DE19926079B4

DE19926079B4 - Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19926079B4
Application number: DE19926079A
Authority: DE
Inventors: Koichi Okamura; Mituru Koiwa; Yutaka Ohashi; Takeshi Shimizu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: US6216530B1; JP2000205034A; DE19926079A1; FR2788559B1; FR2788559A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine, umfassend
eine Zündspule, die durch einen Transformator (2) gebildet ist, mit einer Primärwicklung (2a), die zur Unterbrechung eines Primärstromes mit einem Leistungstransistor (3) in Reihe geschaltet, und mit einer Sekundärwicklung (2b) zur Erzeugung einer Zündhochspannung zwischen den beiden Enden der Sekundärwicklung, wenn der Primärstrom unterbrochen wird;
eine Zündkerzeneinrichtung mit mehreren Zündkerzen (4a, 4c), die mit der Sekundärwicklung (2b) der Zündspule über eine zu den beiden Enden der Sekundärwicklung (2b) führende Hochspannungsleitungsanordnung verbunden sind, wobei mindestens eine Zündkerze (4a) and das eine Ende und mindestens eine Zündkerze (4c) an das andere Ende der Sekundärwicklung (2b) angeschlossen ist;
eine Vorspannungseinrichtung mit einer Ladeeinrichtung (12), welche mit einer Vorspannung aufgeladen wird, die zur Erfassung von Ionen dient, welche sich nach Anlegen der Zündhochspannung bei einer elektrischen Entladung in der Zündkerzeneinrichtung bilden, wobei die Vorspannungseinrichtung zum Aufladen der Ladeeinrichtung (12) an den Leistungstransistor...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine.
Eine dem Stand der Technik nach der DE 196 47 138 A1 ähnliche Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine ist im folgenden anhand von 3 näher beschrieben. Dort ist eine Vorrichtung gezeigt, bei welcher die Stromverteilung für die Zündkerzen von zwei Zylindern der Brennkraftmaschine über eine Zündspule erfolgt.
Gemäß 3 ist die positive Elektrode einer in einem Fahrzeug eingebauten Batterie 1 mit der Niederspannungsseite einer Primärwicklung 2a einer Zündspule 2 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung 2a ist über einen Leistungstransistor 3, der den Primärstrom unterbricht, mit Masse verbunden.
Zwei Zündspulen 2 sind parallel zueinander angeordnet, wobei mit beiden Enden der Sekundärwicklungen 2b jeweils ein Zündkerzenpaar 4a, 4c und ein Zündkerzenpaar 4b, 4d sowie die entsprechenden Zündkerzenpaare 4a, 4c und 4b, 4d verbunden sind. Hochspannungsdioden 5 sind jeweils mit einem Ende mit den Zündkerzen 4c und 4d der betreffenden Zündkerzenpaare 4a, 4c und 4b, 4d verbunden, so daß eine Vorspannung anliegt, die eine Polung aufweist, die mit der Polung an einem Ende der jeweiligen Zündkerzen 4c und 4d übereinstimmt. Die Hochspannungsdiode 5 ist dafür vorgesehen, die Ionenstromerfassungseinheit 10 gegenüber einer Zündungshochspannung zu schützen, die an den Enden der Zündkerzen 4a–4d anliegt.
Die negative Polungsseite der jeweiligen Sekundärwicklungen 2b sind jeweils direkt mit den Zündkerzen 4a und 4b verbunden, wohingegen die positive Polungsseite der jeweiligen Sekundärwicklungen 2b mit den Zündkerzen 4c und 4d über Widerstände 6 zum Vorspannungsschutz, d.h. zur Entladungsstrombegrenzung, verbunden sind.
Zusätzlich sind die Widerstände 6 parallel mit den Zünddioden 7 verbunden, wobei eine zweite Stromrichtung jeweils vorwärtsgerichtet wird.
Die Kathoden der jeweiligen Hochspannungsdioden 5 sind mit Verbindungspunkten zwischen den jeweiligen Widerständen 6 sowie den jeweiligen Zünddioden 7 und den Zündkerzen 4c, 4d verbunden.
