DE4130013A1 - Direktfunkenzuendsystem mit einzelnen klopfueberwachungssensoren - Google Patents
Direktfunkenzuendsystem mit einzelnen klopfueberwachungssensorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Zündsysteme für Verbrennungsmaschinen,
und insbesondere Direktfunkenzündsysteme, welche einen Sensor
zur Feststellung des Auftretens eines Funkens aufweisen,
welcher von der dazugehörigen Zündkerze erzeugt wird.
Direktfunkenzündsysteme sind an sich bekannt, beispielsweise
aus US-PS 36 21 826, US-PS 43 82 430, US-PS 45 02 454 und US-
PS 48 25 844. Diese Direktfunkenzündsysteme (direct fire
ignition systems) haben eine Spulenanordnung, die direkt an
jeder Zündkerze der Maschine angeordnet ist. Die
Spulenanordnung wird durch einen elektrischen Impuls
vergleichsweise niedriger Spannung erregt und erzeugt eine
erforderlich hohe Spannung, die geeignet ist, die Erzeugung
eines elektrischen Funkens in dem Spalt zwischen den
Elektroden der Zündkerze zu bewirken. Die
Direktfunkenzündsysteme erzeugen die Hochspannung am Ort der
Zündkerze, wodurch das Erfordernis der Leitung hoher
Spannungen von einem Verteiler zur Zündkerze und die damit
verbundenen elektrischen Kurzschlußprobleme vermieden werden.
Aus der US-PS 40 90 125 ist ein Direktfunkenzündsystem
bekannt, bei welchem jede Spulenanordnung einen Funkensensor
aufweist, der indirekt mit der Sekundärspule oder dem Ausgang
des Hochspannungstransformators verbunden ist. Der Sensor
kann ein Sensorstab sein, der kapazitiv mit dem Ausgang des
Hochspannungstransformators gekoppelt ist, oder eine
induktive Sensorschleife oder -spule, die induktiv mit dem
Ausgang des Hochspannungstransformators verbunden ist. Das
Signal des Funkensensors wird an eine entfernt angeordnete
Detektorvorrichtung übertragen.
Ein alternatives Direktfunkenzündsystem mit einem auf jeder
Zündkerze montierten Hochspannungstransformator ist in der
US-PS 48 46 129 offenbart. Die Primärspule eines jeden
Hochspannungstransformators ist mit einem Schirm verbunden.
Die Schirme sind miteinander verbunden und über eine
gemeinsame Ferritperle geerdet, welche ein Signal erzeugt,
das anzeigt, daß ein Funken erzeugt wurde. Die Ferritperle
ist innerhalb des Treiberschaltkreises an einem von den
Hochspannungstransformatoren und den entsprechenden
Zündkerzen entfernten Ort angeordnet. Die US-PS offenbart
weiterhin die Erfassung einer Selbstzündung oder eines
Klopfens, in dem der Hochspannungstransformator erregt wird,
um eine Spannung zu erzeugen, welche unterhalb der
erforderlichen Zündspannung unter normalen
Betriebsbedingungen innerhalb des Zylinders liegt, jedoch
ausreicht, um einen Funken zu produzieren, wenn die
Bedingungen innerhalb des Zylinders zur Selbst- oder
Frühzündung des Kraftstoff-Luftgemisches führen, welche zur
Maschinensteuerung oder zu Diagnosezwecken verwendet werden
können.
Die Erfindung ist auf ein Direktfunkenzündsystem für
Verbrennungsmaschinen gerichtet, mit wenigstens einem
Zylinder, einer an dem wenigstens einen Zylinder angeordneten
Zündkerze und einem Maschinenkontrollcomputer, welcher für
die Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine verantwortlich
ist und ein Funkensignal zu einem berechneten Zeitpunkt
erzeugt, um die Zündung des Luft-Kraftstoffgemisches in dem
wenigstens einen Zylinder durch die angeordnete Zündkerze zu
optimieren. Das Direktfunkenzündsystem hat ein Zündmodul,
welches in Abhängigkeit von dem Zündsignal, welches von dem
Maschinensteuerungscomputer erzeugt wird, ein.
Zündtreiberimpulssignal erzeugt, wobei eine Spulenanordnung
direkt an der Zündkerze montiert ist. Die Spulenanordnung hat
eine Hochspannungsgeneratoreinrichtung zur Erzeugung einer
Hochspannung an der Zündkerze, die geeignet ist, um die
Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze unter normalen
Betriebsbedingungen der Maschine in Abhängigkeit von jedem
Zündtreiberimpulssignal zu bewirken, sowie eine
Funkensensorvorrichtung zur Erzeugung eines
Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit eines Signals
innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes, die in der
Hochspannungserzeugungseinrichtung induziert wird, wenn ein
Funken von der Zündkerze erzeugt wird. Das vorbestimmte
Frequenzband definiert eindeutig, daß ein Funken von der
Zündkerze erzeugt wurde.
Die wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zündsystem
bereitzustellen, welches keine Hochspannungsleitungen
zwischen einem Verteiler und einer Zündkerze aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zündsystem
bereitzustellen, bei welchem der Hochspannungstransformator
direkt am äußeren Ende einer Zündkerze angeordnet ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, das Auftreten eines Funkens, der
von der Zündkerze erzeugt wurde, zu erfassen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Erfassung
eines Hochfrequenzsignals in einem vorbestimmten Frequenzband
durchzuführen, um das Auftreten eines Funkens zu bestimmen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, festzustellen,
wenn die Bedingungen innerhalb des Maschinenzylinders zur
Frühzündung führen.
Weiterhin soll durch die Erfindung ermöglicht werden, eine
Hochspannung zu erzeugen, die niedriger als die für die
Erzeugung eines Funkens durch die Zündkerze unter normalen
Betriebsbedingungen innerhalb des Zylinders erforderliche
Spannung, jedoch ausreichend hoch, um einen Funken zu
erzeugen, wenn die Bedingungen innerhalb des Zylinders zur
Frühzündung oder zum Klopfen führen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das
Funkenbestätigungssignal zum Maschinensteuerungscomputer für
Diagnose- und Maschinensteuerungszwecke zuzuführen.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Hauptansprüche
gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Weitere Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches die Beziehungen der
Hauptkomponenten des Direktfunkenzündsystems
zueinander und zu den Zündkerzen der Maschine
zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Maschinenkopfes, welche
die Befestigung der Spulenanordnung an der
Zündkerze zeigt;
Fig. 3 eine Schnittansicht, die Details der
Spulenanordnung zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht der Spulenanordnung, die die
Anordnung der Anschlüsse in der elektrischen
Verbindung zeigt;
Fig. 5 ein Schaltkreis des elektrischen Kreises
innerhalb der Spulenanordnung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches Details des Zündmoduls
zeigt;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines Entnahmewerkzeugs für
eine Spulenanordnung;
Fig. 8 eine Seitenansicht des Entnahmewerkzeugs für eine
Spulenanordnung;
Fig. 9 eine teilgeschnittene Ansicht, die die Anordnung
des Entnahmewerkzeugs an der Spulenanordnung
zeigt; und
Fig. 10 einen Teil eines Schaltkreises für ein
alternatives Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Direktfunkenzündsystems
für eine Verbrennungsmaschine 10. Zu Erklärungszwecken weist
die Verbrennungsmaschine 10 beispielsweise vier nicht
gezeigte Zylinder auf, wobei jeder Zylinder seine eigene
Zündkerze 12 aufweist. Jeweils eine einzelne Spulenanordnung
14 ist auf jeder Zündkerze 12 befestigt und erzeugt eine
Hochspannung oder ein elektrisches Potential zwischen den
Elektroden der Zündkerze 12 unter der Steuerung eines
Zündmoduls 16. Die Auswahl der zu erregenden Zündkerze 12 und
die zeitliche Steuerung, wann die gewählte Zündkerze zu
erregen ist, werden durch einen Maschinensteuerungscomputer
18 über das Zündmodul 16 gesteuert. Der
Maschinensteuerungscomputer 18 ist von herkömmlicher Bauart,
wie er von der Kraftfahrzeugindustrie zur Steuerung des
Betriebs von Einspritzverbrennungsmaschinen verwendet wird.
Jede Spulenanordnung 14 ist von einem zylinderförmigen
Metallschirm 20 umgeben, welcher in gezeigter Weise an der
Maschine geerdet ist. Der Metallschirm 20 ist normalerweise
ein Teil der Maschine, wie sie vom Hersteller geliefert wird.
