den Energieeingabebetrieb auszuführen.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der Zündsteuervorrichtung wird nun mit Bezug zu 8 beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Zündsteuervorrichtung 1, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, ferner eine Rücksetzschaltung 7 für den zweiten Wechselschalter SW2 in der Zylinderauswahlschaltung 50 für jede Zündsteuervorrichtung 11. Die anderen Basisbestandteile und Betriebe der Zündsteuervorrichtung 1 sind die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform. Es wird nun hauptsächlich der Unterschied beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Zylinderauswahlschaltung 50 die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51, die Timer-Schaltung 52, den zweiten Wechselschalter SW2 und ebenso die Rücksetzschaltung 7. Die IGw-Erfassungsschaltung 6 enthält den Eingangswiderstand Rw, die Vergleichsschaltung 61 und die IGw-Ausgabeschaltung 60. Auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform, erfasst die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 einen Anstieg im Hauptzündsignal IGt und gibt ein Anstiegstriggersignal aus, wobei die Timer-Schaltung 52 ab dem Anstieg des Hauptzündsignals IGt beginnt, ein Timer-Signal auszugeben, das dem vorbestimmten Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht. Demzufolge wird der zweite Wechselschalter SW2 angeschaltet, wobei der Eingangswiderstand Rw aktiviert ist. Zudem gibt IGw-Ausgabeschaltung 60 basierend auf dem Eingabesignal IGw_in zu der Vergleichsschaltung 61 und basierend auf dem Timer-Signal das Ausgabesignal IGW_out zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 aus.
Die Rücksetzschaltung 7 enthält eine IGw-Abfallserfassungsschaltung 71 als eine IGw-Beendigungs-Erfassungsschaltung und einen Rücksetzschalter SW3. Die IGw-Abfallserfassungsschaltung 71 ist mit der IGw-Eingangsleitung L21 verbunden und erfasst eine fallende Flanke im Eingabesignal IGw_in, das von der gemeinsamen IGw-Ausgabeleitung L2 eingegeben wird, und gibt ein Abfalltriggersignal als ein IGw-Triggersignal aus. Der Rücksetzschalter SW3 in diesem Beispiel ist ein NPN Transistor und sein Basisanschluss empfängt das Abfalltriggersignal von der IGw-Abfallserfassungsschaltung 71.
Der Rücksetzschalter SW3 ist zwischen einem Eingangspfad für das Timer-Signal zu dem zweiten Wechselschalter SW2 und dem Massepotenzial GND eingesetzt und ändert den Zustand der Verbindung. D. h., der Kollektoranschluss des Rücksetzschalters SW3 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Timer-Schaltung 52 und dem Basisanschluss des zweiten Wechselschalters SW2 verbunden, wobei der Emitteranschluss des Rücksetzschalters SW3 mit dem Massepotenzial GND verbunden ist. Wenn der Basisanschluss des Rücksetzschalters SW3 das Abfalltriggersignal empfängt, ist der Rücksetzschalter SW3 angeschaltet, wobei der Eingangspfad für das Timer-Signal geerdet ist. Dies ermöglicht es, dass der zweite Wechselschalter SW2 schnell zurückgesetzt wird.
Wie vorher in dem Zeitdiagramm von 7 gezeigt, gibt die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 insbesondere ein Anstiegstriggersignal (beispielsweise zu der Zeit t1 in 7) aus, wenn das Hauptzündsignal IGt ausgegeben wird. Als Antwort auf das Anstiegstriggersignal gibt die Timer-Schaltung 52 ein Timer-Signal (beispielweise von der Zeit t1 bis zur Zeit t5 in 7) aus, wobei der zweite Wechselschalter SW2 angeschaltet ist. In diesem Zustand weist der Kollektoranschluss des Rücksetzschalters SW3 das gleiche Potenzial wie der Basisanschluss des zweiten Wechselschalters SW2 auf.