Bei dem obigen Aufbau zum Erfassen eines Ionenstroms liegt die Vorspannung direkt an den Zündkerzen 4c und 4d an einem Ende der Spannunsdiode 5 an, und die Vorspannung an den Zündkerzen 4a und 4b liegt über den Begrenzungswiderständen für den Entladungsstrom 6 und den Sekundärwicklungen 2b an.
Die Ionenstromerfassungseinheit 10 umfaßt eine Gleichrichterdiode D1, die mit den anderen Enden der Primärwicklungen 2a verbunden ist, einen Widerstand R1 zur Strombegrenzung, der mit der Gleichrichterdiode D1 in Reihe geschaltet ist, eine Zenerdiode DZ zur Spannungsbegrenzung, die mit dem Widerstand R1 in Reihe geschaltet ist, eine Gleichrichterdiode D2, die zwischen der Zenerdiode DZ und Masse geschaltet ist, einen Kondensator C, der zwischen beiden Enden der Zenerdiode DZ parallel verschaltet ist, und einen Ausgangswiderstand R2, der parallel mit der Gleichrichterdiode D2 verbunden ist.
Eine Serienschaltung, bestehend aus der Gleichrichterdiode D1, dem Widerstand R1, dem Kondensator C und der Gleichrichterdiode D2, ist zwischen dem einen Ende der jeweiligen Primärwicklungen 2a und Masse derart angeordnet, daß ein Ladepfad ausgebildet ist, durch den ein Ladestrom zum Laden des Kondensators C fließt.
Im Sperrzustand des Leistungstransistors 3 liegt an dem Kondensator C eine Primärspannung an, die eine in den Primärwicklungen 2a erzeugte Hochspannung ist und die auf eine vorgegebene Vorspannung (ungefähr einige 100 V) durch die Begrenzungsspannung der Zenerdiode DZ aufgeladen wird, um so als Stromversorgung (Vorspannungsmittel) zur Erfassung eines Ionenstroms i zu dienen. Mit anderen Worten wird der Kondensator C auf eine Lawinendurchbruchspannung der Zenerdiode DZ durch eine Sekundärspannung aufgeladen, die zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Primärstromes entsteht, um hierdurch eine Vorspannung bereitzustellen, die zum Zuführen des Ionenstroms notwendig ist.
Der Ausgangswiderstand R2 innerhalb der Ionenstromerfassungseinheit 10 wandelt den Ionenstrom i in eine Spannung und führt die somit gewandelte Spannung einer ECU 20 in Form eines Ionenstromerfassungssignals Ei zu.
Die ECU 20 besteht aus einem Mikrocomputer und bestimmt einen Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit des Ionenstromerfassungssignals Ei und führt eine entsprechende Steuerung durch, sobald die ECU 20 eine Verschlechterung des Verbrennungszustandes erkennt.
Ebenso betreibt die ECU 20 arithmetisch eine Zündverstellung, etc. in Abhängigkeit von Fahrzuständen, die über eine Vielzahl von Sensoren (nicht gezeigt) erfaßt werden, und gibt nicht nur ein Zündsignal P an den Leistungstransistor 3, sondern auch ein Kraftstoffeinspritzsignal an einen Einspritzer (nicht gezeigt) eines jeden Zylinders, sowie Treibersignale an eine Vielzahl von Stellgliedern (eine Drosselklappe, ein ISC-Ventil etc.) aus.
3 wird nur anhand dem Zündkerzenpaar 4a und 4c beschrieben. Der Sekundärstrom während einer normalen Zündsteuerung fließt durch einen Strompfad, der durch die Zündkerze 4, die Sekundärwicklung 2b, die Zünddiode 7 und die Zündkerze 4c führt. Umgekehrt werden an die Zündkerzen 4a und 4c Zündungshochspannungen mit entgegengesetzter Polung angelegt.
Während der Erfassung des Ionenstroms unmittelbar nach der Zündsteuerung fließt auf der anderen Seite der Ionenstrom i durch nur diejenige Zündkerze eines Zylinders, der gerade einen Explosionshub durchgeführt hat.