Der Metallschirm 20 wirkt mit einer konduktiven Elektrode
zusammen, welche innerhalb der entsprechenden Spulenanordnung
14 angeordnet ist, um einen Hochspannungskondensator mit den
Elektroden der Zündkerze 12 zu bilden, wie später noch
detailliert beschrieben wird. Die Spulenanordnung 14 umfaßt
einen Hochspannungsimpulstransformator zur Erzeugung einer
Hochspannung, die erforderlich ist, um die Erzeugung eines
elektrischen Funkens durch die Zündkerze 12 zu bewirken, und
einen Funkenerfassungsschaltkreis, welcher ein
Funkenbestätigungssignal erzeugt, zu jeder Zeit, zu der
tatsächlich ein Funken stattfindet. Das
Funkenbestätigungssignal wird zurück zu dem
Maschinensteuerungscomputer 18 über das Zündmodul 16
übertragen und kann zur Steuerung oder zu Diagnosezwecken
verwendet werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist jede Spulenanordnung 14 mit dem
Zündmodul 16 über drei nicht geschirmte Verbindungsdrähte 22,
24 und 26 verbunden. Da die von diesen drei Drähten geführte
Spannung vergleichsweise niedrig ist, ist die Möglichkeit des
elektrischen Kurzschlusses dieser drei Drähte signifikant
kleiner als die Möglichkeit eines elektrischen Kurzschlusses
von Hochspannungszündkabeln herkömmlicher
Kraftfahrzeugzündschaltkreise.
Fig. 2 zeigt die Details der Befestigung der Zündkerze 12,
der Spulenanordnung 14, und des Metallschirms 20 auf einem
Kopf 30 einer Verbrennungsmaschine mit obenliegender
Nockenwelle. Die Zündkerze ist über ein Gewinde in einer in
dem Kopf 30 angeordneten Gewindebohrung 28 aufgenommen und
erstreckt sich in die Verbrennungskammer 32. Die
Gewindebohrung 28 ist am Boden eines Bohrloches 34 zur
Aufnahme der Zündkerze 12 angeordnet. Der Metallschirm 20 hat
eine ringförmige Basis 36, welcher eine Öffnung aufweist, die
die Gewindebohrung 28 umfaßt. Die ringförmige Basis 36 ist
zwischen der Oberfläche des Kopfes 30 am Boden des Bohrloches
34 und einer Schulter, die wie gezeigt an der Zündkerze 12
ausgebildet ist, eingeklemmt. Alternativ kann das Ende des
Metallschirms 20 mit einem Gewinde versehen und über ein
Gewinde am Kopf der Maschine befestigt sein, anstatt von der
Zündkerze, wie in Fig. 2 gezeigt, eingeklemmt zu sein. Wie im
Stand der Technik bekannt, ist der Kopf 30 oberhalb des
Maschinenblockes (nicht gezeigt) befestigt und umfaßt die
Kopfbereiche der Zylinder.
Der Metallschirm 20 erstreckt sich durch eine Öffnung, die in
einer Ventilabdeckung 38 angeordnet ist, so daß die
Spulenanordnung 14 und die Zündkerze 12 am Kopf 30 befestigt
oder von diesem entfernt werden können, ohne daß die
Ventilabdeckung 38 entfernt werden muß. Eine elastische
ringförmige Dichtung 40 verhindert, daß Dreck in den Bereich
zwischen den Maschinenkopf. 30 und der Ventilabdeckung 38
eintritt oder Öl aus diesem heraustritt. Die Ventilabdeckung
38 ist auf dem Maschinenkopf 30 befestigt, in dem eine
Vielzahl von Befestigungselementen wie z. B. Bolzen 42
verwendet werden, die in zusammenpassenden Gewindebohrungen
im Maschinenkopf 30 aufgenommen sind.
Ein Ende der Spulenanordnung 14 weist eine Gummikappe auf,
welche den keramischen Anschlag der Zündkerze 12 dichtend
umfaßt, welcher ins Innere des Metallschirms 20 vorsteht. Ein
elektrischer Dreistift-Steckverbinder 86 (siehe Fig. 3), ein
Stecker, ist an dem anderen Ende der Spulenanordnung 14
angeordnet, an welchen ein passendes elektrisches
Verbindungselement 46, eine Steckdose, wie gezeigt befestigt
ist. Die Verbindungsdrähte 22, 24 und 26 sind zwischen dem
Verbindungselement 46 und dem Zündmodul 16 angeordnet.
Fig. 3 zeigt die konstruktiven Details der Spulenanordnung 14
relativ zur Zündkerze 12 und dem Metallschirm 20. Wie bereits
beschrieben, ist die Spulenanordnung 14 von dem Metallschirm
20 umgeben, welcher eine ringförmige Basis 36 aufweist, durch
welche ein Gewindebereich 48 der Zündkerze 12 hindurchragt.
Ein elektrischer Anschluß 50 der Zündkerze 12 ist mit einem
elastischen vorgespannten elektrischen Kontakt 52 verbunden,
welcher von einem Ende der Spulenanordnung 14 hervorsteht.
Der elektrische Kontakt 52 ist in einer Metallkappe 54
angeordnet und in Richtung der Zündkerze 12 durch eine
Schraubenfeder 56 vorgespannt. Die Metallkappe 54 ist mit dem
Ausgangsanschluß eines Hochspannungstransformators oder einer
Spule 58 und einer Metallelektrode 60 verbunden, welche auf
der inneren Oberfläche eines Plastikgehäuses 62 durch eine
axial angeordnete Leiterstange 64 ausgebildet ist. Die
Metallelektrode 60 bildet zusammen mit dem Metallschirm 20
einen Hochspannungskondensator 95, wie in Fig. 5 gezeigt,
welcher zwischen dem Hochspannungsausgang eines
Hochspannungstransformators 58 angeordnet und parallel zu den
Elektroden der Zündkerze 12 geerdet ist. Dieser
Hochspannungskondensator 95 hat üblicherweise eine Kapazität
von ca. 35 pF. Das Plastikgehäuse 62 weist einen sich axial
erstreckenden Vorsprung 66 auf, welcher die Metallkappe 54
umfaßt und lagert. Die Gummikappe 44, welche den
Keramikisolator 68 der Zündkerze 12 dichtend umgreift, ist an
dem axial verlaufenden Vorsprung 66 angeordnet und schirmt
den elektrischen Kontakt zwischen dem elektrischen Anschluß
50 und der Zündkerze 12, und den elektrischen Kontakt 52 von
Dreck und Feuchtigkeit ab. Der axial verlaufende Vorsprung 66
hat eine ringförmige Ausnehmung 70, welche verschließend
einen passenden ringförmigen Vorsprung 72 aufnimmt, der am
Ende der Gummikappe 44 angeordnet ist, um die Gummikappe 44
mit dem Plastikgehäuse 62 zu verbinden.
Der Hochspannungsumformer 58 hat eine Primärspule 92 und eine
Hochspannungssekundärspule 94, wie in Fig. 5 gezeigt. Die
Enden der Primärspule 92 sind an den Anschlußstiften 74 und
76 befestigt, welche in einer Verschlußkappe 78 angeordnet
sind. Ein Ende der Sekundärspule 94 ist über den Metallschirm
20 geerdet, und das andere Ende der Sekundärspule 94 ist mit
dem elektrischen Anschluß 50 der Zündkerze 12 über die
Leiterstange 64, die Metallkappe 54, und einen elektrischen
Kontakt 52 verbunden.
Eine Sensorschaltkreisplatine 80 ist in dem Plastikgehäuse 62
neben der Verschlußkappe 78 befestigt, welche das
Plastikgehäuse 62 an dem axial sich erstreckenden Vorsprung
66 entgegenliegenden Ende umschließt. Ein Sensorschaltkreis
82, in Fig. 5 gezeigt, ist auf der Sensorschaltkreisplatine
80 angeordnet. Der Ausgang des Sensorschaltkreises 82 ist
über einen Anschlußstift 84 angeschlossen. Der äußere Bereich
der Verschlußkappe 78 ist geformt, um den elektrischen
Steckverbinder 86 zu bilden, welcher mit dem
Verbindungselement 46 zusammenpaßt, wie in Fig. 9 gezeigt.
Der elektrische Steckverbinder 86 hat eine im wesentlichen
rechteckige Form, wie in Fig. 4 gezeigt, und weist zwei Nasen
88 auf, welche mit passenden Bereichen des
Verbindungselements 46 zusammenwirken, um auf dem Ende der
Spulenanordnung 14 befestigt zu werden.
