DE29814440U1

DE29814440U1 - Zündsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE29814440U1
Application number: DE29814440U
Authority: DE
Original assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Current assignee: Pruefrex Elektro Apparatebau GmbH
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2008-08-13
Also published as: DE19736032B4; DE19736032A1

Description

V j. *

Zündsystem· Tür Brenrtkrafhnasehmeri

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen, bei dem ein Magnetgenerator verwendet wird, der abhängig von der Maschinen-Drehstellung eine Lade-Wechselspannung für ein Energiespeicherelement induziert, das von einem synchron zur Wechselspannung betätigten Zündschalter zum Auslösen der Zündung entladen wird; dabei wird ein vorzugsweise programmierbares Steuerwerk zur Betätigung des Zündschalters in Abhängigkeit vom Zustand der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Drehstellung oder Drehzahl eingesetzt und in einen gegenüber Störungen vom Entlade- oder Zündvorgang sicheren und/oder geschützten Zustand versetzt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine zur Realisierung dieses Systems geeignete Zündanordnung mit einem Magnetgenerator, der drehzahlabhängig Wechselspannungen induziert und dabei ein Energiespeicherelement lädt, und mit einem die Wechselspannungen abtastenden, vorzugsweise programmierbaren Steuerwerk zum Betätigen eines das Energiespeicherelement über die Primärspule eines Zündtransformators entladenden Zündschalters.

Da Steuerwerke, insbesondere wenn sie mit Mikroprozessoren realisiert sind, gegenüber Zündimpulsen hohe Energie und räumlicher Nähe sehr empfindlich sind, ist vorgeschlagen worden (US 4 924 831), an den Steuerausgängen des Mikroprozessorsystems zum Zündschalter Optokoppler anzuordnen. Hierdurch s läßt sich ein gewisser Schutz vor rückgekoppelten Störungen aus dem Entladekreis erzielen. Allerdings sind Optokoppler kostspielige Bauelemente. Aus diesem Grund wird bei einem bekannten Kondensator-Entladungszündsystem (EP 0 654 603 A2) vorgeschlagen, das den Zündschalter steuernde Mikroprozessorsystem mit seinen Ein- und Ausgängen für die Dauer des Zündimpulses abzuschalten bzw. "abzudrehen", um das Eindringen von Störungsrauschen vom Zündfunken zu verhindern. Hierdurch wird jedoch nur erreicht, daß die an den Eingängen während der Dauer des Zündfunkens anliegenden Störsignale vom Steuerwerk bzw. der entsprechenden Mikroprozessorsoftware nicht ausgewertet werden und damit nicht als falsche Positionssignale interpretiert werden. Gleichwohl kann die Energie dieser Störsignale das Mikroprozessorsystem außer Tritt bringen mit der Folge

von Zündaussetzern oder falscher Zündzeitpunkte durch Verzählen des Drehzahl-Zeitgebers im Steuerwerk oder von diesem falsch gelesenen Variablen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei elektronischen Zündungen für Brennkraftmaschinen unter Beibehaltung niedriger Hardware-Kosten die technische Zuverlässigkeit und Sicherheit zu erhöhen. Zur Lösung wird eine Zündanordnung gemäß Schutzanspruch 1 vorgeschlagen die auf der allgemeinen erfindungsgemäßen Grundidee beruht, den sicheren bzw. geschützten Zustand dadurch herbeizuführen, daß innerhalb jeder Maschinendrehung das Steuerwerk wenigstens einmal in seinen Ausgangszustand zurückversetzt bzw. neu initialisiert wird. Selbst wenn dann aus dem Zündfunken herrührende Störeinflüsse auf das Steuerwerk einwirken können, kann dies keine langer nachteiligen Auswirkungen auf das Steuerwerk und damit das Zündsystem haben, weil dieses aus einem gegebenenfalls gestörten bzw. unbestimmten Zustand stets wieder in einem definierten Zustand durch Initialisierung zurückversetzt wird, bevor sich wesentliche nachteilige Auswirkungen auf das Zündsystem ergeben.

In besonderer Ausbildung der erfindungsgemäßen Grundidee wird das Steuerwerk bzw. das entsprechende Mikrocomputersystem in dem Winkel- und Zeitbereich, in dem es Störungen ausgesetzt ist, vom Programmablauf in einen passiven Zustand versetzt, das heißt, Aktionen wie Drehzahlmessung, Auswertung von Positionssignalen etc. werden im Steuerwerk nicht durchgeführt. Mit anderen Worten, alle Nutzaktivitäten des Steuerwerks werden nach außerhalb des durch Zündfunken gestörten Winkel- bzw. Zeitbereichs verlegt. Verspringt sich das Steuerwerk in seinem Steuerungs- bzw. Programmablauf gleichwohl aufgrund einer Störung, kann dies durch eine Neuinitialisierung in der nachfolgenden Maschinenumdrehung wieder unwirksam gemacht werden. Dazu ist es zweckmäßig, daß die Neuinitialisierung möglichst in einem definiertem Winkelbereich oder an einer bestimmten Winkelposition in der Brennkraftmaschine erfolgt. Die Synchronisation auf die Position des Polrades des Magnetgenerators für die dem Zündfunken nachfolgende Umdrehung muß ohne Berücksichtigung derjenigen Positionssignale erfolgen, die das Steuerwerk vor der regelmäßigen bzw. periodischen Neuinitialisierung erhalten hat. Dabei ist es anzustreben, daß der Zündvorgang

&idigr; ..

selbstätig weiterläuft, selbst wenn das Steuerwerk das Ansteuersignal für den Entlade- bzw. Zündschalter vorzeitig beendet. Ferner ist es anzustreben, daß ein aufgrund von Störungen zu langes oder mehrfaches Ansteuersignal vom Steuerwerk für den Entlade- bzw. Zündschalter keine Auswirkungen hat. Wegen dieser Gesichtspunkte wird auf eine weiter unten beschriebene Erfindungsalternative gemäß Schutzansprüche 14-16 verwiesen.

Mit dem erfindungsgemäßen Zündsystem lassen sich Kosten für Entstöraufwand einsparen und Entwicklungszeiten verkürzen. Ferner ist ein einfacher, kompakter Aufbau erreichbar, bei dem Leistungsteil, Hochspannungsteil und Steuerung räumlich eng beieinander angeordnet sind, ohne daß ein spürbarer Aufwand für Abschirm- und Entkopplungsmaßnahmen getroffen werden müßte.

Zur Lösung der obigen Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Zündanordnung, in deren Steuerwerk ein auf Störungen vom Entlade- oder Zündvorgang eingerichtetes Sicherheitsmodul angelegt ist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dem Sicherheitsmodul zur Neuinitialisierung des Steuerwerks ein Rücksetzeingang zugeordnet ist, der mit einer vom Steuerwerk unabhängigen Auslöseeinrichtung verbunden ist, die zur Ansteuerung bzw. Betätigung durch die Wechselspannung, den Zündschalter und/oder durch den Entladevorgang des Energiespeicherelements ausgebildet ist. Mit dem Ende des durch die Auslöseeinrichtung angelegten Rücksetzsignals - bei Mikrocomputern das weithin geläufige RESET-Signal - erfolgt eine Neuinitialisierung des Steuerwerks. Damit ist sichergestellt ist, daß dieses vor den Aktivitäten für die nächste Umdrehung sicher definiert arbeitet, und die vorher aufgetretenen Störungen (im wesentlichen durch den davor liegenden Zündfunken) keine Auswirkungen auf die folgende Umdrehung der Brennkraftmaschine haben. Wichtig ist, daß die Neuinitialisierung durch ein Ereignis erzeugt wird, welches unabhängig davon eintritt, ob das Schaltwerk korrekt arbeitet oder nicht. Im Sinne der Erfindung ist also das Rücksetzsignal von einer Hardware zu erzeugen, die vom Schaltwerk bzw. einem entsprechenden MikroController entkoppelt funktioniert.