Da der Begrenzungswiderstand für den Entladungsstrom 6 zwischen der Hochspannungsdiode 5 und einem Ende der Sekundärwicklung 2b verschaltet ist, kann in dieser Situation verhindert werden, daß die Vorspannung sich über die Zündspule 2 im Einschaltzeitpunkt des Primärstroms entlädt.
In dem Beispiel der Schaltung gemäß 3 wird die Zündkerze 4c beispielsweise mit der Vorspannung seitens eines Endes der Hochspannungsdiode 5 zum Zeitpunkt der Erfassung des Ionenstroms beaufschlagt, wohingegen die Zündkerze 4a mit einer Vorspannung über den Begrenzungswiderstand für den Entladestrom 6 und die Sekundärwicklung 2b beaufschlagt wird.
Während des oben beschriebenen Betriebes ist die Impedanz des Ionenstrompfades, der mit der Zündkerze 4a verbunden ist, größer als die Impedanz des Ionenstrompfades, der mit der Zündkerze 4c verbunden ist, und zwar um einen Wert infolge des Eingriffs des Widerstands 6 und der Sekundärwicklung 2b. Unter der Annahme, daß ein Ionenstrom gemäß der durchgezogenen Linie a in 4a in die Zündkerze 4c fließt, fließt folglich ein Ionenstrom, der kleiner als der in die Zündkerze fließende Ionenstrom ist, in die Zündkerze 4a gemäß der gestrichelten Linie b in 4A, so daß eine Differenz der Ionenströme zwischen der Zündkerze 4a und der Zündkerze 4c entsteht.
Zusätzlich fließt ein Entladestrom gemäß der durchgezogenen Linie c in 4a, sobald die auf dem Kondensator C befindliche Ladung, die positiv aufgeladen wurde entladen wird, auf den nicht geerdeten Kondensator Cs, wie etwa die Sekundärwicklung 2b, etc. die negativ aufgeladen wurde.
Bei einem kleine Widerstandswert des Widerstandes 6 oszilliert der Entladestrom, was eine Dämpfung erschwert, wie dies mit der durchgezogenen Linie d in 4B gezeigt ist, mit dem Ergebnis, daß der Entladestrom als Störung auf der Wellenform des Ionenstrom überlagert ist.
Ferner ist aus der DE 196 10 862 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher ein Begrenzungsmittel für den Entladestrom zum Entladen einer durch eine Vorspanneinrichtung geladenen Vorspannung zwischen einem Zündstrompfad, der aufgrund einer Ionenentladung seitens der Zündkerze ausgebildet wird, und der Vorspanneinrichtung anzuordnen. Dort sind mehrere Zündkerzen der Brennkraftmaschine jeweils an den gleichen Ausgangsanschluss der Sekundärwicklung eines Zündtransformators angeschlossen.
Gemäß der Lehre der EP 0 715 075 A2 wird bei einer Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine zwischen einem Zündstrompfad und einer Vorspanneinrichtung eine Schaltung angeordnet, welche auch als Begrenzungsmittel für den Entladestrom der Vorspanneinrichtung wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine hohe Erfassungsgenauigkeit liefert und störungsfrei arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes einer Brennkraftmaschine kann folgende Anordnung vorgesehen werden:
eine Zündspule, bestehend aus einem Transformator mit einer Primärwicklung, deren eines Ende mit einer Batterie und deren anderes Ende mit einem Leistungstransistor zur Unterbrechung eines Primärstromes verbunden ist, und mit einer Sekundärwicklung zur Ausbildung einer Zündungshochspannung zwischen beiden Enden der Sekundärwicklung, sobald der Primärstrom unterbrochen ist,
eine Zündspule, an der die besagte Zündungshochspannung entlang eines Hochspannungspfades anliegt, der mit mehreren Ausgangsanschlüssen mit der Zündspule verbunden ist,
ein Vorspannungsmittel zum Laden einer Vorspannung, die zum Erfassen von Ionen notwendig ist, die infolge der Entladung in der Zündkerze bei anliegender Zündungshochspannung erzeugt werden,
ein Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom zum Entladen der durch das Vorspannungsmittel geladenen Vorspannung,
ein Ionenstromerfassungmittel zum Erfassen der Entladung der besagten Vorspannung, sobald ein Ionenstrom durch die Zündkerze fließt, und
eine ECU zum Erfassen eines Verbrennungszustandes in der Zündkerze in Abhängigkeit eines Erfassungswertes des besagten Ionenstroms,