Wenn das Energieeingabesignal IGw während des Zylinderauswahlzeitraums Ta (beispielsweise zu der Zeit t2 in 7) ausgegeben wird, wird anschließend das Eingabesignal IGw_in mit der Referenzspannung V (-) in der IGw-Erfassungsschaltung 6 verglichen. Das resultierende Ausgabesignal IGw_out wird zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 ausgegeben, wobei der Energieeingabebetrieb ausgeführt wird (beispielsweise zu der Zeit t3 in 7). Wenn das Energieeingabesignal IGw abfällt (beispielsweise zu der Zeit t4 in 7), gibt die IGw-Abfallserfassungsschaltung 71 anschließend ein Abfalltriggersignal aus, wobei der Rücksetzschalter SW3 angeschaltet wird. Demzufolge sind der Kollektor und der Emitter des Rücksetzschalters SW3 elektrisch miteinander verbunden, wobei der Basisanschluss des zweiten Wechselschalters SW2 mit dem Massepotenzial GND über den Rücksetzschalter SW3 verbunden ist. Daher wird eine elektrische Entladung an der Basis des zweiten Wechselschalters SW2 erzwungen, wobei der zweite Wechselschalter SW2 vor dem Ende des Zylinderauswahlzeitraums Ta abgeschaltet ist.
Auch eine solche Schaltungskonfiguration erreicht die gleichen funktionalen Effekte wie die zweite Ausführungsform. Zusätzlich sieht die Rücksetzschaltung 7 die Rücksetzfunktion vor, die den Energieeingabebetrieb basierend auf einem Abfall im Energieeingabesignal IGw beendet, wobei dies eine Zündsteuerung mit höherem Ansprechverhalten ermöglicht.
Die Timer-Schaltung 52 kann mit einer Pulserzeugungsschaltung ersetzt werden, die ein Anstiegstriggersignal für die IGt-Anstiegserfassungsschaltung 51 und ein Abfalltriggersignal von der IGw-Abfallserfassungsschaltung 71 empfängt. Insbesondere verwendet die Pulserzeugungsschaltung das Anstiegstriggersignal als einen Anschalt-Trigger und das Abfalltriggersignal als einen Abschalt-Trigger und gibt ein Rechteckpulssignal aus, das den hohen Pegel (High Level) von dem IGt-Anstieg bis zu dem IGw-Abfall aufrechterhält. Diese Pulserzeugungsschaltung kann auch für die Konfiguration bei der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet werden, wobei ein erzeugtes Auswahlzeitraumsignal invertiert und zu dem ersten Wechselschalter SW1 eingegeben werden kann. Auf diese Weise kann die Schaltung die gleichen Funktionen wie eine Zeitraumerzeugungsschaltung, die ein Auswahlzeitraumsignal, das dem Zylinderauswahlzeitraum Ta entspricht, erzeugt, aufweisen.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der Zündsteuervorrichtung wird mit Bezug zu den 9 und 10 beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform enthält die Primärspule 21 der Zündspule 2 in der Zündvorrichtung 1 für jeden Zylinder die Haupt-Primärspule 21a und die Neben-Primärspule 21b, welche parallel mit der DC-Leistungsversorgung B verbunden sind. Jedoch kann die Konfiguration für den Energieeingabebetrieb modifiziert sein. Beispielsweise kann, wie in 9 gezeigt, die Zündspule 2 eine Primärspule 21 und eine Sekundärspule 22 enthalten, wobei die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 in der Zündsteuervorrichtung 11 eine Booster-Schaltung 41 enthalten kann. Die Energie, die durch die Booster-Schaltung 41 erzeugt wird, kann an dem Masseanschluss der Primärspule 21 auf eine sich überlagernde Weise hinzugefügt werden.
In 9 enthält die Energieeingabesteuerschaltungseinheit 4 in der Zündsteuerschaltung 11 eine Energieeingabe-Ansteuerschaltung 40, die ein Ansteuersignal für den Energieeingabeschalter 2B erzeugt, und die Booster-Schaltung 41, die mit dem Masseanschluss der Primärspule 21 über den Energieeingabeschalter 2B verbunden ist. Die Booster-Schaltung 41 enthält einen Booster-Schalter SW4, eine Drosselspule 42, eine Kapazität 43, eine Booster-Ansteuerungsschaltung 44 zum Ansteuern des Booster-Schalters SW4 und eine Diode 45.