Das die Neuinitialisierung auslösende Ereignis kann allerdings auch vom Schaltwerk selbst veranlaßt sein, wobei zweckmäßig auf diesen Vorgang eine zeitliche Verzögerung oder Steuerung einwirkt. Der Eintritt des Ereignisses sollte so gelegt sein, daß der Rücksetzvorgang erfolgt, bevor das Schaltwerk beispielsweise durch einen Zündfunken gestört werden kann. Die periodische Initialisierung ist so angelegt, daß sie nach der letzten möglichen Störung durch den Zündfunken und vor Anlauf der Aktivitäten für die nächste Umdrehung ausgeführt wird.

Da die Initialisierungsroutine zweckmäßig an einer bestimmten Position des PoI-rads des Magnetgenerators oder innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches des Polrades bzw. der Brennkraftmaschine während jeder Umdrehung ausgelöst wird, kann nach dem Ende des Rücksetzsignals und nach der Initialisierungsroutine die Synchronisation der Steuerungssoftware im Schaltwerk mit der Polradposition erfolgen, indem beispielsweise ein erstes Merksignal für die Positionserkennung gesetzt wird (ähnlich nach DE 40 17 478 C2, dortiger Anspruch 6). Im Rahmen der Erfindung wird die Auslöse- bzw. Triggereinrichtung für die Neuinitialisierung entweder durch den Zündfunken selbst bzw. dem entsprechenden Entladevorgang des Energiespeicherelements oder durch den Zündschalter oder durch ein periodisches Ereignis wie zum Beispiel das periodische Auftreten der Wechselspannungshalbwellen pro Umdrehung aktiviert. Die genannten Ereignisse können auch nebeneinander bzw. kumulativ die Neuinitialisierung veranlassen, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit weiter erhöht.

Bei Zündsystemen benötigt die Steuerung eine Information über den Zustand eines Stopschalters, der zum Beenden des Motorbetriebs durch Unterbinden der Zündung angeordnet ist. Die Steuerung muß informiert sein, ob der Stopschalter geöffnet oder geschlossen ist, zum Beispiel um nach kurzem Betätigen des Stopschalters den Zündfunken weiterhin abgeschaltet zu halten, bis der Motor eine Drehzahl unterschritten hat, bei welcher der Antrieb eingekuppelt ist. Bei bekannten Systemen erfolgt dies zum Beispiel dadurch, daß der Stopschalter mit dem Eingang der Steuerung über einen Widerstand verbunden ist. Die Steuerung wertet beispielsweise den Spannungsabfall an dem Widerstand aus und steuert entsprechend das Leistungsteil, beispielsweise den Zünd- bzw. Entladeschalter

an. Der Kopplungswiderstand muß relativ niederohmig dimensioniert sein, um trotz Verschmutzungs- und Übergangswiderstände die Genauigkeit der Widerstandsmessung in der Steuerung in Grenzen zu halten. Ferner sind zusätzliche Bauteile wie Dioden und Kondensatoren erforderlich, um den empfindlichen Eingang der Steuerung vor Zerstörung zu schützen. Ein weiterer Nachteil bekannter Lösungen besteht darin, daß innerhalb der Steuerung bzw. des entsprechenden Schaltwerks Analogkomperatoren und/oder Analog-Digital-Wandler eingesetzt werden müssen, um einen etwaigen Spannungsabfall am Koppelwiderstand zum Stopschalter zu ermitteln. Eine rein digitale Lösung ist deshalb nicht möglich. Schließlich wirkt die von der Steuerelektronik nach außen geführte, hochohmige Leitung wie eine Antenne für hochfrequente Impulse einschließlich der vom Zündfunken, wodurch Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit sowie sogenannte "latch-up"-Probleme auftreten.

Zur Vermeidung dieser Nachteile und zur Lösung der obigen Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Zündanordnung mit einer Stoppeinrichtung zum Unterbinden der Zündung nach einer Erfindungsaltemative vorgeschlagen, daß die Stopeinrichtung direkt mit dem Zündschalter und/oder dem Energiespeicherelement in Wirkungsverbindung gesetzt ist. Zweckmäßig wird dabei das Steuerwerk dazu eingesetzt, aus dem Fehlen des Zündfunkens trotz Ansteuerung auf den &ldquor;Stop-Zustand" zu schließen. Indem also der Stopschalter erfindungsgemäß direkt auf die Leistungselektronik wirkt und dabei im geschlossenen Zustand das Erzeugen eines Zündfunkens unabhängig von der elektronischen Steuerung bzw. dem Schaltwerk verhindert, lassen sich folgende Vorteile erzielen: Analoge Baustufen sind nicht mehr erforderlich. Eine Treiberstufe entfällt ebenfalls. Das Schaltwerk bzw. die Steuerung kann mit einfachen digitalen Standardbausteinen kostengünstig und zuverlässig ausgebaut werden. Die elektromagnetische Verträglichkeit ist wesentlich verbessert, da eine Verbindung über einen niederohmigen Kopplungswiderstand von der externen Stopschaltung vom Steuerschaltwerk vermieden ist.

Die robuste Leistungselektronik, die direkt mit der Stopschaltung verbunden ist, ist unempfindlich gegenüber der Energie der von der Stopleitung eingespeisten Transienten. Gleichzeitig bedämpft sie diese auf für die Steuerelektronik bzw. das Steuerschaltwerk unkritische Werte. Somit können gesonderte Schutz- und EMV

(elektromagnetische Verträglichkeit) -Bauteile entfallen, was die Herstellungskosten erniedrigt und die Zuverlässigkeit weiter erhöht. Auch die Spannungsversorgung kann vereinfacht und kostengünstiger ausgeführt sein, da der Versorgungsspannungsbereich ausschließlich digital realisierter Steuerungen größer und die Stromaufnahme geringer ist. Die Betriebszuverlässigkeit ist außerdem erhöht, weil die Stopschaltung direkt auf das Leistungsteil wirken kann. Wenn beispielsweise das Steuerschaltwerk ausfällt, läßt sich die Brennkraftmaschine gleichwohl abschalten.

In vorteilhaftem Zusammenhang mit dieser Erfindungsalternative steht eine besondere Ausbildung des obigen, erfindungsgemäßen Zündverfahrens, wonach mit jedem Zündvorgang im Steuerwerk ein Initialisierungsflag gesetzt wird, das mit jeder Abfrage zurückgesetzt wird. Durch Setzen dieses Flags beim Abarbeiten der Initialisierungsroutine wird die Information gespeichert, daß ein Zündfunke ausgelöst wurde. Wenn das Initialisierungsflag nicht gesetzt ist, kann die Steuerung davon ausgehen, daß der Stopschalter geschlossen ist und dadurch der Zündfunke verhindert wurde. Zur Sicherheit wird der Zustand "Stop" erst dann angenommen, wenn das Initialisierungsflag mehrere, zum Beispiel vier Umdrehungen in Folge nicht gesetzt ist.