wobei das Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom zwischen einem Zündstrompfad, der aufgrund der Ionenentladung seitens der Zündkerze ausgebildet wird, und dem Vorspannungsmittel angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom eine Diode, deren Kathode mit der Sekundärwicklung verbunden ist, und einen Widerstand, der in Reihe mit der Diode verschaltet ist, umfaßt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom einen Begrenzungswiderstand für den Entladungsstrom umfaßt und wobei der Widerstandswert des Begrenzungswiderstands größer als der Widerstandswert der Sekundärwicklung ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Wert der Vorspannung des Vorspannungsmittels durch eine Zenerdiode festgelegt ist, die zwischen dem Kollektor und der Basis des Leistungstransistors angeordnet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Schaltbild mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
2 zeigt ein Schaltbild mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
3 zeigt ein Schaltbild mit einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors; und
4A und 4B zeigen Schaubilder zur Erläuterung des Problems einer herkömmlichen Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werden im einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Schaltbild mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. In der Figur sind Teile, die mit solchen in 3 übereinstimmen, durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und auf ihre nochmalige Beschreibung wird verzichtet. Dieses Beispiel betrifft den Fall, bei dem eine Zündspule zur Stromverteilung der Zündkerzen von zwei Zylindern gemäß 3 verwendet wird, wobei lediglich Teile im Zusammenhang mit dem Zündkerzenpaar 4a und 4c gezeigt sind.
In diesem Ausführungsbeispiel liegt das Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom im wesentlichen nicht im Zündstrompfad, sondern zwischen dem Zündstrompfad und dem Vorspannungsmittel. Mit anderen Worten besteht das Begrenzungsmittel für den Entladestrom aus einer Serienschaltung bestehend aus einem Begrenzungswiderstand für den Entladestrom 11 und einer Diode 10, wobei ein Ende des Widerstandes 11 mit dem Kondensator 12 verbunden ist, wohingegen das andere Ende über die Diode 10 zu einem Verwendungspunkt zwischen der Sekundärwicklung 2b und der Zündkerze 4c des Zündstrompfades verbunden ist.
Eine Kathode der Zenerdiode zur Vorspannungsbegrenzung 13 ist verbunden mit einem Verbindungspunkt eines Endes des Begrenzungswiderstandes für den Entladestrom 11 und die Anode der Zenerdiode 13 ist über die Diode D2 auf Masse gelegt. Der Vorspannungskondensator 12 ist mit der Zenerdiode 13 parallel geschaltet. Die Zenerdiode 13 und der Kondensator 12 bilden das Vorspannungsmittel.
Eine Eingangsseite des Ionenstromerfassungmittels 30 ist mit der Anode der Zenerdiode 13 verbunden und eine Ausgangsseite des Ionenstromerfassungsmittels 30 ist mit der ECU 20 verbunden. Die übrigen Aufbauten sind mit denen in 3 identisch.
Im folgenden wird der Betrieb einer derart aufgebauten Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes beschrieben.
Wie üblich betreibt die ECU 20 arithmetisch eine Zündverstellung, etc., in Abhängigkeit der Fahrzustände und liefert ein Zündsignal P zu der Basis des Leistungstransistors 3 an einem gewünschten Steuerzeitpunkt, um dadurch den Öffnungs-/Sperrzustand des Leistungstransistors 3 zu steuern.
In diesem Betrieb unterbricht der Leistungstransistor 3 den Primärstrom, der in der Primärwicklung 2a, der Zündspule 2 zum Erhöhen der Primärspannung fließt, und erzeugt darüber hinaus eine Zündhochspannung (z.B. einige 10 kV), die über die Sekundärwicklung 2b anliegt.
Während der normalen Zündsteuerung fließt der Sekundärstrom in einem Pfad, der über die Zündkerze 4a, die Sekundärwicklung 2b und die Zündkerze 4c führt, so daß entgegengesetzte Zündhochspannungen an den Zündkerzen 4a und 4c anliegen.