In vorteilhafter Weise sind an der äußeren Oberfläche der
Spulenanordnung 14 ein oder mehrere Federfinger 90
angeordnet, wie am besten in Fig. 2 gezeigt, welche erdend mit
dem Metallschirm 20 zusammenwirken. Die Federfinger 90 sind
elektrisch leitend und stellen innerhalb der Spulenanordnung
14 eine elektrische Erdung für die Sekundärspule 94 und den
Sensorschaltkreis 82 bereit.
Die Details des elektrischen Schaltkreises innerhalb der
Spulenanordnung 14 sind in Fig. 5 gezeigt. Wie bereits
angedeutet, umfaßt die Spulenanordnung 14 den
Hochspannungstransformator 48, welcher eine Primärspule 92,
verbunden mit den Anschlußstiften 74, 76 des Steckverbinders
86, und die Sekundärspule 94 aufweißt, die mit einem Ende
geerdet und mit dem anderen Ende mit dem elektrischen
Anschluß der Zündkerze 12 verbunden ist.
Der Kondensator 95, der zwischen der Metallelektrode 60
innerhalb der Spulenanordnung 14 und dem Metallschirm 20
gebildet ist, ist zwischen dem Ende der Sekundärspule 92,
welches mit der Zündkerze 12 verbunden ist, und der Erde, wie
oben beschrieben, verbunden.
Der Sensorschaltkreis 82 besteht aus einem Koppelkondensator
96, dessen eine Elektrode mit einem Ende der Primärspule 92,
und dessen anderes Ende mit einer Verbindung zwischen einem
Widerstand 98 und einer Spule 100 verbunden ist. Das
entgegengesetzte Ende des Widerstands 98 ist geerdet,
während das entgegengesetzte Ende der Spule 100 mit einer
Elektrode eines Kondensators 102 verbunden ist. Die Spule 100
und der Kondensator 102 bilden einen Hochfrequenzfilter,
welcher die Niederfrequenzsignale blockiert, welche während
des Ladens der Primärspule 92 erzeugt werden, und die
Hochfrequenzsignale durchläßt, welche von der Primärspule 92
erzeugt werden, wenn die Zündkerze 12 einen Funken erzeugt.
Diese Frequenzauflösung beugt der Erzeugung von falschen
Funkenbestätigungssignalen während des Ladens der Primärspule
92 vor.
Die andere Elektrode des Kondensators 102 ist mit der Kathode
einer Diode 104, der Anode einer Diode 106 und über einen
Widerstand 108 mit der Erde verbunden. Die Anode der Diode
104 ist geerdet und die Kathode der Diode 106 ist mit dem
Gate eines Feldeffekttransistors (FET) 110 verbunden und über
einen Kondensator 112, einen Widerstand 114 und einer
Zehnerdiode 116 geerdet. Die Source des FET 110 ist geerdet,
während der Drainanschluß mit dem Anschlußstift 84 des
Steckverbinders 86 der Spulenanordnung 114 verbunden und über
eine Zehnerdiode 118 geerdet ist.
Der Anschlußstift 84 ist mit der Basis eines Transistors 120
über einen Widerstand 122 im Zündmodul 16 wie gezeigt
verbunden. Der Transistor 120 und der Widerstand 122 bilden
einen Trennverstärker, welcher Teil eines
Sensorausgangpuffers 146 des Zündmoduls 16 ist, wie in Fig. 6
gezeigt. Im Betrieb wird ein 250 V-Impuls an der Primärspule
92 des Hochspannungstransformators 58 angelegt, welcher eine
Hochspannung einer Sekundärspule 94 induziert. Die
Hochspannung an der Sekundärspule 94 wächst sehr schnell, bis
ein Funke zwischen den Elektroden der Zündkerze 12 erzeugt
wird. Wenn ein Funke erzeugt ist, wird die in der
Sekundärspule 94 gespeicherte Energie rasch entladen, was
seinerseits ein Hochfrequenzsignal an der Primärspule 92
induziert. Der Koppelkondensator 96, der mit der Primärspule
92 verbunden ist, koppelt dieses Hochfrequenzsignal über den
Widerstand 98 mit der Erde. Ein dem von der Primärspule 92
induzierten Hochfrequenzsignal entsprechendes Signal wird
somit durch den Widerstand 98 erzeugt. Die Spule 100 und der
Kondensator 102 bilden einen Abstimmkreis, welcher auf das
Frequenzband des Hochfrequenzsignals, welches in der
Primärspule 92 in Abhängigkeit von einem von der Zündkerze 12
erzeugten Funken erzeugt wird, abgestimmt ist. Der
Abstimmkreis blockt oder reduziert signifikant und effektiv
die Signale, welche Freqenzen aufweisen, die größer oder
kleiner als das Frequenzband sind, auf welches die Spule 100
und der Kondensator 102 abgestimmt sind. Der Kondensator 102,
die Diode 104 und die Diode 106 führen die Gleichrichtung und
Spannungsverdopplung des Hochfrequenzsignals durch, welches
durch die Spule 100 und den Kondensator 102 passiert ist. Der
Kondensator 112 und der Widerstand 114 bilden einen RC-
Schaltkreis, um die Dauer des durch die Diode 106 gelaufenen
Signals zu verlängern. Die am Widerstand 114 erzeugte
Spannung spannt den FET 110 in einen leitfähigen Status vor.
Die Zehnerdiode 116 begrenzt die Maximumspannung, die an das
Gate des FET 110 angelegt ist und steuert effektiv die
Zeitdauer, in welcher der FET 110 im leitfähigen Zustand nach
dem Ende des Funkens verbleibt, unabhängig von der Größe des
an der Primärspule 92 durch die Entladung der Sekundärspule
94 erzeugten Signals. In vorteilhafter Weise wird der FET 110
in den leitfähigen Status für ca. 50 µs versetzt. Die
Zehnerdiode 118 schützt den FET 110 vor induktiven
Spannungsrückflußspitzen, welche in dem Draht, der die
Spulenanordnung 14 mit dem Zündmodul 16 verbindet, induziert
werden können, und schützt den FET 110 vor statischer Ladung,
die in dem Draht entwickelt werden kann, der am Anschlußstift
84 angeschlossen ist, wenn dieser nicht mit dem Zündmodul 16
verbunden ist.
Der leitfähige Status des FET 110 versetzt den Transistor 120
im Zündmodul 16 in einen leitfähigen Status. In diesem
leitfähigen Status erzeugt der Transistor 120 ein 50 µs
dauerndes Funkenbestätigungssignal in dem Zündmodul 16, was
anzeigt, daß ein Funken von der Zündkerze 12 erzeugt wurde.
Dieses Funkenbestätigungsignal wird zwangsläufig an den
Maschinensteuerungscomputer 18 zur Steuerung und zu
Diagnosezwecken, wie oben beschrieben, übertragen.
Obwohl im bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Sensorschaltkreis 82 eine Spule 100 und einen Kondensator 102
zur Bildung eines abgestimmten Hochfrequenzfilters verwendet,
ist für den Fachmann offensichtlich, daß die Spule 100 durch
einen Widerstand ersetzt werden kann, welcher in Verbindung
mit einem Kondensator 102 ein Hochpaß-RC-Filternetz bildet,
welches funktionsmäßig zu dem in Fig. 5 gezeigten
Hochfrequenzfilter äquivalent ist.
Eine weitere Ausführungsform eines Sensorschaltkreises 82 ist
in Fig. 10 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel eines
Sensorschaltkreises ist der Koppelkondensator 96 durch ein
RF-Signalerfassungselement 97, wie beispielsweise einem
Metallstreifen oder einer Metallstange, die innerhalb oder
nahe zum Hochspannungstransformator 58 angeordnet sind,
ersetzt. Das Erfassungselement 97 ist elektrisch von der
Primär- und der Sekundärspule 92, 94 isoliert, d. h.
entsprechend von dem Hochspannungstransformator 58, und
stellt funktional eine Antenne dar, die auf die RF-Signale
reagiert, die in dem Hochspannungstransformator durch einen
Funken erzeugende Zündkerze 12 induziert werden. Das
Signalerfassungselement 97 ist direkt an die Verbindung
zwischen dem Widerstand 98 und der Spule 100 angeschlossen.
Wie in dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, bildet
die Spule 100 in Verbindung mit dem Kondensator 102 einen
Hochfrequenzfilter, welcher die niederen RF-Frequenzsignale
abblockt, die während des Ladens der Primärspule 92 erzeugt
werden, jedoch die Hochfrequenzsignal zu dem Transistor 110
durchläßt, die in dem Hochspannungstransformator 58 induziert
werden, wenn ein Funken von der entsprechenden Zündkerze
erzeugt wurde. Wie mit Bezug zu Fig. 5 diskutiert wurde, kann
der Hochfrequenzfilter, der aus einer Spule 100 und einem
Kondensator 102 besteht, durch ein Hochfrequenz-RC-Filternetz
ersetzt werden.