Bei bisherigen Kondensatorzündsystemen wurde außerhalb des Winkelbereiches des Polrades bzw. der Brennkraftmaschine, in dem die zur Kondensator-Aufladung verwendeten Wechselspannungs-Halbwellen erzeugt werden, der Zündschalter betätigt, um ein Kurzschließen der Wechselspannungs- Halbwellen und damit der Ladeenergie zu verhindern. Dies bedeutet jedoch, daß der für eine Zündung mögliche Winkelbereich der Maschinen-Drehstellung beschränkt ist. Ein weiteres Problem besteht in der Sicherstellung der Brenndauer des Zündfunkens, wenn das Ansteuersignal vom Steuerwerk bzw. MikroController am Zündschalter während der Kondensatorentladung beispielsweise wegen Störbeeinflussung durch einen Zündfunken abbricht.

Zur Lösung der genannten Problematik und der obigen Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Zündanordnung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der

Betätigungseingang des Zündschalters über ein Differenzierglied mit dem Entladestromkreis (Energiespeicherelement, Primärspule des Zündtransformators, Zündschalter), insbesondere dem Energiespeicherelement verbunden ist. Also ist der Entladestromkreis so ausgelegt, daß durch einen kurzen Puls vom Steuerwerk bzw. Mikrocontroller die Entladung des Energiespeicherelements, insbesondere des Kondensators, gestartet wird und der Entladevorgang sich aufgrund des Differenzierglieds bis zur ausreichenden Entladung aufrecht erhält. Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß das Steuerwerk den Zündschalter innerhalb eines Drehwinkelbereichs der Brennkraftmaschine ansteuert, in welchem die Lade-Wechselspannungen induziert werden, wobei unmittelbar nach Beginn des Zündvorganges das Steuerwerk sein Ansteuersignal wieder abschaltet. Eine etwaige Störung des Steuerwerks aufgrund des Zündfunkens kann sich dann momentan nicht auswirken und läßt sich durch die obige Neu-Initialisierung vorzugsweise nach Ende des Zündvorgangs wieder heilen. Indem die Entladung des Energiespeicherelements, insbesondere des Zündkondensators, in dem Maschinen-Winkelbereich stattfindet, in dem Wechselspannungs-Halbwellen zum Laden des Energiespeicherelements induziert werden, stehen dem Steuerwerk Positionssignale unmittelbar um den Zündzeitpunkt zur Verfügung. Diese eröffnen Raum für neue Steuerungs- und Regelstrategien zur Zündungssteuerung bei Brennkraftmaschinen.

Nach einer besonderen Ausbildung kann die Beschaltung mit dem Differenzierglied so ausgelegt werden, daß das Energiespeicherelement nur so weit entladen wird, als die Entladung auf der Sekundärseite noch eine so hohe Spannung induziert, daß ein Funkenstrom aufrecht erhalten werden kann. Das Energiespeicherelement wird also nicht ganz entladen, so daß eine Vorladung verbleibt. Beim nächsten Ladevorgang der folgenden Maschinenumdrehung ergibt sich eine Aufladung auf eine um so höhere Spannung, wodurch die von der Sekundärspule an die Funkenstrecke abgegebene Energie gesteigert werden kann. Die Beschaltung des Betätigungseingangs des Zündschalters hat zweckmäßig Schwellwert-Entscheiderfunktionen, womit das Unterschreiten einer bestimmten Energie im Entladekreis detektiert und damit das Betätigen des Zündschalters abgebrochen werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Steuerwerk zur Ver-

kürzung des Entladevorgangs und der Funkenbrenndauer eingesetzt werden, indem während des Zündvorgangs mittels des Steuerwerks der Betätigungseingang des Zündschalters in seinem elektrischen Spannungs- bzw. Potentialniveau entsprechend verändert wird. Andererseits ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, daß das Steuerwerk bzw. der MikroController in Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Zündschalter zugunsten einer längeren Funken-Brenndauer ansteuert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen jeweils schematisch in:

Fig.1 in axialer Teil-Draufsicht die Ausführung des Magnetgenera-

tors mit Zündmodul Z1,

Fig.2 ein Blockschaltbild einer Ausführung des erfindungsgemäßen

Zündmoduls,

Fig.3 u. 4 jeweils elektrische Signalverläufe, aufgetragen über den

Drehwinkel des Polrads bzw. der Brennkraftmaschine,

Fig.5-1 Ob (Block)-Schaltbilder zu weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zündmoduls,
25

Fig.11 u. 12 elektrische Signalverläufe über die Zeit.

Gemäß Fig.1 ist ein Polrad P01 angeordnet und mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zur synchronen Drehung mit dieser verbunden. Im scheibenförmigen Polrad P01 ist im peripheren Bereich ein Dauermagnet MA1 mit Nordpol N und Südpol S eingelassen. Um die jeweiligen Polbereiche N, S herum sind magnetisch leitenden Polschuhe K1 angebracht. Gegenüber dem Umfang des Polra-

des &Rgr;01 befindet sich ein auf der Basis einer Kondensatorentladung arbeitendes Zündmodul Z1.

Nach Fig.2 weist es einen Spulensatz U7 auf, der u.a. zur Spannungsversorgung eines Mikrocontrollers U8 und zur Aufladung eines Zündkondensators U3 dient. Gemäß Fig.1 kann der Spulensatz U7 mit mehreren Spulen L1, L4 realisiert sein. Mittels eines magnetisierbaren Eisenkerns K2 wird der magnetische Fluß vom Dauermagneten MA1 über die Polschuhe K1 und den Eisenkern K2 durch diese Spulen L1, L4 gelenkt. Im Zündmodul Z1 befindet sich ferner ein Zündübertrager U2, der aus dem Eisenkern K3, der Primärspule L2 und der Sekundärspule L3 besteht. Der Zündübertrager U2 kann auf dem Eisenkern K2 des u.a. den Spulensatz U7 umfassenden Ladeteils LD mit angeordnet sein. Mit anderen Worten, der Eisenkern K2 gemäß Fig. 2 enspricht den in Fig. 2 symbolisch dargestellten Eisenkernen K2 des Spulensatzes U7 und K3 des Zündübertragers U2. Die komplette Elektronikbaugruppe U20 ist nach Fig. 1 im Zündmodul Z1 integriert. Sie besteht nach Fig.2 aus dem mit den Ladespulen L1, L4 verbundenen Gleichrichtern U5, U6, den mit diesen Spulen jeweils verbundenen Zündkondensator U3 und Zündschalter U4 (der den Entladestrom gegen Masse leitet), den zwischen Zündkondensator U3 und Zündtransformator U2 geschalteten Impulsformer U11 nebst ausgangsseitig angeschaltetem Verzögerungsglied U12 und dem Mikrocontroller U8, der eingangsseitig u.a. mit den Impulsformern U10, U11 und der Stromversorgung U9 und ausgangsseitig mit dem Betätigungseingang des Zündschalters U4 verbunden ist. Die weitere Impulsformerstufe U10 ist mit dem Lade-Spulensatz U7 eingangsseitig verbunden.

Wie in Fig.3 im Falle der Ein-Weg-Gleichrichtung veranschaulicht, ändert sich durch die Drehung des Polrades P01 der magnetische Fluß und induziert in den Spulen L1, L4 eine elektrische Spannung mit dem Signalverlauf S1 und den drei Halbwellen I, Il und III (vgl. Fig.3a). tp bezeichnet die Zeit für eine Umdrehung des Polrades, und P1 ... P7 markieren einzelne Drehstellungen des Polrades POL Die Signale S1.1 - S 1.4 und S 1.11 gemäß Fig.3b - f zeigen zu Impulsen geformte Positionssignale, abgeleitete aus den induzierten Spannungshalbwellen I, II, III. Diese Positionssignale werden vom Mikrocontroller U8 zu Zwecken der Steuerung

und Regelung der Zündung weiterverarbeitet. Das Signal S 4.1. gemäß Fig.3 g gibt den Verlauf am Verbindungsknoten zwischen dem Zündschalter U4 und dem Zündkondensator U3 wieder.