Zum Zeitpunkt der Erfassung des Ionenstroms unmittelbar nach der Zündsteuerung fließt auf der anderen Seite der Ionenstrom i nur durch die Zündkerze desjenigen Zylinders, der geraden einen Explosionshub ausgeführt hat.
Da der Begrenzungswiderstand für den Entladungsstrom 11 in dieser Situation zwischen dem Kondensator 12 und der Sekundärwicklung 2b zum Zeitpunkt des Einschaltens des Primärstroms angeordnet ist, ist der Entladungsstrom begrenzt. Sogar für den Fall, daß eine Hochspannung an der Zündkerze 4c anliegt, wird die Hochspannung durch die Diode 10 gesperrt, wobei eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des Begrenzungswiderstandes für den Entladungsstrom 11 anliegt, die so groß ist wie die Spitzenrückwärtsspannnung der Diode 10.
Im Fall des Schaltbildes gemäß 1 liegt zum Zeitpunkt der Erfassung des Ionenstroms an der Zündkerze 4 beispielsweise die Vorspannung zwischen einem Ende der Diode 10 über den Begrenzungswiderstand für den Entladungsstrom 11 an, wohingegen an der Zündkerze 4a die Vorspannung über den Begrenzungswiderstand für den Entladungsstrom 11 und die Sekundärwicklung 2b anliegt.
Die Impedanz des Ionenstrompfades, der mit der Zündkerze 4a verbunden ist, ist in der obigen Situation demgemäß größer als die Impedanz des Ionenstrompfades, der mit der Zündkerze 4c verbunden ist, und zwar um einen Betrag infolge des Eingriffs der Sekundärwicklung 2b. Wenn der Widerstandswert des Widerstands 11 auf einen Wert gesetzt wird, der größer ist als der Widerstand der Sekundärwicklung 2b, wird eine Differenz zwischen dem Ionenstrom, der in der Zündkerze 4c fließt, und dem Ionenstrom, der in der Zündkerze 4a fließt, gedämpft, wodurch Störungen aufgrund einer Überlagerung mit dem Ionenstrom verhindert werden und darüber hinaus ein gewünschter Spitzenwert des Ionenstroms erreicht wird.
Vorzugsweise liegt der Wert des Begrenzungswiderstandes für den Entladungsstrom 11 innerhalb eines vorgegebenen Bereiches, z.B. zwischen 30 und 600 kΩ. Dies bedeutet, daß eine untere Begrenzung des Widerstandswertes auf einen Wert gesetzt ist, der dem zehnfachen oder mehr des Widerstandswertes (üblicherweise 3 bis 15kΩ) der Sekundärwicklung 2b, beispielsweise bei 30 kΩ, um so die Differenzen zwischen den Ionenströmen zu dämpfen, die zwischen den Zündkerzen 4a und 4c fließen.
Ebenso wird hierdurch das Auftreten des Phänomens verhindert, daß der Strom, der fließt, sobald die positiv aufgeladenen Ladungen in dem Kondensator 12 auf einen nicht geerdeten Kondensator, wie etwa eine Sekundärwicklung etc., die wiederum negativ geladen wurde, oszilliert und sich mit der Wellenform des entladenen Ionenstroms als Störung überlagert.
Eine obere Grenze für den Widerstandswert des Begrenzungswiderstandes für den Entladungsstrom 11 wird dementsprechend beispielsweise auf 600 kΩ festgesetzt, so daß die Entladungsspannung üblicherweise um 200 V oder darunter liegt und der Spitzenwert des Ionenstroms um 300 μA oder weniger beträgt, wobei der Spitzenwert dieses Ionenstroms über den Widerstand 11 erlangt wird.