Die Booster-Ansteuerschaltung 44 schaltet den Booster-Schalter SW4 an und aus, um zu ermöglichen, dass sich Energie, die in der Drosselspule 42 erzeugt wird, in der Kapazität 43 akkumuliert. Der Energieeingabeschalter 2B ist zwischen der Primärspule 21 und dem Hauptzündungsschalter 2A über eine Diode 46 verbunden und wird durch die Energieeingabe-Ansteuerschaltung 40 angesteuert. Die Vorwärtsrichtung der Diode 45 ist die Richtung hin zu der Kapazität 43, wobei die Vorwärtsrichtung der Diode 46 die Richtung hin zu der Primärspule 21 ist.
Die Booster-Ansteuerschaltung 44 wird basierend auf dem Hauptzündsignal IGt betrieben und lädt die Kapazität 43 während des Hauptzündbetriebs. Die Energieeingabe-Ansteuerschaltung 40 führt den Energieeingabebetrieb, der auf den Hauptzündbetrieb folgt, basierend auf dem Energieeingabesignal IGw aus und setzt die Funkenentladung durch Ansteuern des Energieeingabeschalters 2B auf eine solche Weise, dass der Sekundärstrom I2 einen Soll-Wert erreicht, fort.
Der Zündvorrichtung 10, die eine solche Konfiguration aufweist, kann mit der Motor-ECU 100, die mit der zu Ansteuerschaltung 11 für jeden Zylinder über die gemeinsame IGw-Signalleitung L2, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform veranschaulicht, verbunden ist, die gleichen funktionalen Effekte mittels der Signaleingabeschaltungseinheit 5, die die Zylinderauswahlschaltung 50 enthält, erreichen.
Alternativ kann die Zündsteuervorrichtung 10, wie in 10 gezeigt, bei welcher die Primärspule 21 der Zündspule 2 die Haupt-Primärspule 21a und die Neben-Primärspule 21b enthält, einen Rücklaufschalter 2C, der in dem Erregungspfad eingesetzt ist, enthalten. In diesem Fall kann die Zündsteuerschaltung 11 die Schalter, umfassend den Hauptzündungsschalter 2A und den Energieeingabeschalter 2B, steuern, um die Erregung der Primärspule 21 und den Rücklauf des Primärstroms 11 zu steuern.
Insbesondere ist der Rücklaufschalter 2C, der in einem Rücklaufmodus abgeschaltet ist, zwischen einer Leistungsleitung L4, die die DC-Leistungsversorgung B und den Mittelabgriff 20 der Primärspule 21 verbindet, eingesetzt und eine Masseleitung L5, in welcher eine Rücklaufdiode 26 eingesetzt ist, ist zwischen dem Rücklaufschalter 2C und dem Mittelabgriff 20 verbunden. Der Leistungsleitung L4 ist mit dem Kathoden-Anschluss der Diode 26 zwischen der ersten Diode 23 und dem Mittelabgriff 20 verbunden, wobei der Anoden-Anschluss der Diode 26 mit dem Massepotenzial GND verbunden ist.
Bei dieser Konfiguration sind, wenn die Schaltsteuerung ausgeführt wird, zuerst der Rücklaufschalter 2C und der Hauptzündungsschalter 2A an, während das Energieeingabesignal IGw aus ist, und anschließend ist der Hauptzündungsschalter 2A aus. Dieses Schalten verwirklicht den Hauptzündbetrieb basierend auf dem Hauptzündsignal IGt. Anschließend wird der Energieeingabeschalter 2B angeschaltet, während der Rücklaufschalter 2C an und der Hauptzündungsschalter 2A aus ist, wobei anschließend der Rücklaufschalter 2C abgeschaltet wird. Dieses Schalten verwirklicht den Energieeingabebetrieb basierend auf dem Energieeingabesignal IGw und ermöglicht ebenso, dass der Primärstrom 11 im Freilauf fließt.
Bei diesem Energieeingabebetrieb fungiert die Masseleitung L5, in welche die Diode 26 eingesetzt ist, als eine Rücklaufleitung für den Primärstrom 11. Während des Energieeingabebetriebs ist der Hauptzündungsschalter 2A kontinuierlich aus, wobei die Haupt-Primärspule 21a stromlos bzw. abgeschaltet wird. In diesem Zustand fließt der Neben-Primärstrom I1_sub durch die Neben-Primärspule 21b, wenn der Rücklaufschalter 2C und der Energieeingabeschalter 2B angeschaltet sind. Anschließend wird der Rücklaufschalter 2C abgeschaltet, während der Energieeingabeschalter 2B an bleibt. Dieses Schalten beendet die Zuführung der Batteriespannung durch die Leistungsleitung L4 zu der Neben-Primärspule 21b, während ein Stromrückfluss über die Masseleitung L5 zu der Neben-Primärspule 21b fließt.