In Fig.4 ist eine Zwei-Weg-Gleichrichtung dargestellt, wobei Fig.2a - b die positiven Spannungshalbwellen I, III nebst daraus abgeleiteten, zu Impulsen geformten Positionssignalen wiedergeben. Fig.4e - 4i zeigen die in die positive Polarität transformierte, an sich negative Spannungshalbwelle nebst daraus abgeleiteten, zu Impulsen geformten Signalen S 3.1. - S 3.21. Fig.4k - m geben den Spannungsverlauf am Verbindungsknoten zwischen Ladekondensator U3 und Zündschalter U4 wieder.

Aus dem Spulensatz U7 wird über den Gleichrichter U5 der Zündkondensator U3 aufgeladen. Je nach Ausführung werden entweder bei Ein-Weg-Gleichrichtung die Halbwellen I und III oder alternativ nur die Halbwelle Il oder bei Zwei-WegGleichrichtung alle Halbwellen I - III zur Aufladung verwendet. Bei Verwendung einer Zwei-Weg-Gleichrichtung (vgl. Fig.4) liegen am Spulenanfang bzw. -ende die Signale S2 und S3 an. Die Spannungsversorgung für den MikroController U8 wird auf gleiche Weise erzeugt. Die pulsierende Gleichspannung nach dem Gleichrichter U6 wird vom Siebglied U9 gepuffert, geglättet, begrenzt und dem Mikrocontroller U8 zugeführt. Die Aufladung des Zündkondensators verläuft bei Ein-Weg-Gleichrichtung und Ausnutzung der Halbwelle Il entsprechend dem Signal S4.1 in Fig.3 g, bei Zwei-Weg-Gleichrichtung entsprechend dem Signal S4.0 in Fig.4 k. Mit dem Ansteuern des Zündschalters U4 wird der Zündkondensator U3, der parallel an die Primärspule des Zündübertragers U2 gelegt ist, nach Masse durchgeschaltet. Aufgrund des entstehenden Stromflusses entsteht in der Sekundärspule L3 ein Hochspannungspuls, welcher einen Funkenüberschlag an der Zündkerze ZK1 auslöst. Der Mikrocontroller U8 hat die Aufgabe, den Zündschalter U4 in der den jeweiligen Betriebsverhältnissen (z.B. Drehzahl) entsprechenden Winkelposition des Polrades P01 anzusteuern, was den jeweiligen Zündzeitpunkt ergibt. Die Information über die Winkelposition des Polrades P01, die Drehzahl, die Drehrichtung und die momentane Winkelgeschwindigkeit erhält die Steuerung aus den induzierten Wechselspannungen I - III der Spulen, vorzugsweise des

Ladespulensatzes U7. Zur Anpassung des Pegels dient der Impulsformer U10, der zwischen den Spulen und dem MikroController U8 zwischenzuschalten ist. Je nach Ausführung des Impulsformers U10 wird aus dem Ladespulensignal S1 (vgl. Fig.3a) bei Ein-Weg-Gleichrichtung) oder S2 und S3 (Fig.4a) und e) bei Zwei-Weg-Gleichrichtung) das Signal S1.x oder S2.x/S3.x an die Steuerung angelegt. Die Flanken dieser Signale kennzeichnen bestimmte Positionen der induzierten Spannung S1 und somit bestimmte Polradpositionen Px. Aus der zeitlichen Folge und den Abständen dieser Flanken stehen oben genannte Informationen den Mikrocontroller U8 zur Verfügung. Über den weiteren Impulsformer LM1, der eingangsseitig den Verbindungsknoten zwischen Zundkondensator U3 und Zündübertrager U2 abtastet, erhält der Mikrocontroller Informationen über den Ablauf des Entladevorgangs im Primärschwingkreis U2, U3.

Bei üblichen, programmierbaren Mikrocontrollem kann durch ein Signal (je nach Typ low- oder high-Signal) von extern der Programmzähler auf eine definierte Adresse gesetzt werden. An dieser Adresse wird die Routine für die Initialisierung bzw. das "Aufsetzen" des MikroControllers und seiner internen Software gesetzt. Weiterhin werden durch dieses Signal die Ein- und Ausgänge sowie interne Peripheriebausteine definiert gesetzt und gehalten. Diese Funktion kann durch (ggf.

gestörte) Software vom Mikrocontroller nicht unterbunden werden, d.h. selbst wenn der Mikrocontroller durch Störungen außer Tritt geraten ist, wird diese Funktion ausgeführt. Der Anschluß für dieses Signal wird üblicherweise mit "RESET" bezeichnet und dient im übrigen zum Initialisieren der Steuerung nach dem Aufbau der Versorgungsspannung.

Gemäß Fig.2 wird das Signal "RESET" über den Impulsformer LM1 als Folge des Ansteuems des Zündschalters U3 erzeugt. Mit dem Ende des Zündfunkens endet auch das "RESET"-Signal. Entsprechende Signale liegen an den Bauelementen des Entladestromkreises sowie an Spulen, die mit der Primärspule L2 magnetisch gekoppelt sind. Durch "RESET" aufgrund der Ansteuerung durch den Impulsformer LM1 werden die Ein- und Ausgänge des MikroControllers in einen definierten Zustand gesetzt und während der Dauer des Zündfunkens in diesem gehalten. Allerdings wird hierdurch auch das Ansteuersignal vom Mikrocontroller U8 zum

Zündschalter U4 beendet. Damit der Entladevorgang trotzdem weiter abläuft, sind Maßnahmen zu dessen Aufrechterhaltung notwendig (siehe unten). Mit dem Ende des RESET-Signals erfolgt eine Neuinitialisierung des MikroControllers U8, womit sichergestellt ist, daß dieser vor den Aktivitäten für die nächste Umdrehung (siehe Tabelle unten) sicher definiert arbeitet und somit jegliche aufgetretenen Störungen (im wesentlichen durch den davor liegenden Zündfunken) keine Auswirkungen auf die folgenden Umdrehungen haben. Gemäß Fig.2 ist am Ausgang des Impulsformers U11 zum Mikrocontroller U8 noch ein Verzögerungsglied U12, beispielsweise Kondensator, parallel geschaltet, wodurch das Andauern des RESET-Signals noch weiter verlängert werden kann.

Gemäß Fig.5 entsteht beim Durchschalten des Zündschalters U4 an dem Verbindungsknoten zwischen dem Zündschalter U4 und dem Zündkondensator U3 ein Spannungssprung (siehe Signal S4 an Position P2 in beispielsweise Fig.4k) von ca. 250 Volt auf 0 Volt. Über den Impulsformer U11 entsteht somit ein Low-Signal S4.01 (vgl. Fig.4l) am RESET-Pin des MikroControllers U8.

Gemäß Fig.2 entsteht am Primäranschluß des Zündübertragers U2 durch den aus Primärspule L2 und Zündkondensator U3 gebildeten Schwingkreis eine abklingende Wechselspannung. Von dieser gelangen die negativen Halbwellen über den Impulsformer U11, der gemäß Fig.2 in die Verbindung zwischen Zündkondensator U3 und Zündübertrager U2 eingefügt ist, auf den RESET-Eingang des Mikrocontrollers U8. Durch den nachgestalteten Kondensator U12 als Verzögerungsglied wird sichergestellt, daß das Signal am RESET-Eingang des Mikrocontrollers U8 während der Dauer des Zündfunkens aktiv bleibt und somit den Mikrocontroller in einem definierten Zustand hält. Somit beginnt die Neuinitialisierung des Mikrocontrollers erst sicher nach der Funkenbrenndauer. Diese Option läßt sich auch in der Ausführung nach Fig. 5 einsetzen.