Wenn die Ladungsspannung des Vorspannungskondensators 12 im folgenden mit Ec, der in die Zündkerze 4a fließende Ionenstrom mit Ia, die Impendanz (Widerstand) der Sekundärwicklung 2b mit Z₂, die Impedanz (Widerstand) des Widerstands 11 mit Z₁₁ und die Vorwärtsspannung der Diode 10 mit V_f10 bezeichnet werden, so läßt sich der Ionenstrom Ia durch den folgenden Ausdruck darstellen: Ia = (Ec – Vf10)/(Z2 + Z11) ... (1)
Von dem obigen Ausdruck läßt sich der folgende Ausdruck herleiten: Z11 = {EC – Vf10)/Ia} – Z2 ... (2)
Um beispielsweise einen Ionenstrom von Ia = 300 μA unter der Voraussetzung bereitzustellen, daß die Ladespannung Ec 200V, die Vorwärtsspannung V_f10 der Diode 10 20 V und die Impedanz Z₂ der Sekundärwicklung 2b 3kΩ ist, ergibt sich ein Wert aus dem obigen Ausdruck (2) von 597 kΩ ≈ 600 kΩ, so daß als Ergebnis die obere Grenze des Widerstandswertes des Widerstandes 11 um 600 kΩ liegt.
Da die Serienschaltung der Diode 10 und des Widerstands 11, die das Begrenzungsmittel für den Entladungsstrom bilden, nicht innerhalb des Zündstrompfades, sondern zwischen dem Zündstrompfad und dem Vorspannungsmittel liegt, besteht wie oben beschrieben gemäß diesem Ausführungsbeispiel keine Notwendigkeit dafür, daß auf die Zündstromvorspannungsdiode verzichtet wird. Daher kann die Haltespannung des Begrenzungswiderstandes für den Entladungsstrom 11 wesentlich niedriger gesetzt werden, so daß ein verkleinertes und kostengünstiges Bauteil ausgewählt werden kann, und ebenso ist es möglich, im wesentlichen Bauelemente für Chipoberflächen zu verwenden, wodurch die Anzahl der Produktionsschritte erheblich reduziert werden kann. Da der Widerstandswert des Begrenzungswiderstandes für den Entladungsstrom 11 auf einen Wert größer als der Widerstandswert der Sekundärwicklung 2b gesetzt ist, kann zusätzlich eine Differenz des Ionenstroms zwischen den Zündspulen 4a und 4c gedämpft werden, wodurch Störungen aufgrund der Überlagerung des Ionenstromes verhindert werden können und ein gewünschter Spitzenwert des Ionenstroms erzielt werden kann.
(2. Ausführungsbeispiel)
2 zeigt ein Schaltbild mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes eines Verbrennungsmotors nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. In der Figur sind Teile, die mit solchen in 1 übereinstimmen, durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und auf ihre nochmalige Beschreibung wird verzichtet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zenerdiode zur Vorspannungsbegrenzung 13 durch eine Zenerdiode 3a ersetzt, die normalerweise zwischen dem Kollektor und der Basis des Leistungstransitors 3 verschaltet ist.
Mit anderen Worten besteht die Zenerdiode 3a aus einer Zenerdiode, die üblicherweise dafür vorgesehen ist, einen Durchschlag des Leistungstransistor 3 zu verhindern, wenn eine Spannung von einigen 100 V an dem Kollektor des Leistungstransistors zur Unterbrechung des Primärstroms anliegt. In diesem Beispiel ist die Lawinendurchbruchspannung der Zenerdiode 3 auf eine Spannung gesetzt, die der Vorspannung des Kondensators 12, der das Vorspannungsmittel bildet, entspricht. Der weitere Aufbau ist identisch mit dem in 1.
Im folgenden wird die Betriebsweise der so aufgebauten Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes beschrieben.
Da die Spannung, die an der Primärseite der Zündspule 2 entsteht, sobald der Primärstrom zu der Zündspule 2 durch den Leistungstransistor 3 unterbrochen wird, durch die Lawinendurchbruchspannung der Zenerdiode 3a, die im wesentlichen auf einen Wert entsprechend der Vorspannung gesetzt ist, begrenzt ist, wird der Vorspannungskondensator 12 mit derselben wie in 1 geladen, ohne mit der Lawinendurchbruchspannung oder mehr beaufschlagt zu sein. Die weitere Betriebsweise ist mit der gemäß 1 identisch.