Der Rest des nicht gezeigten Sensorschaltkreises besteht aus
dem FET-Transistor 110, dem Kondensator 112, dem Widerstand
114 und Zehnerdioden 116 und 118, wie in Fig. 5 gezeigt. Der
Betrieb des in Fig. 10 gezeigten Sensorschaltkreises ist im
wesentlichen identisch zu dem Betrieb des in Fig. 5 gezeigten
Sensorschaltkreises 82. Wiederum ist das Schlüsselelement des
in Fig. 10 gezeigten Sensorschaltkreises der
Hochfrequenzfilter, welcher zwischen den RF-Signalen, die in
dem Hochfrequenztransformator als Ergebnis eines von der
Zündkerze erzeugten Funkens induziert werden, und den
niederen RF-Frequenzsignalen, die in dem
Hochfrequenztransformator durch andere Quellen induziert
werden, unterscheidet.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches Details des Zündmoduls
16 zeigt. Das Zündmodul 16 hat die Fähigkeit, ein
Zündtreiberimpulssignal oder ein Klopftestsignal zu erzeugen.
Das Zündtreiberimpulssignal hat eine Pulsbreite oder eine
Pulsdauer, die geeignet ist, daß der
Hochfrequenztransformator 58 eine Spannung erzeugt, welche
die Erzeugung eines Funkens durch die Zündkerze 12 bewirkt.
Das Klopftestsignal hat eine Dauer, die so gewählt ist, daß
der Hochspannungstransformator 58 ein Hochspannungstestsignal
an die Zündkerzenelektroden abgibt, welche kleiner ist als
die Spannung, die zur Erzeugung eines Funkens unter normalen
Betriebsbedingungen der Maschine erforderlich ist. Im Falle
einer Selbst- oder Frühzündung, allgemein als
Maschinenklopfen bezeichnet, werden innerhalb des Zylinders
Ionen erzeugt, welche den Widerstand zwischen den Elektroden
der Zündkerze 12 verringern. Daher wird die Zündkerze 12
einen Funken aufgrund des Hochspannungstestsignals erzeugen,
wenn innerhalb des Maschinenzylinders die Bedingungen zu
Selbst- oder Frühzündung führen. Aufgrund eines erzeugten
Funkens wird der Sensorschaltkreis 82 ein
Funkenbestätigungssignal erzeugen, welches zum
Maschinensteuerungscomputer 18 zur Steuerung oder zu
Diagnosezwecken geführt wird. Wie bereits bemerkt, wird durch
die Zündkerze 12 aufgrund des Hochspannungstestsignals kein
Funke erzeugt, wenn die Bedingungen in dem Zylinder nicht zur
Selbst- oder Frühzündung führen.
Gemäß Fig. 6 weist das Zündmodul 16 einen
Zylinderauswahlschaltkreis 124, welcher das vom
Maschinensteuerungscomputer 18 erzeugte Signal decodiert, um
die zu zündende Zündkerze 12 anzuzeigen. Der
Zylinderauswahlschaltkreis 124 weist eine Vielzahl von
Ausgängen auf, welche mit einem Schalter 126 verbunden sind.
Jeder Ausgang ist mit einer Zündkerze 12 verbunden. Der
Zylinderauswahlschaltkreis 124 erzeugt ein Signal an dem
Ausgang, welcher der aufgrund des vom
Maschinensteuerungscomputer 18 erhaltenen kodierten Signals
identifizierten Zündkerze 12 entspricht. Der Schalter 126
speichert das vom Zylinderauswahlschaltkreis 124 erzeugte
Signal und initialisiert einen speziellen Pufferverstärker in
einem Ausgangspufferschaltkreis 128. Der
Ausgangspufferschaltkreis 128 hat einen separaten
Pufferverstärker in Verbindung mit jeder Zündkerze 12. Der
initialisierte Pufferverstärker überträgt einen empfangenen
Zündimpuls an einen entsprechenden Spulentreiberverstärker in
einem Spulentreiberschaltkreis 130. Der
Spulentreiberschaltkreis 130 hat einen separaten
Spulentreiberverstärker für jede Zündkerze 12, welcher mit
der Primärspule 92 des Hochspannungstransformators 58 der
entsprechenden Spulenanordnung 14 verbunden ist. Die
Spulentreiberverstärker empfangen die Elektrizität von 250 V
von einer Stromversorgung 132 und erzeugen einen 250 V-
Zündtreiberimpuls, welcher an die Primärspule 92 des
entsprechenden Hochspannungstransformators 58, wie mit Bezug
auf Fig. 5 erläutert, angelegt wird. Die Zündtreiberimpulse
werden von einem monostabilen Flip-Flop 134 (Multivibrator),
und die Klopftestimpulse von einem monostabilen Flip-Flop 136
erzeugt. Ein Modusauswahlschaltkreis 138 aktiviert entweder
das Flip-Flop 134 oder 136 in Abhängigkeit von einem von dem
Maschinensteuerungscomputer 18 erzeugten Modussignal und
einem Aktivierungssignal, welches von dem Q-Ausgang eines RS-
Flip-Flops 140 empfangen wird. Der Modusauswahlschaltkreis
138 stellt fest, welches Flip-Flop 134 oder 136 zu aktivieren
ist und das Aktivierungssignal initiiert die Erzeugung eines
Zündtreiberimpulses oder eines Klopftestimpulses durch das
entsprechende Flip-Flop 134 oder 136. Das RS-Flip-Flop 140
erzeugt das Aktivierungssignal an seinem Q-Ausgang in
Abhängigkeit vom Empfang eines Zündungssignals, welches von
dem Maschinensteuerungscomputer 18 an dessen SET-Eingang
erzeugt wird. Wie im Stand der Technik bekannt ist, kann der
Maschinensteuerungscomputer 18 aus vorbestimmten
Maschinenbetriebsparametern, wie Maschinenlast,
Maschinengeschwindigkeit und Maschinentemperatur sehr präzise
den Zeitpunkt berechnen, zu welchem die Zündkerze 12 gezündet
werden soll.
Das monostabile Flip-Flop 134 erzeugt ein
Zündtreiberimpulssignal mit einer Impulsbreite oder -dauer,
die geeignet ist, dem Hochspannungstransformator 58 die
Erzeugung einer ausreichenden Spannung zu ermöglichen, so daß
die Zündkerze 12 einen Zündfunken unter normalen
Betriebsbedingungen innerhalb des Zylinders erzeugt. In
vorteilhafter Weise sollte die Pulsbreite des
Zündtreiberimpulssignals im Bereich zwischen 4 bis 5
Mikrosekunden liegen. Das monostabile Flip-Flop 136 erzeugt
ein Klopftestimpulssignal mit einer sehr viel kürzeren
Pulsbreite, die so gewählt ist, daß der
Hochspannungstransformator 58 eine Spannungsspitze erzeugt,
welche unterhalb der Spannung liegt, die erforderlich ist,
damit die Zündkerze 12 einen Funken unter normalen
Betriebsbedingungen innerhalb des Zylinders produziert, die
jedoch ausreichend hoch ist, so daß ein Funke erzeugt wird,
wenn die Bedingungen innerhalb des Zylinders zu Selbst- oder
Frühzündung führen. In vorteilhafter Weise sollte die
Pulsbreite des Klopftestimpulses im Bereich von 0,3 bis 0,7 µs
liegen.
Der von dem monostabilen Flip-Flop 134 erzeugte
Zündtreiberimpuls, oder der von dem monostabilen Flip-Flop
136 erzeugte Klopftestimpuls werden zu dem
Spulentreiberverstärker in dem Spulentreiberschaltkreis 130
über ein Oder-Gatter und den aktivierten
Ausgangspufferverstärker des Ausgangspufferschaltkreises 128
geleitet. Das Zündtreiberimpulssignal oder das
Klopftestsignal werden also zu einem Rückstellogikschaltkreis
144 übertragen, welcher anzeigt, daß ein
Zündtreiberimpulssignal erzeugt wurde. Der
Rückstellogikschaltkreis 144 erzeugt in Abhängigkeit von dem
Ende des Zündtreiberimpulssignals oder des Klopftestsignals
ein Rückstellsignal, welches an den Reset-Eingang des RS-
Flip-Flops 140 angelegt wird. Dieses Rückstellsignal stellt
das RS-Flip-Flop 140 zurück, wodurch das Aktivierungssignal,
welches an dessen Q-Ausgang erzeugt wird, beendet, und der
Erzeugung eines folgenden Zündtreiberimpulssignales oder
Klopftestsignales durch die Flip-Flops 134 oder 136
entgegengewirkt wird, bis der Maschinensteuerungscomputer 18
das nächste Zündungssignal erzeugt.