Gemäß Fig.6 werden durch die Drehbewegung des Polrades P01 mit seinem Permanentmagneten MA1 in der Ladespule L1 und der gegebenenfalls vorhandenen Triggerspule L4 des Ladeteils Wechselspannungen S1 erzeugt, die innerhalb eines aufbautypischen Frequenzspektrums liegen. Durch die Entladung des

Zündkondensators U3 über die Primärspule L2 des Zündübertragers U2 entstehen höherfrequentere Wechselspannungen. Dies gilt vor allem für Zündsysteme, bei welchen die Lade- und Zündübertrager-Spulen auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet sind (vgl. Fig.1). Mittels eines einen Gleichrichter aufweisenden Hochpasses U11 werden diese höherfrequenten Wechselspannungen gemäß Fig.6 abgetrennt und gleichgerichtet dem RESETAnschluß des Mikrocontrollers 8 zugeführt. Durch das zusätzliche Verzögerungsglied U12, das mit dem Mikrocontroller U8 parallel am Ausgang des Hochpasses U11 angeschaltet ist, kann das RESET-Signal um die Dauer des Brenn- bzw. Zündvorgangs in der Zündkerze ZK1 verlängert werden, wobei das RESET-Signal aktiv gehalten ist. Die Initialisierung erfolgt somit sicher nach dem Ende des Zündvorganges.

Gemäß Fig.7 wird zur Ableitung des RESET-Signals für den Mikrocontroller U8 die induzierte Spannung vom Lade-Spulensatz U7 (Lade- oder Triggerspule L1, L4) verwendet. Der Eingang des Impulsformers 1111, der ausgangsseitig mit dem RESET-Eingang des Mikrocontrollers U8 verbunden ist, tastet diese Spannung durch Impulsformung ab. Die Verarbeitung kann, wie aus Fig.3f, Signal S1.11 oder Fig.4, Signale S 3.21, 3.3 ersichtlich, in der Impulsformung erfolgen. Gemäß Fig.7 und Ablaufbeispiel "a" gemäß weiter unten stehender Tabelle 1 gelangt die ansteigende Flanke der Halbwelle Il (Signal S1 in Fig.3a) über die Impulsformerstufe U11 als Signal S11 auf den RESET-Anschluß des Mikrocontrollers U8. In diesem Beispiel ist der RESET-Eingang bei High-Pegel aktiv. Somit dauert der RESET-Zustand von der Position P3 bis zur Position P4 (siehe Fig.3a oder 4a), und die Neuinitialisierung erfolgt unmittelbar nach Position P4. Das die Neuinitialisierung auslösende Ereignis ist also ein Spannungspuls, welcher vom Flußwechsel des Dauermagneten MA1 im rotierenden Polrad P01 periodisch pro Umdrehung nach dem Zündfunken und vor der nächsten Mikrocontroller-Aktivität im Spulensystem induziert wird.

Allerdings besteht bei dieser Neuinitialisierungsmethode die Gefahr, daß der Mikrocontroller aufgrund von Störungen vom Zündfunken bis zum Beginn der Neuinitialisierung Undefiniert arbeitet. Beispielsweise könnte er - unabhängig von der programmierten Software - den Zündschalter angesteuert halten, bis die Initialisie-

rung erfolgt. Hierdurch würde der Zündschalter länger als zur Zündung notwendig leiten und ein Teil der in der Ladespule in L1 induzierten Spannung würde durch den Zündschalter U4 kurzgeschlossen werden.

Zur Abhilfe wird gemäß Fig.8 eine Differenzierstufe U14 eingesetzt, die zwischen dem Zündschalter-Betätigungsausgang des Mikrocontrollers U8 und dem Betätigungseingang des Zündschalters U4 eingefügt ist. Die Innenschaltung mit Thyristor Thy, antiparalleler Diode D und Widerstand R142 ist in Fig.8 a wiedergegeben. Die Innenschaltung des Differenzierglieds U14 mit in Serie geschalteter Diode D140, mit Kondensator C140 und Widerstand R141 sowie dem weiteren Widerstand R140 zwischen Kondensator und Diode gegen Masse ist aus Fig.8 b ersichtlich. Mit dieser Schaltungsanordnung wird das Betätigungssignal des Mikrocontrollers U8 für den Zündschalter U4 auf die zur Entladung des Zündkondensators U3 notwendige Zeit begrenzt. Die Ansteuerzeit für den Zündschalter U4 läßt sich über die Ladezeit des Kondensators C140, beeinflußt von dem Serienwiderstand R141, anpassen. Um auch ein mehrfaches Ansteuern bis zur nächsten Initialisierung des Mikrocontrollers U8 zu verhindern, wird über den Quer-Widerstand R140 zur Masse eine langsame Entladung des Kondensators C140 eingestellt, in dem der Quer-Widerstand R140 sehr viel größer als der Serienwiderstand R141 dimensioniert wird. Die Entladezeit von dem Kondensator C140 wird so groß ausgelegt, daß dieser bis zur Initialisierung des Mikrocontrollers U8 nicht soweit entladen werden kann, als daß der Zündschalter U4 durch den Mikrocontroller U8 angesteuert werden könnte. Andererseits wird die Entladezeit von dem Kondensator C140 wiederum so kurz gehalten, daß selbst bei höchster Drehzahl ab Initialisierung des Mikrocontrollers bis zum folgenden Zündfunken dieser Kondensator C140 genügend entladen ist, damit MikroController U8 den Zündschalter U4 wieder sicher ansteuern kann. Die vor dem Knotenpunkt zwischen dem Kondensator C140 und dem Quer-Widerstand R140 eingefügte Diode D140, an die der Betätigungsausgang des Mikrocontrollers U8 unmittelbar anliegt, bietet Schutz davor, daß der Mikrocontroller bei einer eventuellen Fehlfunktion über seinen Ausgangstransistor den Quer-Widerstand R140 nach Masse kurzschließt und somit den langsamen Entladevorgang des Kondensators C140 verkürzt.

Da mit dem Ende des RESET-Signals die interne Peripherie des MikroControllers freigegeben wird, läuft gleichzeitig auch ein interner Zeitgeber an. Bei Verwendung eines Positionssignals zur Initialisierung kann somit gleichzeitig ein Hardware-Start der Drehzahlmessung vorgenommen werden, wie aus den anhand der Tabelle 1 dargestellten Ablaufbeispielen a, b, c hervorgeht.

Wie bereits eingangs angedeutet, liegt es im Rahmen der Erfindung, die Steuerungsaktivitäten des Mikrocontrollers U8 in einen störungsfreien Winkelbereich zu legen. Das bedeutet, daß die Funktionen des Mikrocontrollers außerhalb des Bereiches, in dem Störungen durch den Zündvorgang (Funkenüberschlag und Brenndauer) auftreten können, stattfinden. Damit lassen sich Störungen des Mikrocontrollers bei seinen Steuerungsaktivitäten verhindern. Das Verfahren läßt sich auch auf Mehrzylindermotoren übertragen. Hier ist im Ablauf zu berücksichtigen, daß bei Zündung weiterer Zylinder ebenfalls keine Mikrocontroller-Aktivitäten erfolgen, und nach einer Zündung eines benachbarten Zylinders ebenfalls eine Neu-Initialisierung erfolgt.