Da in diesem Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben die Zenerdiode, die normalerweise zwischen dem Kollektor und der Basis des Leistungstransistors verschaltet ist, auch als eine Zenerdiode zur Vorspannungsbegrenzung verwendet wird, ergeben sich Vorteile dahingehend, daß eine Zenerdiode, die parallel mit dem Vorspannungskondensator verschaltet ist, nicht benötigt wird, so daß die Anzahl der benötigten Bauteile um ein Vielfaches reduziert werden kann und die Kosten zusätzlich zu dem aufgrund des ersten Ausführungsbeispiels erreichten Vorteils gesenkt werden können.
Die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung dient der Verdeutlichung und der Erläuterung.
Die Beschreibung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung genau auf die offenbarte Form beschränken, sondern Abwandlungen und Abweichungen sind angesichts der oben beschriebenen Leere denkbar oder können aus der Umsetzung der Erfindung abgeleitet werden. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, so daß ein Fachmann in die Lage versetzt wird, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen in Betracht kommenden Abwandlungen zu verwenden. Der Schutzbereich der Erfindung soll durch die beigefügten Patentansprüche sowie deren Äquivalente bestimmt sein.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Zündspule, die durch einen Transformator (2) gebildet ist, mit einer Primärwicklung (2a), die zur Unterbrechung eines Primärstromes mit einem Leistungstransistor (3) in Reihe geschaltet, und mit einer Sekundärwicklung (2b) zur Erzeugung einer Zündhochspannung zwischen den beiden Enden der Sekundärwicklung, wenn der Primärstrom unterbrochen wird; eine Zündkerzeneinrichtung mit mehreren Zündkerzen (4a, 4c), die mit der Sekundärwicklung (2b) der Zündspule über eine zu den beiden Enden der Sekundärwicklung (2b) führende Hochspannungsleitungsanordnung verbunden sind, wobei mindestens eine Zündkerze (4a) and das eine Ende und mindestens eine Zündkerze (4c) an das andere Ende der Sekundärwicklung (2b) angeschlossen ist; eine Vorspannungseinrichtung mit einer Ladeeinrichtung (12), welche mit einer Vorspannung aufgeladen wird, die zur Erfassung von Ionen dient, welche sich nach Anlegen der Zündhochspannung bei einer elektrischen Entladung in der Zündkerzeneinrichtung bilden, wobei die Vorspannungseinrichtung zum Aufladen der Ladeeinrichtung (12) an den Leistungstransistor (3) angeschlossen ist; eine Entladungsstrom-Begrenzungseinrichtung (11, 10) mit einem Widerstand (11) zur Begrenzung eines Entladungsstromes, der aus der Entladung der Ladeeinrichtung (12) der Vorspannungseinrichtung resultiert und einen durch die Zündkerzeneinrichtung (4a, 4c) fließenden Ionenstrom bildet, wobei die Entladungsstrom-Begrenzungseinrichtung (11, 10) zwischen dem von einem der beiden Enden der Sekundärwicklung (2b) zu der Zündkerzeneinrichtung (4a, 4c) führenden Teil der Hochspannungsleitungsanordnung und der Ladeeinrichtung (12) der Vorspannungseinrichtung angeordnet ist und wobei der Widerstand (11) der Entladungsstrom-Begrenzungseinrichtung (11, 10) einen Wert in einem Bereich aufweist, der höher ist als der Wert des Widerstandes der Sekundärwicklung (2b); und eine Berechnungseinrichtung (20) zum Erfassen eines Verbrennungszustandes in der Zündkerzeneinrichtung (4a, 4c) auf der Grundlage eines erfassten Wertes des Ionenstroms.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (11) der Entladungsstrom-Begrenzungseinrichtung (11, 10) einen Wert in einem Bereich aufweist, der den Wert des Widerstandes der Sekundärwicklung (2b) mindestens um einen Faktor 10 übersteigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsstrom-Begrenzungseinrichtung (11, 10) den Widerstand (11) und eine Diode (10) aufweist, die mit dem Widerstand (11) in Reihe geschaltet ist und kathodenseitig mit der Sekundärwicklung (2b) der Zündspule verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zener-Diode (13; 3a) zum Einstellen der Vorspannung der Vorspannungseinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zener-Diode (13) zur Ladeeinrichtung (12) der Vorspannungseinrichtung parallel geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zener-Diode (3a) zwischen dem Kollektor und der Basis des Leistungstransistors (3) geschaltet ist.