Dieser Rücklaufstrom verlangsamt die Abschwächung des Neben-Primärstroms I1_sub, wobei eine abrupte Änderung im Sekundärstrom I2 verhindert wird. Zudem fließt der Strom, der von der Masseleitung L5 läuft, direkt von dem Mittelabgriff 20 zu der Neben-Primärspule 21b, wodurch der Primärstrom I1 gesteuert werden kann, ohne durch die Haupt-Primärspule 21a beeinflusst zu sein.
Die Zündvorrichtung 10, die eine solche Konfiguration aufweist, kann mit der Motor-ECU 100, die mit der Zündsteuerschaltung 11 für jeden Zylinder über die gemeinsame IGw-Signalleitung L2, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform veranschaulicht, verbunden ist, die gleichen funktionalen Effekte mittels der Signaleingabeschaltungseinheit 5, die die Zylinderauswahlschaltung 50 enthält, erreichen.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Ausführungsformen, die vorgeschrieben wurden, beschränkt, sondern kann für verschiedene Ausführungsformen angewandt werden, ohne vom Geist und Umfang davon abzuweichen. Obwohl das Hauptzündsignal IGt, das vorher beschrieben wurde, ein positives logisches Signal, d. h. logisch 1, ist, wenn die Signalspannung an einem hohen Pegel (Hi Level) ist, kann ein negatives logisches Signal, das das umgekehrte Potenzial darstellt, ebenso verwendet werden. Selbiges gilt für das Energieeingabesignal IGw und verschiedene andere Signale für die Zündsteuerung.
Der Verbrennungsmotor, für welchen die Zündsteuervorrichtung 1 verwendet wird, kann einer aus einer Vielfalt von Verbrennungsmotoren mit Funkenzündung, wie etwa ein Benzinmotor für ein Automobil, sein. Die Konfigurationen der Zündspule 2 und der Zündvorrichtung 10 kann in Übereinstimmung mit dem Verbrennungsmotor, in welchem sie installiert sind, auf geeignete Weise modifiziert werden. Es kann irgendeine Konfiguration verwendet werden, solange der Hauptzündbetrieb durch den Energieeingabebetrieb gefolgt werden kann. Beispielsweise kann, wenn zwei Zündspulen 2 installiert sind, eine Zündspule 2 für den Hauptzündbetrieb verwendet werden, wobei die andere Zündspule 2 für den Energieeingabebetrieb verwendet werden kann.
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 2020081281 [0001]
JP 2017210965 A [0006]

Claims

Zündsteuervorrichtung (1) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Zündsteuervorrichtung eine Vielzahl von Zündvorrichtungen (10) aufweist, die zu einer Vielzahl von Zylindern des Verbrennungsmotors gehören, wobei jede aus der Vielzahl von Zündvorrichtungen eine IGt-Signalleitung (L1) zum Empfangen eines Hauptzündsignals (IGt) enthält, und sich die Vielzahl von Zündvorrichtungen eine IGw-Signalleitung (L2) zum Empfangen eines Energieeingabesignals (IGw) teilt, die Zündvorrichtung enthält: eine Hauptzündsteuerschaltungseinheit (3), die konfiguriert ist, einen Hauptzündbetrieb basierend auf dem Hauptzündsignal zu steuern, eine Energieeingabesteuerschaltungseinheit (4), die konfiguriert ist, einen Energieeingabebetrieb basierend auf dem Energieeingabesignal zu steuern, und eine Signaleingabeschaltungseinheit (5), die konfiguriert ist, das Hauptzündsignal und das Energieeingabesignal zu empfangen, und die Signaleingabeschaltungseinheit einen Eingangswiderstand (Rw), der zwischen einer IGw-Eingangsleitung, die zu der IGw-Signalleitung verbunden ist, und einem Massepotenzial (GND) eingesetzt ist, und eine Zylinderauswahlschaltung (50), die konfiguriert ist, den Eingangswiderstand nur während eines Zylinderauswahlzeitraums (Ta), der in Reaktion auf eine Eingabe des Hauptzündsignals begonnen wird, zu aktivieren, enthält.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der Zylinderauswahlzeitraum ab der Eingabe des Hauptzündsignals zu dem entsprechenden Zylinder beginnt und endet, bevor begonnen wird, das Hauptzündsignal zu einem anderen Zylinder einzugeben.