In der nachstehenden Tabelle 1 sind Beispiele für den Ablauf von Mikrocontroller-Aktivitäten innerhalb einer Umdrehung tp bei einem Ein-Zylinder- Motor dargestellt, wobei die Aktionen im Wesentlichen an bestimmte Winkelpositionen (P...) bzw. Winkelbereiche gebunden und einzelne Zeitpunkte (T...) zusammenfallen können, z.B. t3 = t5, t10 = t8 usw.:

•it. -&igr; ■··. ·:·■··

Tabelle 1: Ablauf während einer Umdrehung

Beispiel ->	t	a	b	C	d	e	Polradposition	P5	P5	P5	P1
Aktivität	1	P5	P1	P1	P1	P4
1	2	P1	P1	P1	P1	P4
2	3	P1	t5	t5	t5	t5
3	4	t5	t4	t4	t4	P4
4	5	t4	t4-P2	t4-P3	t4-P3	t4-P7
5	6	t4-P2	P2	P3	P3	P7
7	P2	t6	t6	t6	t6
8	t6	t8 + tx	t8 + tx	t8 + ty	t8 + ty
9	t8 + tx	P3.1	P4	t8 + ty	t8 + ty
10	P3	P3.2	P5	t10 + tz	t10 + tz
11	P4

1 Drehzahlmessung (t1-t2)

2 dann Verstellwinkelermittlung /

Verzögerungszeit ermitteln entsprechend Verstellkurve (t3-t4)

3 Verstellzeit ablaufen lassen,

wobei spätester Punkt für Verstellzeit = Fix Zündzeitpunkt (t7)

4 dann Entladeschalter ansteuern, als folge entsteht kurz darauf

der Zündfunke und die damit verbundenen Störsignale (t8-t9)

5 Initialisierung (vor Aktivitäten für nächste Umdrehung) (t10-t11)

tx Pulsbreite für Ansteuerung von Entladeschalter U4 ty Zeitverzug zwischen Beginn des Ansteuersignals von U8 (&mgr;&thgr;) an U4 (Entladeschalter) bis zum Anstehen des Signals am RESET-PIN von U8 (MC)
tz Impulsdauer des Signals am RESET-PIN

Gemäß Fig.9 ist das Zündmodul Z1 mit einem externen Stopschalter U13 versehen, der mit dem Betätigungseingang des Zündschalters U4 direkt verbunden ist. Der Stopschalter U13 wirkt also auf die Leistungselektronik und verhindert im geschlossenen Zustand das Erzeugen eines Zündfunkens, unabhängig davon, ob der Mikrocontroller U8 den Zündschalter U4 betätigt oder nicht. Trotz der in der Praxis auftretenden Störgrößen, symbolisiert durch die Verschmutzungs- und Übergangswiderstände RP und RS im Bereich des Stopschalters U13, läßt sich in Verbindung mit der geringen Impedanz des Verbindungsknotens zum Betätigungseingang des Zündschalters U4 erreichen, daß bei offenem Stopschalter U13 der Zündschalter vom Mikrocontroller U8 sicher angesteuert werden kann. Umgekehrt ist gewährleistet, daß trotz Ansteuerpuls von dem Mikrocontroller U8 bei geschlossenem Stopschalter der Zündschalter U4 nicht durchschaltet. Gemäß Fig.9 ist die Verbindungsleitung vom Stopschalter U13 über den Reihenwiderstand Rvs mit dem Betätigungsausgang des Mikrocontrollers U8 verbunden. Dessen Ausgänge sind robuster wie seine Eingänge gegenüber Spannungsspitzen. Der Betätigungseingang des Zündschalters U4 (Gate-Anschluß am Thyristor oder Triac) begrenzt zudem Spannungsspitzen am Stopschalteranschluß.

Bei einem Kondensator-Zündsystem mit Wechselstrom-Entladung wird die Energie vom Zündkondensator U3 gemäß Fig. 11, Signal S6 (Spannung an der Primärspule L2) und Signal S5 in Fig. 11 (Strom in der Primärspule L2) auf die magnetisch gekoppelte Sekundärspule L3 des Zündübertragers U2 übertragen. Üblicherweise erfolgt dies über mehrere Perioden tp2 des Signals S5 gemäß Fig. 11 eines gedämpften, sinusförmigen Wechselstromes. Bekannt ist die Verwendung eines Thyristors Thy mit Antiparalleldiode (vgl. Fig. 8a) als Zündschalter U4. Der Thyristor Thy leitet die negativen Wellen I, III, V von S5, die Antiparalleldiode D die positiven Halbwellen II, IV, Vl vom Signal S5. Einmal angesteuert, bleibt der Thyristor Thy auch nach Ende des Ansteuer- bzw. Betätigungssignals beispielsweise vom Mikrocontroller U8 selbsttätig leitend bis zum nächsten Nulldurchgang bzw. Polaritätswechsel des Stromes. Der Thyristor muß also zu Beginn jeder Periode tp2 mit einem Impuls aufs Neue eingeschaltet werden oder - wie an sich bekannt - mit einem Signal S7.1 (vgl. Fig.11) vom Mikrocontroller U8 während des Zündvorgangs durchgehend angesteuert sein. Bei Störbeeinflussung des Mikro-

controllers U8 aufgrund Funkenüberschlags an der Zündkerze, was beim Signal S7 im oder kurz nach dem Zeitbereich td2 (vgl. Fig.11) erfolgen kann, besteht die Gefahr des Abbruchs des Ansteuer- bzw. Betätigungssignals S7 aus dem Mikrocontroller U8. Es würde nur eine Periode tp2 lang Energie vom Primärkreis des Zündübertragers U2 in dessen Sekundärkreis übertragen werden und somit der Zündfunke nur für diese Zeit andauern, was zu einer unerwünschten Brenndauerverkürzung führt.

Zur Abhilfe ist gemäß Fig.10 der Entladekreis so ausgelegt bzw. beschaltet, daß mit einem kurzen Impuls vom Mikrocontroller U8 die Entladung des Zündkondensators U3 ausgelöst wird, und der Entladevorgang sich selbst aufrecht erhält, bis der Zündkondensator U3 entladen ist. Gemäß Fig.10a ist die Beschaltung des Zündschalters U4 an seinem Betätigungseingang (verbunden mit Betätigungsausgang des Mikrocontrollers U8) so ausgelegt, daß die angestoßene Wechselstrom-Entladung des Zündkondensators U3 über den Zündschalter U4 zu Beginn jeder Periode tp2 gemäß Fig.11 aufs Neue ausgelöst wird. Gemäß Fig.10a weist der Zündschalter U4 einen Thyristor Thy mit Antiparalleldiode D auf. Innerhalb jeder Periode tp2 der Wechselstrom-Entladung wird jeweils die erste Halbwelle I vom Thyristor Thy durchgeschaltet, während die zweite Halbwelle Il von der antiparallel zum Thyristor geschalteten Diode D geleitet wird. Die Ansteuerung bzw. Einschaltung des Thyristors Thy zu Beginn der jeweils ersten Halbwelle I, III, V jeder Periode tp2 erfolgt durch einen Kondensator, der die Anode des Thyristors Thy mit dessen Gate verbindet. Dieser Kondensator kann gemäß Fig. 10a extern als Bauelement C4110 zugeschaltet werden; bei entsprechender Auslegung genügt auch ein interner parasitärer Kondensator C4100 im Thyristor Thy (vgl. Fig. 10b). Nach Beginn des durch den Mikrocontroller U8 initierten Wechselstroms-Entladevorganges (vgl. in Fig.11 Position P2 und Ladespannung UL) entsteht bei Beginn jeder ersten negativen Halbwelle III, V jeder folgenden Periode tp2 an dem geöffneten Schalter U4 (Signal S4.11 in Fig.11) bzw. an der Anode des Thyristors Thy jeweils ein positiver Spannungs-Nadelimpuls IMP1, IMP2, IMP3. Diese steilen Spannungsimpulse verursachen über den als Differenzierglied wirkenden Koppelkondensator C4110 Stromimpulse IMP1.1, IMP2.1 und IMP3.1 (vgl. Signal S7.2 in Fig. 11 unten) am Steuereingang des Zündschalters U4 bzw. am Gate des Thyri-