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Hauptzündsteuerschaltungseinheit den Hauptzündbetrieb zum Steuern der Erregung einer Primärspule (21), die in einer Zündspule (2) enthalten ist, basierend auf dem Hauptzündsignal und zum Erzeugen einer Funkenentladung in der Zündkerze (P) ausführt, die Energieeingabesteuerschaltungseinheit den Energieeingabebetrieb zum Überlagern eines Stroms an einem Sekundärstrom (12), der durch eine Sekundärspule (22), die in der Zündspule enthalten ist, fließt, ausführt, die Signaleingabeschaltungseinheit eine IGw-Erfassungsschaltung (6) enthält, die den Eingangswiderstand enthält, und die IGw-Erfassungsschaltung konfiguriert ist, das Energieeingabesignal basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen einem Referenzwert (V (-)) und einem Signalpegel eines Eingabesignals (IGw_in) von der IGw-Eingangsleitung identifiziert und das identifizierte Signal zu der Energieeingabesteuerschaltungseinheit während des Zylinderauswahlzeitraums ausgibt.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zylinderauswahlschaltung enthält: eine IGt-Eingabebeginn-Erfassungsschaltung (51), die konfiguriert ist, den Beginn der Eingabe des Hauptzündsignals zu erfassen und ein IGt-Triggersignal zu erzeugen, eine Zeitraumerzeugungsschaltung (52), die konfiguriert ist, das IGt-Triggersignal zu empfangen und ein Auswahlzeitraumsignal zu erzeugen, das dem Zylinderauswahlzeitraum entspricht, und einen ersten Wechselschalter (SW1), der in die IGw-Eingangsleitung eingesetzt ist und konfiguriert ist, in Übereinstimmung mit dem Auswahlzeitraumsignal geschaltet zu werden, um das Energieeingabesignal, das während des Zylinderauswahlzeitraums eingegeben wird, selektiv weiterzuleiten.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, wobei die Zylinderauswahlschaltung enthält: eine IGt-Eingabebeginn-Erfassungsschaltung (51), die konfiguriert ist, den Beginn der Eingabe des Hauptzündsignals zu erfassen und ein IGt-Triggersignal zu erzeugen, eine Zeitraumerzeugungsschaltung (52), die konfiguriert ist, das IGt-Triggersignal zu empfangen und ein Auswahlzeitraumsignal zu erzeugen, das dem Zylinderauswahlzeitraum entspricht, und einen zweiten Wechselschalter (SW2), der in einer Masseleitung (L3), in welcher der Eingangswiderstand eingesetzt ist, und zwischen dem Eingangswiderstand und dem Massepotenzial platziert ist sowie konfiguriert ist, einen Zustand der Verbindung zwischen dem Eingangswiderstand und dem Massepotenzial in Übereinstimmung mit dem Auswahlzeitraumsignal zu schalten, und die IGw-Erfassungsschaltung eine IGw-Ausgabeschaltung (60) enthält, die konfiguriert ist, das Energieeingabesignal während des Zylinderauswahlzeitraums (Ta) selektiv weiterzuleiten.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 5, wobei die Signaleingabeschaltungseinheit eine Rücksetzschaltung (7) enthält, die konfiguriert ist, den Eingangswiderstand von dem Massepotenzial zu trennen, wenn eine Beendigung der Eingabe des Energieeingabesignals erfasst wird.
Zündsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 6, wobei die Rücksetzschaltung enthält: eine IGw-Beendigungs-Erfassungsschaltung (71), die konfiguriert ist, eine Beendigung der Eingabe des Energieeingabesignals zu erfassen und ein IGw-Triggersignal zu erzeugen, und einen Rücksetzschalter (SW3), der zwischen einem Eingangspfad für das Auswahlzeitraumsignal zu dem zweiten Wechselschalter und dem Massepotenzial eingesetzt ist und konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Eingabe des IGw-Triggersignals den Eingangspfad für das Auswahlzeitraumsignal zu dem Massepotenzial zu verbinden.