• <

stors Thy. Also wird über diesen Koppelkondensator, dem bei Bedarf ein Reihenwiderstand R4110 zur Strombegrenzung zugeschaltet sein kann, der Thyristor bei einem positiven Spannungsimpuls mit jeder Periode tp2 der Wechselstrom-Entladung zu Beginn der ersten Halbwelle (Signal S5 III, V) eingeschaltet. Innerhalb der jeweils ersten negativen Halbwellen I, III, V bleibt der Thyristor also leitend. Die jeweils zweite Halbwelle II, IV, Vl wird von der antiparallel zum Thyristor Thy geschalteten Diode D geleitet. Beim Ladevorgang des Zündkondensators U3 durch die Ladespule L1 steigt die Spannung an der Anode des Thyristors Thy sehr viel langsamer an (siehe die positive Flanke im Signal S4.1 in Fig.3), so daß in diesem Fall der Strom durch den Koppelkondensator C4110 sehr viel geringer ist, und somit der Thyristor Thy nicht durchgegeschaltet wird. Da die Wechselstrom-Entladung im Primärkreis L2, U3, U4 gedämpft stattfindet, ist der erste Impuls Imp1 wesentlich größer als der zweite, und der zweite Impuls Imp2 wesentlich größer als der dritte Imp3. Denn bei der Wechselstromentladung fällt die im Schwingkreis U3, L2 vorhandene Energie von Periode zu Periode ab (gedämpfte Schwingung). Dies ist auf den Energieentzug mit dem Zündfunken zurückzuführen, der über die mit der Primärspule L2 gekoppelten Sekundärspule L3 stattfindet. Der Spannungspuls am Beginn jeder Entladeperiode tp2 wird also immer schwächer, somit auch der Stromimpuls Imp1.1, Imp2.1, Imp3.1 durch den Koppelkondensator C4110 oder C4100 zum Steuer- bzw. Betätigungseingang des Zündschalters U4. Je nach entsprechender Abstimmung oder Dimensionierung der Beschaltung gemäß Fig. 10 a und/oder Fig. 10 b wird der Thyristor Thy nicht mehr durchgeschaltet, wenn die Energie im Schwingkreis unter eine gewisse Schwelle gesunken ist. Dadurch wird der Schwingungsvorgang beendet, und die Restenergie liegt als Spannung am Zündkondensator U3 an. Im gezeichneten Beispiel in Fig.11 ist der Spannungsimpuls Imp3 zu gering. Deshalb fließt nur ein geringer Steuerstrom Imp3.1 durch den Koppelkondensator C4110, so daß der Thyristor Thy nicht durchschaltet. Die im Schwingkreis vorhandene Energie bleibt im Zündkondensator U3 gespeichert (Vorladung Uv als Signal S4.11 gemäß Fig. 11).

Im Rahmen der Steuerung durch den Mikrocontroller kann die Entladeenergie zugunsten einer höheren Sekundärspannung und einem verstärktem Funken-

strom oder zugunsten einer längeren Brenndauer verschoben werden. Dies erfolgt durch Umschalten des am Steuereingang des Zündschalters U4 angeschlossenen Ausgangs des MikroControllers U8 vom hochohmigen Zustand auf Masse. Dadurch kann ein Teil des Stromimpulses durch den Koppelkondensator C4110 gemäß Fig.10 a nach Masse abgeleitet werden. Folglich kann der notwendige Spannungshub, welcher am Zündschalter U4 auftreten muß, damit dieser bzw. der Thyristor Thy durchschaltet, vergrößert werden. So kann, wenn dieser Spannungshub nicht erreichbar ist, der Entladevorgang früher abgebrochen werden, wobei der Zündkondensator U3 nicht ganz entladen wird und die Funkenbrenndauer sich verkürzt. Die Restenergie bleibt als Vorladung im Zündkondensator U3 erhalten. Im nächsten Ladevorgang wird dieser auf eine noch höhere Spannung aufgeladen, wodurch auch die entsprechende Sekundärspannung erhöht ist. Bei bisher bekannten Zündsystemen sind die Parameter, Sekundärspannung und Brenndauer durch den Aufbau fest vorgegeben. Mit der Erfindung wird die Möglichkeit eröffnet, diese Parameter zu variieren.

Wenn nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Zündkondensator U3 in einem Winkelbereich (z.B. Polradposition P2 in Fig.3 oder 4) entladen wird, in welchem dieser von der Ladespule L1 zugleich aufgeladen wird, fließt außer dem Primärstrom (Signal S6 in Fig.11) der Strom S8.12 der Ladespule L1 (vgl. Fig.12 unten) über den Zündschalter U4 nach Masse. Der sich ergebende Summenstrom durch den Zündschalter U4 ist als Signal S7.12 in der Mitte in Fig. 12 dargestellt. Unterschreitet der Summenstrom die Null-Linie nicht mehr, bzw. findet kein Polaritätswechsel mehr statt (vgl. Signal S7.12, VII, VIII) bleibt der Zündschalter U4 bzw. dessen Thyristor Thy leitend. Also läßt sich die Energie aus der Ladehalbwelle, erzeugt durch die Ladespule L1 im Ladeteil, nicht mehr zur Ladung des Zündkondensators U3 nutzen (vgl.Kondensatorspannung S4.12 in Fig.12 oben).

Demgegenüber wird mit einer besonderen, erfindungsgemäßen Ausbildung Abhilfe geschaffen: Der Zündschalter U4wird nur eingeschaltet, solange ein bestimmter Grad an Energie im Primärschwingkreis L2, U3 nicht unterschritten wird, das heißt, solange ein bestimmter Primärstrompegel vorherrscht. Aufgrund des

differenzierenden Koppelkondensators C4110 von der Anode zum Gate des Thyristors wird dieser allerdings nur eingeschaltet, wenn der Entladestrom (Summe des Stromes von der Ladespule L1 und der Primärspule L2) den Nullpunkt mit ausreichender Steilheit unterfährt bzw. einem entsprechenden Polaritätswechsel unterliegt. Dies erfolgt im Beispiel nach Fig.12 beim Signal S7.13 beim Übergang von der negativen Halbwelle IV zur positiven Halbwelle V. Beim weiteren Polaritätswechsel V-Vl wird der Thyristor abgeschalten. Aufgrund spezifischer Auslegung des differenzierenden Koppelkondensators C4110 nebst zugehörigem Reihenwiderstand R4110 läßt sich erreichen, daß gemäß Signal S7.3 der Zündschalter U4 abgeschalten bleibt, so daß mit Ende der Halbwelle Vl der Strom gemäß Signal S7.13 in Fig. 12 unterbrochen bleibt. Ohne spezifische Auslegung des Differenziergliedes würde sich ein Stromverlauf nach Signal S7.12 ergeben, wobei mit Polaritätsübergang VI-VII der Zündschalter U4 bzw. der entsprechende Thyristor Thy wieder eingeschalten würde. Da der Strom-Nullpegel nicht mehr unterschritten wird, wie aus Signal S7.12 ersichtlich, fände ein Abschalten des Entladevorganges nicht statt. Die entsprechende Energie würde gleichsam vergeudet werden und nicht als Spannung für die nächste Zündung am Zündkondensator U3 zur Verfügung stehen (wie auch anhand Signal S4.12 in Fig.12 oben und des Ladespulenstroms S 8.12 durch den Zündschalter U4 in Fig.12 unten veranschaulicht). Demgegenüber wird gemäß Signalverlauf S 7.13 der Strom der Ladespule L1 nur während einer verhältnismäßig kurzen Wechselstrom-Entladung (ca. 50... 300ps) gegen Masse kurzgeschlossen. Mit Abschluß der letzten Schwingungshalbwelle Vl kann die Ladespule L1 noch innerhalb der gleichen, vom Polrad P01 induzierten Halbwelle I den Zündkondensator U3 nachladen. Dies ist in Fig. 12 oben beim Signal S 4.13 nach dem Impuls Imp3 veranschaulicht. Das Signal S 4.13 stellt eine gedehnte Darstellung des Signal S 4.0 in der Polradposition P2 gemäß Fig.4 dar. Das Signal S 4.01 stellt die Neuinitialisierung über den RESET-Eingang am Mikrocontroller U8 dar (Vergrößerung X S4.01). Das Signal S 4.0 gemäß Fig.4 stellt die Spannung am Zündschalter (Knoten zum Zündkondensator) dar, wobei im Bereich P2 - P3 der erfindungsgemäß erzeugte Anstieg ersichtlich ist.

\\Kirk\Ablage\Mandanten_P\0001\P1B68BGO.doc11.12.98 09:09

Claims

Schutzansprüche 1*b'is

1. Anordnung zum Zünden einer Brennkraftmaschine, mit einem Magnetgenerator (P01), der drehzahlabhängig Wechselspannungen (l-lll) induziert und dabei ein Energiespeicherelement (U3) lädt, und mit einem die Wechselspannungen (I, II, III) abtastenden, vorzugsweise programmierbaren Steuerwerk (U8) zum Betätigen eines das Energiespeicherelement (U3) über die Primärspule (L2) eines Zündübertragers (U2) entladenden Zündschalters (U4), in welchem Steuerwerk (U8) ein auf Störungen vom Entlade- und Zündvorgang eingerichtetes Sicherheitsmodul angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sicherheitsmodul zur Neuinitialisierung des Steuerwerks ein Rücksetzeingang zugeordnet ist, der mit einer vom Steuerwerk (U8) unabhängigen Auslöseeinrichtung (U11) verbunden ist, die zur Ansteuerung beziehungsweise Betätigung durch die Wechselspannungen (I-III), den Zündschalter (U4) und/oder durch den Entladevorgang des Energiespeicherelements (U3) ausgebildet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (U11) mit einem Impulsformer realisiert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer eingangsseitig mit einer Spule (L1 ,L4) verbunden ist, die in Wirkungsverbindung mit dem Magnetgenerator (P01) steht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (U11) mit einem Zeit- und/oder Verzögerungsglied (U12) realisiert oder verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung mit einem Hochpaß (U 110) gegebenenfalls mit nachgeschaltetem Gleichrichter realisiert ist, und der Hochpaß zum Ausfiltern der induzierten Wechsel-spannungen (l-lll) dimensioniert ist.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Steuerwerks (U8) und dem Betätigungseingang des Zündschalters (U4) ein Zeitglied (U14), beispielsweise Monoflop, angeordnet ist, das zur Ansteuerung des Zündschalters (U4) für einen Zeitraum ausgelegt ist, der der Entladezeit des Energiespeicherelements (U8) entspricht.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerwerk (U8) ein Initialisierungsflag derart ausgebildet ist, daß es mit jedem Zündvorgang setzbar und mit jeder Abfrage zurücksetzbar ist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Nutzaktivierung des Steuerwerks (U8) nur außerhalb des oder der Zündzeiträume und/oder unmittelbar nach Ende des oder der Zündvorgänge.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschalters (U4) einen Betätigungseingang aufweist, der während des Zündvorgangs mittels des Steuerwerks (U8) in seinem elektrischen Spannungs- beziehungsweise Potentialniveau veränderbar ist.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Steuerwerks (U8) derart, daß es den Zündschalter (U4) innerhalb eines Drehwinkelbereichs der Brennkraftmaschine ansteuert, in welchem die Lade-Wechselspannungen (l-lll) induziert werden, wobei unmittelbar nach Beginn des Zündvorganges das Steuerwerk (U8) sein Ansteuersignal wieder abschaltet.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Steuerwerks (U8) und/oder eine Schwellwertentscheider-Beschaltung (C4110,R4110) am Betätigungseingang des Zündschalters (U4) derart, daß der Zündvorgang mittels des Steuerwerks

3
(U8) und/oder zeitlich so gelegt und begrenzt ist, daß das

Energiespeicherelement (U3) nicht vollständig entladen und/oder gegebenenfalls von der Ladewechselspannung (l-lll) während und/oder nach dem Zünd- beziehungsweise Entladevorgang aufgeladen wird.
5

12. Anordnung insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Magnetgenerator (POI), der abhängig von der Maschinen-Drehstellung eine Lade-Wechselspannung (I - III) für ein Energiespeicherelement (U3) induziert, mit einem die Wechselspannungen (I, II, III) abtastenden Steuerwerk (U8) zum Betätigen eines das Energiespeicherelement (U3) über die Primärspule (L2) eines Zündtransformators (U2) entladenden Zündschalters (U4), und mit einer extern betätigbaren Stoppeinrichtung (U 13) zum Unterbinden der Zündung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppeinrichtung (U 13) direkt mit dem Zündschalter (U4) und/oder dem Energiespeicherelement (U3) in Wirkungsverbindung steht und gegebenenfalls das Steuerwerk (U8) aus dem Fehlen des Zündfunkens trotz Ansteuerung auf den &ldquor;Stop-Zustand" schließt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Stoppeinrichtung (U13) und der Zündschalter-Betätigungsausgang des Steuerwerks (U8) parallel mit dem Eingang des Zündschalters (U4) verbunden sind.

14. Anordnung insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Magnetgenerator (P01), der abhängig von der Maschinen-Drehstellung eine Lade-Wechselspannung (I - III) für ein Energiespeicherelement (U3) induziert, und mit einem die Wechselspannungen (I₁ II, III) abtastenden Steuerwerk (U8) zum Betätigen eines das Energiespeicherelement (U3) über die Primärspule (L2) eines Zündtransformators (U2) entladenden Zündschalters (U4), dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungseingang des Zündschalters (U4) über ein Differenzierglied (C4110,C4100) mit dem Entladestromkreis, insbesondere dem Energiespeicherelement (U3) verbunden ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, wobei der Zündschalter (U4) einen Thyristor (THY) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzierglied (C4110,C4100) die Anode des Thyristors (THY) mit dessen Betätigungs-

eingang beziehungsweise Gate verbindet. <

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzierglied (C4110) ein oder mehrere Elemente (R4110.R142) zur Begrenzung des Stromes zum Betätigungseingang und/oder zur Entladung eines als Differenzierglied ausgeführten Koppelkondensators (C4110) zugeschaltet ist.