Der Ausgang des Sensorschaltkreises 82, welcher in jeder
Spulenanordnung 14 angeordnet ist, wird von dem
Sensorausgangspuffer 146 empfangen, wie bereits ausgeführt.
Der Sensorausgangspuffer 146 hat eine Vielzahl von
Pufferverstärkern, wie beispielsweise den Transistor 120 und
den dazugehörigen in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis. Der
Sensorausgangspuffer 146 hat einen Pufferverstärker, der mit
jeder Spulenanordnung 14 zusammenwirkt. Der Ausgang des
Sensorausgangspuffers 146 wird direkt zu dem
Rückstellogikschaltkreis 144 und über einen Verstärker 148
zum Maschinensteuerungscomputer 18 übertragen. Der Ausgang
des Verstärkers 148 ist ein Funkenbestätigungssignal, welches
dem Maschinensteuerungscomputer 18 anzeigt, daß ein Funken
von der Zündkerze 12 erzeugt wurde. Das
Funkenbestätigungssignal kann von dem
Maschinensteuerungscomputer 18 zur Steuerung oder zu
Diagnosezwecken verwendet werden. Da das Modussignal von dem
Maschinensteuerungscomputer 18 erzeugt wird, weiß dieser, ob
die Zündkerze 12 infolge eines Zündtreiberimpulssignals oder
eines Klopftestsignals gezündet hat.
Das Ausgangssignal, welches von dem Sensorausgangspuffer 146
erzeugt wird, aktiviert weiterhin den
Rückstellogikschaltkreis 144, um ein Rückstellsignal zu
erzeugen, welches den RS-Flip-Flop 140 rückstellt. Auf diese
Weise kann das RS-Flip-Flop 140 in Abhängigkeit von der
Erfassung der Erzeugung eines Funkens oder in Abhängigkeit
von dem Ende eines Zündtreiberimpulssignals oder eines
Klopftestsignals rückgestellt werden.
Das Zündmodul 16 kann sowohl in einem Ein- als auch in einem
Mehrschlagmodus betrieben werden. In dem Einschlagmoduls wird
ein einzelnes Zündungssignal für jede Zündkerze 12 während
eines Betriebszyklus der Maschine erzeugt. In dem
Mehrschlagmodus wird, wie bekannt, der
Maschinensteuerungscomputer 18 zwei oder mehr Zündungssignale
in schneller Folge während jedes Verbrennungszyklus für jeden
Zylinder erzeugen. Dies bewirkt Mehrfachzündung der Zündkerze
während des Verbrennungszyklus eines jeden Zylinders, was die
Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches und die Effizienz
der Maschine verbessert.
In dem Klopferfassungsbetriebsmodus, in welchem der
monostabile Multivibrator 136 einen Klopftestimpuls erzeugt,
kann der Maschinensteuerungscomputer 18 ein einzelnes
Zündungssignal für jede Zündkerze 12 während eines
Betriebszyklus der Maschine erzeugen. Es ist jedoch
vorteilhaft, daß mehrere Klopftestimpulse während eines
Verbrennungszyklus eines jeden Zylinders erzeugt werden. Dies
ermöglicht die Erfassung von Selbst- oder
Frühzündungsbedingungen in dem Zylinder zu verschiedenen
Zeiten während des Verbrennungszyklusses.
Die Details des Verbindungselements 46 sind in den Fig. 7 bis
9 gezeigt. Das Verbindungselement hat einen zentralen
Körperbereich 152, von welchem ein Steckdosenbereich 154
hervorsteht. Der Steckdosenbereich 154 wird in den
elektrischen Steckverbinder 86 aufgenommen. Die Steckhülsen
156, welche mit dem Steckdosenbereich 154 verbunden sind,
weisen eine Vielzahl von Anschlußstifte 74, 76 und 84 auf,
wenn der Steckdosenbereich in den Steckverbinder 86, wie in
Fig. 9 gezeigt, eingesteckt ist. Die Steckhülsen 156 sind
entsprechend mit den Verbindungsdrähten 22, 24 und 26
verbunden, welche die Spulenanordnung 14 mit dem Zündmodul
16, wie in Fig. 1 gezeigt, verbinden. Ein Abziehring 158 ist
einstückig mit dem zentralen Körperbereich 152 des
Verbindungselements 46 ausgebildet. Der Abziehring 158 hat
eine Öffnung 160, durch welche ein Finger eingesetzt werden
kann, um die Spulenanordnung von der Metallhülse abzuziehen.
Ein Paar flexibler Sicherungszungen 162 sind einstückig mit
dem zentralen Körperbereich 152 an entgegengesetzten Seiten
des Steckdosenbereiches 154 ausgebildet. Jede Sicherungszunge
162 hat eine rechteckige Durchgangsöffnung 164, wie in Fig. 8
gezeigt. Diese rechteckigen Öffnungen 164 nehmen die Nasen 88
auf, die an den äußeren Oberflächen des Steckverbinders 86
ausgebildet sind, wenn der Steckdosenbereich 154 des
Verbindungselementes 46 in den elektrischen Steckverbinder 86
eingesetzt ist, wie in Fig. 9 gezeigt. In diesem Status sind
die rechteckigen Durchgangsöffnungen 164 der Sicherungszungen
162 in Verbindung mit den Nasen 88 und sichern das
Verbindungselement 46 in dem Steckverbinder 86 und
ermöglichen, daß die Spulenanordnung 14 von dem Metallschirm
20 durch Ziehen an dem Abziehring 158 entfernt wird.
Nachdem die Spulenanordnung 14 von dem Metallschirm 20
entfernt ist, kann das Verbindungselement 46 von der
Spulenanordnung 14 abgenommen werden, indem die
Sicherungszungen 162 gebogen werden, bis die rechteckigen
Öffnungen 164 frei von den Nasen 88 sind. Der Abziehring 158
stellt eine einfache und bequeme Vorrichtung zur Entfernung
der Spulenanordnung 14 von dem Metallschirm 20 dar.
Claims (52)
1. Direktfunkenzündsystem für eine Verbrennungsmaschine
mit wenigstens einem Zylinder, einer an dem wenigstens
einen Zylinder angeordnete Zündkerze, um ein Luft-
Kraftstoffgemisch innerhalb des Zylinders zu zünden,
und einem Maschinensteuerungscomputer, der in
Abhängigkeit der Betriebsparameter der
Verbrennungsmaschine zu einem berechneten Zeitpunkt ein
Zündsignal erzeugt, um die Zündung des
Kraftstoffluftgemisches durch die Zündkerze zu
optimieren, wobei das Zündsystem folgende Elemente
aufweist:
eine Zündmodulvorrichtung, die in Abhängigkeit von dem von dem Maschinensteuerungscomputer erzeugten Zündsignal ein Zündtreiberimpulssignal erzeugt; und
eine Spulenanordnung, die direkt an der Zündkerze angeordnet ist, wobei die Spulenanordnung eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung aufweist, um eine Hochspannung an der Zündkerze zu erzeugen, die geeignet ist, um die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze unter normalen Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von jedem Zündtreiberimpulssignal zu bewirken, welches von der Zündmodulvorrichtung erzeugt wird, sowie
eine Zündsensorvorrichtung zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von einem Signal, welches von der Hochspannungserzeugungsvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes erzeugt wird, wenn ein Funken an der Zündkerze erzeugt ist.
eine Zündmodulvorrichtung, die in Abhängigkeit von dem von dem Maschinensteuerungscomputer erzeugten Zündsignal ein Zündtreiberimpulssignal erzeugt; und
eine Spulenanordnung, die direkt an der Zündkerze angeordnet ist, wobei die Spulenanordnung eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung aufweist, um eine Hochspannung an der Zündkerze zu erzeugen, die geeignet ist, um die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze unter normalen Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von jedem Zündtreiberimpulssignal zu bewirken, welches von der Zündmodulvorrichtung erzeugt wird, sowie
eine Zündsensorvorrichtung zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von einem Signal, welches von der Hochspannungserzeugungsvorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes erzeugt wird, wenn ein Funken an der Zündkerze erzeugt ist.
2. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 1, wobei die
Zündkerze ein Paar räumlich voneinander beabstandeter
Elektroden aufweist, zwischen welchen der Funke erzeugt
wird, und wobei die Hochspannungserzeugungsvorrichtung
einen Hochspannungstransformator mit einer Primärspule,
die durch das Zündtreiberimpulssignal erregt wird, und
einer Sekundärspule aufweist, welche die Hochspannung
in Abhängigkeit von der erregten Primärspule erzeugt,
wobei die Sekundärspule einen Hochspannungsausgang hat,
der mit einer der Elektroden verbindbar ist, und einen
Kondensator aufweist, der zwischen dem
Hochspannungsausgang der Sekundärspule und einer
gemeinsamen Erdung angelegt ist.
3. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 2, wobei die
Maschine eine zylindrische Metallhülse aufweist, die
die Zündkerze umfaßt, und wobei die Spulenanordnung ein
zylindrisches, nichtleitendes Gehäuse aufweist, welches
verschiebbar in der zylindrischen Metallhülse
aufgenommen ist, und wobei der Kondensator eine erste
Elektrode aufweist, die auf der inneren Oberfläche des
zylindrischen, nichtleitfähigen Gehäuses angeordnet
ist, welche mit dem Hochspannungsausgangsende der
Sekundärspule verbunden ist, und wobei die zylindrische
Metallhülse eine zweite Elektrode des Kondensators
bildet.
4. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 1, wobei die
Funkensensorvorrichtung folgende Elemente aufweist:
ein Bandpaßfilter, welches kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung verbunden ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in Abhängigkeit von einem an der Zündkerze erzeugten Funken erzeugt werden,
eine Vorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches von dem Bandpaßfilter durchgelassen wurde, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Vorrichtung zur Verstärkung des gleichgerichteten Signals, um das Funkenbestätigungssignal zu erzeugen.
ein Bandpaßfilter, welches kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung verbunden ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in Abhängigkeit von einem an der Zündkerze erzeugten Funken erzeugt werden,
eine Vorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches von dem Bandpaßfilter durchgelassen wurde, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Vorrichtung zur Verstärkung des gleichgerichteten Signals, um das Funkenbestätigungssignal zu erzeugen.
5. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 4, wobei der
Hochfrequenzfilter ein Hochfrequenzbandpaßfilter ist.
6. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 5, wobei der
Hochfrequenzbandpaßfilter eine seriell angeschlossene
Spule und einen Kondensator aufweist.
7. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 4, wobei die
Vorrichtung zur Gleichrichtung des Hochfrequenzsignals
eine Spannungsverdopplungsvorrichtung zur Verdopplung
der Spannung des gleichgerichteten Signals, und eine
Vorrichtung zur Verlängerung der Zeitdauer aufweist,
über welche das gleichgerichtete Signal die
Verstärkervorrichtung in einem leitfähigen Status hält,
so daß das Funkenbestätigungssignal, welches von der
Verstärkervorrichtung erzeugt wird, eine vorbestimmte
Pulsdauer aufweist.
8. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 4, wobei die
Gleichrichtervorrichtung folgende Elemente aufweist:
eine erste Diode, die zwischen dem Bandpaßfilter und der Verstärkervorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches von dem Bandpaßfilter durchgelassen wird, geschaltet ist,
eine zweite Diode, die zwischen der ersten Diode und der Erde geschaltet ist,
eine Zehnerdiode, die an der Verbindung zwischen der Zehnerdiode und der Verstärkervorrichtung zur Begrenzung der Maximumspannung des gleichgerichteten Hochfrequenzsignals geschaltet ist, und
ein Widerstands-/Kapazitätsnetzwerk, welches parallel mit der Zehnerdiode geschaltet ist, um die Zeitdauer des gleichgerichteten Hochfrequenzsignals zu verlängern, welches die Verstärkervorrichtung in einem leitfähigen Status hält, so daß das Funkenbestätigungssignal eine vorbestimmte Pulsdauer aufweist.
eine erste Diode, die zwischen dem Bandpaßfilter und der Verstärkervorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches von dem Bandpaßfilter durchgelassen wird, geschaltet ist,
eine zweite Diode, die zwischen der ersten Diode und der Erde geschaltet ist,
eine Zehnerdiode, die an der Verbindung zwischen der Zehnerdiode und der Verstärkervorrichtung zur Begrenzung der Maximumspannung des gleichgerichteten Hochfrequenzsignals geschaltet ist, und
ein Widerstands-/Kapazitätsnetzwerk, welches parallel mit der Zehnerdiode geschaltet ist, um die Zeitdauer des gleichgerichteten Hochfrequenzsignals zu verlängern, welches die Verstärkervorrichtung in einem leitfähigen Status hält, so daß das Funkenbestätigungssignal eine vorbestimmte Pulsdauer aufweist.
9. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 8, wobei die
Verstärkervorrichtung ein Feldeffekttransistor ist,
dessen Gate mit der Kathode der ersten Diode verbunden
ist.
10. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 8, wobei die
vorbestimmte Pulsbreite des Funkenbestätigungssignals
zwischen 40 und 60 µs (Mikrosekunden) liegt.
11. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 3, wobei die
Funkensensorvorrichtung folgende Elemente aufweist:
ein Hochfrequenzfilter, welches kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung gekoppelt ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Primärspule in Abhängigkeit eines an der Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Vorrichtung zur Verstärkung eines gleichgerichteten Signals,
eine Diode, welche zwischen dem Ausgang des Hochfrequenzfilters und einem Eingang der Verstärkervorrichtung geschaltet ist, welche das Hochfrequenzsignal gleichrichtet, das von dem Hochfrequenzfilter durchgelassen wurde, um das gleichgerichtete Signal zu erzeugen,
eine Zehnerdiode, die mit der Diode zur Begrenzung der Maximumspannung des gleichgerichteten Signals verbunden ist, und
ein RC-Netzwerk, welches parallel mit der Zehnerdiode verbunden ist, um die Zeitdauer zu verlängern, über welche das gleichgerichtete Signal die Verstärkervorrichtung in einem leitfähigen Status hält, so daß das Funkenbestätigungssignal eine vorbestimmte Pulsbreite aufweist.
ein Hochfrequenzfilter, welches kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung gekoppelt ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Primärspule in Abhängigkeit eines an der Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Vorrichtung zur Verstärkung eines gleichgerichteten Signals,
eine Diode, welche zwischen dem Ausgang des Hochfrequenzfilters und einem Eingang der Verstärkervorrichtung geschaltet ist, welche das Hochfrequenzsignal gleichrichtet, das von dem Hochfrequenzfilter durchgelassen wurde, um das gleichgerichtete Signal zu erzeugen,
eine Zehnerdiode, die mit der Diode zur Begrenzung der Maximumspannung des gleichgerichteten Signals verbunden ist, und
ein RC-Netzwerk, welches parallel mit der Zehnerdiode verbunden ist, um die Zeitdauer zu verlängern, über welche das gleichgerichtete Signal die Verstärkervorrichtung in einem leitfähigen Status hält, so daß das Funkenbestätigungssignal eine vorbestimmte Pulsbreite aufweist.
12. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 11, wobei der
Hochfrequenzfilter ein induktiver/kapazitiver
Hochfrequenzbandpaßfilter ist.
13. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 2, wobei die
Funkensensorvorrichtung folgende Elemente aufweist:
ein Hochfrequenzpaßfilter, der kapazitiv mit der Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung gekoppelt ist, um Hochfrequenzsignale in einem vorbestimmten Frequenzband durchzulassen, welche in der Primärspule in Abhängigkeit eines an der Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Spannungsverdopplungsvorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches vom Hochfrequenzpaßfilter durchgelassen wurde, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Verstärkervorrichtung zum Verstärken des gleichgerichteten Signals zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals.
ein Hochfrequenzpaßfilter, der kapazitiv mit der Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung gekoppelt ist, um Hochfrequenzsignale in einem vorbestimmten Frequenzband durchzulassen, welche in der Primärspule in Abhängigkeit eines an der Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Spannungsverdopplungsvorrichtung zum Gleichrichten des Hochfrequenzsignals, welches vom Hochfrequenzpaßfilter durchgelassen wurde, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Verstärkervorrichtung zum Verstärken des gleichgerichteten Signals zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals.
14. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 13, wobei die
Verstärkervorrichtung eine Vorrichtung zur Verlängerung
der Dauer des Funkenbestätigungssignals aufweist, um
eine vorbestimmte Pulsbreite zu erzeugen.
15. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 13, welches
weiterhin einen Kondensator aufweist, der den
Hochfrequenzpaßfilter mit der
Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung koppelt.
16. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 13, welches
weiterhin ein Erfassungselement aufweist, welches
kapazitiv in Abhängigkeit von den RF-Signalen, die in
der Hochspannungserzeugungsvorrichtung induziert
werden, arbeitet und welches mit dem
Hochfrequenzpaßfilter verbunden ist.
17. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 1, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin eine
Pufferverstärkervorrichtung zur Übertragung des
Funkenbestätigungssignals an den
Maschinensteuerungscomputer aufweist.
18. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 1, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zur
alternativen Erzeugung eines Klopftestimpulssignales in
Abhängigkeit von einem Zündsignal, erzeugt von dem
Maschinensteuerungscomputer, und einem Modussignal
aufweist, welches anzeigt, daß ein
Klopftestimpulssignal zu erzeugen ist, wobei das
Klopftestimpulssignal die
Hochfrequenzerzeugungsvorrichtung anregt, um eine
Testspannung an die Zündkerze anzulegen, deren
Spitzenwert kleiner als der Wert ist, der zur Erzeugung
eines Funkens an der Zündkerze unter normalen
Betriebsbedingungen erforderlich ist, jedoch
ausreichend hoch, um zu bewirken, daß die Zündkerze
einen Funken erzeugt, wenn die Bedingungen in dem
wenigstens einen Zylinder zur Selbstzündung führen.
19. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 1, wobei die
Maschine eine Vielzahl von Zylindern aufweist, und
wobei jeder Zylinder seine eigene Zündkerze und jede
der Zündkerzen eine daran befestigte Spulenanordnung
aufweist, und wobei der Maschinensteuerungscomputer
weiterhin ein kodiertes Signal erzeugt, welches den
Zylinder identifiziert, in welchem das Luft-
Kraftstoffgemisch zu zünden ist, wobei die
Zündmodulvorrichtung folgende Elemente aufweist:
einen Zylinderauswahlschaltkreis mit einem jedem der Vielzahl der Zylinder entsprechenden Ausgang, wobei der Zylinderauswahlschaltkreis in Abhängigkeit des kodierten Signals, welches vom Maschinensteuerungscomputer erzeugt wurde, an dem dem von dem kodierten Signal identifizierten Zylinder entsprechenden Ausgang ein Signal erzeugt,
eine erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Impulssignals mit einer ersten vorbestimmten Pulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignals, welches vom Maschinensteuerungscomputer erzeugt wurde,
eine Vielzahl von Spulentreiberverstärkern, wobei jeder Spulentreiberverstärker je einem entsprechenden Zylinder zugeordnet ist, und seinen Ausgang mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in der Spulenvorrichtung der Zündkerze des entsprechenden Zylinders verbunden hat, und
eine Vorrichtung, die mit dem Ausgang des Zylinderauswahlschaltkreises verbunden ist, um den Spulentreiberverstärker des entsprechenden, durch das kodierte Signal identifizierten Zylinders zu erregen, um das Zündtreiberimpulssignal in Abhängigkeit des ersten Impulssignals zu erzeugen, welches die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze des jeweils ausgewählten Zylinders bewirkt.
einen Zylinderauswahlschaltkreis mit einem jedem der Vielzahl der Zylinder entsprechenden Ausgang, wobei der Zylinderauswahlschaltkreis in Abhängigkeit des kodierten Signals, welches vom Maschinensteuerungscomputer erzeugt wurde, an dem dem von dem kodierten Signal identifizierten Zylinder entsprechenden Ausgang ein Signal erzeugt,
eine erste Vorrichtung zur Erzeugung eines ersten Impulssignals mit einer ersten vorbestimmten Pulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignals, welches vom Maschinensteuerungscomputer erzeugt wurde,
eine Vielzahl von Spulentreiberverstärkern, wobei jeder Spulentreiberverstärker je einem entsprechenden Zylinder zugeordnet ist, und seinen Ausgang mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in der Spulenvorrichtung der Zündkerze des entsprechenden Zylinders verbunden hat, und
eine Vorrichtung, die mit dem Ausgang des Zylinderauswahlschaltkreises verbunden ist, um den Spulentreiberverstärker des entsprechenden, durch das kodierte Signal identifizierten Zylinders zu erregen, um das Zündtreiberimpulssignal in Abhängigkeit des ersten Impulssignals zu erzeugen, welches die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze des jeweils ausgewählten Zylinders bewirkt.
20. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 19, wobei die
erste Vorrichtung zur Erzeugung des ersten
Impulssignales ein erstes monostabiles Flip-Flop ist,
welches das erste Impulssignal in Abhängigkeit des
Zündsignals erzeugt, welches von dem
Maschinensteuerungscomputer erzeugt wurde.
21. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 20, wobei die
erste vorbestimmte Impulsbreite des ersten
Impulssignals zwischen 4 und 6 µs (Mikrosekunden) ist.
22. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 20, wobei die
erste vorbestimmte Impulsbreite des ersten
Impulssignals ca. 5 µs (Mikrosekunden) ist.
23. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 19, wobei die
Zündmodulvorrichtung einen Sensorausgangspuffer zur
Übertragung des Funkenbestätigungssignals an den
Maschinensteuerungscomputer, und einen
Rückstellogikschaltkreis zur Erzeugung eines
Rückstellsignals in Abhängigkeit von wenigstens einem
des ersten Impulssignals und des
Funkenbestätigungssignals aufweist, wobei die erste
Vorrichtung zur Erzeugung des ersten Impulssignals
weiterhin ein RS-Flip-Flop mit einem SET-Eingang
umfaßt, welcher das Zündsignal empfängt, einem RESET-
Eingang, der das RESET-Signal empfängt und einem Q-
Ausgang, der mit dem ersten monostabilen Flip-Flop
verbunden ist.
24. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 19, wobei der
Maschinensteuerungscomputer weiterhin ein Modussignal
erzeugt, welches anzeigt, daß ein Klopftestsignal zu
erzeugen ist, wobei die Zündmodulvorrichtung weiterhin
aufweist:
eine zweite Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer zweiten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit von dem Zündsignal und dem Modussignal, welche von dem Maschinensteuerungscomputer erzeugt werden,
einen Modusauswahlschaltkreis zur Übertragung des Zündsignals zur ersten Vorrichtung zur Erzeugung des ersten Impulssignales, wenn das Modussignal fehlt, und zur Übertragung des Zündtreiberimpulssignals an die zweite Vorrichtung zur Erzeugung des zweiten Impulssignals, wenn das Modussignal auftritt, und eine Gattervorrichtung zur Übertragung des ersten und zweiten Impulssignals an die Spulentreiberverstärker.
eine zweite Vorrichtung zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer zweiten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit von dem Zündsignal und dem Modussignal, welche von dem Maschinensteuerungscomputer erzeugt werden,
einen Modusauswahlschaltkreis zur Übertragung des Zündsignals zur ersten Vorrichtung zur Erzeugung des ersten Impulssignales, wenn das Modussignal fehlt, und zur Übertragung des Zündtreiberimpulssignals an die zweite Vorrichtung zur Erzeugung des zweiten Impulssignals, wenn das Modussignal auftritt, und eine Gattervorrichtung zur Übertragung des ersten und zweiten Impulssignals an die Spulentreiberverstärker.
25. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 24, wobei die
erste Erzeugungsvorrichtung ein erstes monostabiles
Flip-Flop ist, welches das erste Impulssignal in
Abhängigkeit des Zündsignales erzeugt und wobei die
erste vorbestimmte Pulsbreite so gewählt ist, daß der
Spulentreiberverstärker, der zu dem entsprechenden
ausgewählten Zylinder gehört, ein
Zündtreiberimpulssignal mit einer Pulsdauer erzeugt,
die geeignet ist, daß die dazugehörige
Hochspannungserzeugungsvorrichtung ein
Hochspannungssignal erzeugt, welches die Erzeugung
eines Funkens an der Zündkerze unter normalen
Betriebsbedingungen der Verbrennungsmaschine bewirkt,
und wobei die zweite Erzeugungsvorrichtung ein zweites
monostabiles Flip-Flop ist, welches das zweite
Impulssignal in Abhängigkeit des Zündsignales erzeugt,
und wobei die zweite vorbestimmte Impulsbreite so
gewählt ist, daß der zu dem ausgewählten Zylinder
gehörende Spulentreiberverstärker ein Klopftestsignal
mit einer Pulsdauer erzeugt, die geeignet ist, daß die
Hochspannungserzeugungsvorrichtung eine Hochspannung
mit einem Spitzenwert unterhalb des erforderlichen
Spannungswertes zur Funkenerzeugung an der Zündkerze
unter normalen Betriebsbedingungen des Zylinders, aber
oberhalb des erforderlichen Wertes, um an der Zündkerze
die Funkenerzeugung zu bewirken, wenn die Bedingungen
in dem ausgewählten Zylinder zur Selbstzündung führen,
erzeugt.
26. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 24, wobei die
erste vorbestimmte Impulsbreite zwischen 4 und 6 µs
(Mikrosekunden), und die zweite vorbestimmte
Impulsbreite zwischen 0,4 und 0,6 µs (Mikrosekunden)
liegt.
27. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 24, wobei die
erste vorbestimmte Pulsbreite annähernd 5 µs
(Mikrosekunden), und die zweite vorbestimmte Pulsbreite
annahernd 0,5 µs (Mikrosekunden) ist.
28. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 25, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin einen
Rückstellschaltkreis zur Erzeugung eines
Rückstellsignals in Abhängigkeit entweder vom ersten
oder zweiten Impulssignal, sowie einen Flip-Flop-
Schaltkreis aufweist, wobei der Flip-Flop-Schaltkreis
einen SET-Eingang hat, der das Zündsignal empfängt,
einen RESET-Eingang, der das Rückstellsignal empfängt,
und einen Q-Ausgang, der mit dem Modusauswahlschaltkreis
verbunden ist und dem Zündsignal entspricht.
29. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 26, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin einen
Sensorausgangspuffer zur Übertragung des
Funkenbestätigungssignals an den
Maschinensteuerungscomputer aufweist, wobei der Puffer
weiterhin das Funkenbestätigungssignal an den
Rückstellschaltkreis überträgt, und dann der
Rückstellschaltkreis das Rückstellsignal in
Abhängigkeit des Empfangs des Funkenbestätigungssignals
erzeugt.
30. Direktfunkenzündsystem für eine Verbrennungsmaschine
mit einer Vielzahl von Zylindern, jeweils einer
Zündkerze für jeden Zylinder zur Erzeugung eines
Funkens zur Zündung eines Luft-Kraftstoffgemisches in
dem entsprechenden Zylinder, und einem
Maschinensteuerungscomputer, der in Abhängigkeit der
Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine ein
kodiertes Signal erzeugt, welches den nächsten Zylinder
identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden ist, und zur
Erzeugung eines Zündsignals zu einem Zeitpunkt, zu dem
von der zu dem identifizierten Zylinder gehörenden
Zündkerze ein Funken erzeugt werden sollte, um die
Effizienz der Verbrennungsmaschine zu optimieren, wobei
das Zündsystem folgende Elemente aufweist:
eine direkt an jeder Zündkerze befestigte Spulenanordnung, die eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung einer Hochspannung aufweist, die geeignet ist, um die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze unter normalen Betriebsbedingungen des Zylinders in Abhängigkeit von einem Zündtreiberimpulssignal zu bewirken, und eine Funkensensorvorrichtung aufweist, zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit eines Signals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes, welches in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung induziert wird, wenn ein Funken an der Zündkerze erzeugt ist,
und eine Zündmodulvorrichtung, die in Abhängigkeit des kodierten Signals, welches den Zylinder identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden ist, und des Zündsignals zur Erzeugung des Zündtreiberimpulssignals, welcher an die Spulenanordnung übertragen wird, die an der zu dem in dem kodierten Signal identifizierten Zylinder gehörenden Zündkerze befestigt ist, arbeitet.
eine direkt an jeder Zündkerze befestigte Spulenanordnung, die eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung zur Erzeugung einer Hochspannung aufweist, die geeignet ist, um die Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze unter normalen Betriebsbedingungen des Zylinders in Abhängigkeit von einem Zündtreiberimpulssignal zu bewirken, und eine Funkensensorvorrichtung aufweist, zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit eines Signals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes, welches in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung induziert wird, wenn ein Funken an der Zündkerze erzeugt ist,
und eine Zündmodulvorrichtung, die in Abhängigkeit des kodierten Signals, welches den Zylinder identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden ist, und des Zündsignals zur Erzeugung des Zündtreiberimpulssignals, welcher an die Spulenanordnung übertragen wird, die an der zu dem in dem kodierten Signal identifizierten Zylinder gehörenden Zündkerze befestigt ist, arbeitet.
31. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 30, wobei die
Zündkerze wenigstens eine Elektrode hat und die
Hochspannungserzeugungsvorrichtung folgende Elemente
aufweist:
einen Hochspannungstransformator mit einer Primärspule, die durch das Zündtreiberimpulssignal erregt wird, und einer Sekundärspule, die einen Hochspannungsausgang aufweist, der mit der wenigstens einen Elektrode der Zündkerze verbunden ist, wobei die Sekundärspule eine Hochspannung an dem Hochspannungsausgang erzeugt, die geeignet ist, an der Zündkerze einen Funken unter normalen Betriebsbedingungen des Zylinders zu erzeugen, wenn die Primärspule durch das Zündtreiberimpulssignal erregt ist, und
einen Kondensator, der zwischen dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule und einer gemeinsamen Erde angeschlossen ist.
einen Hochspannungstransformator mit einer Primärspule, die durch das Zündtreiberimpulssignal erregt wird, und einer Sekundärspule, die einen Hochspannungsausgang aufweist, der mit der wenigstens einen Elektrode der Zündkerze verbunden ist, wobei die Sekundärspule eine Hochspannung an dem Hochspannungsausgang erzeugt, die geeignet ist, an der Zündkerze einen Funken unter normalen Betriebsbedingungen des Zylinders zu erzeugen, wenn die Primärspule durch das Zündtreiberimpulssignal erregt ist, und
einen Kondensator, der zwischen dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule und einer gemeinsamen Erde angeschlossen ist.
32. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 31, wobei die
Spulenanordnung ein hohles, zylindrisches,
nichtleitendes Gehäuse aufweist, welches verschiebbar
in einer zylindrischen Metallhülse aufgenommen ist, die
konzentrisch mit der Zündkerze an der
Verbrennungsmaschine angeordnet ist, wobei der
Kondensator eine erste Elektrode aufweist, die an der
inneren Oberfläche des hohlen, nichtleitenden Gehäuses
angeordnet ist, wobei die erste Elektrode mit dem
Hochspannungsausgang der Sekundärspule verbunden ist,
und wobei die zylindrische Metallhülse eine zweite
Elektrode des Kondensators bildet, welche mit der
gemeinsamen Erde über die Verbrennungsmaschine
verbunden ist.
33. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 30, wobei die
Funkensensorvorrichtung folgende Elemente aufweist:
einen Hochfrequenzpaßfilter, welcher kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung gekoppelt ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in Abhängigkeit eines durch die Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Vorrichtung zur Gleichrichtung des Hochfrequenzsignals in dem vorbestimmten Frequenzband um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Vorrichtung zur Verstärkung des gleichgerichteten Signals, um das Funkenbestätigungssignal zu erzeugen.
einen Hochfrequenzpaßfilter, welcher kapazitiv mit der Hochspannungserzeugungsvorrichtung gekoppelt ist und Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt, die in der Hochspannungserzeugungsvorrichtung in Abhängigkeit eines durch die Zündkerze erzeugten Funkens erzeugt werden,
eine Vorrichtung zur Gleichrichtung des Hochfrequenzsignals in dem vorbestimmten Frequenzband um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Vorrichtung zur Verstärkung des gleichgerichteten Signals, um das Funkenbestätigungssignal zu erzeugen.
34. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 33, wobei das
Hochfrequenzpaßfilter ein Hochfrequenzbandpaßfilter
ist.
35. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 33, wobei die
Vorrichtung zur Verstärkung des gleichgerichteten
Signals eine Vorrichtung zur Verlängerung der Länge des
Funkenbestätigungssignals aufweist um eine
vorbestimmte Impulsbreite zu haben.
36. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 35, wobei die
vorbestimmte Impulsbreite des Funkenbestätigungssignals
ca. 50 µs (Mikrosekunden) ist.
37. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 30, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin eine Vorrichtung zur
alternativen Erzeugung eines Klopftestimpulssignals in
Abhängigkeit von dem kodierten Signal aufweist, welches
den Zylinder identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden
ist, wobei das Zündsignal und ein Modussignal anzeigen,
daß ein Klopftest durchzuführen ist, und wobei das
Klopftestimpulssignal die
Hochspannungserzeugungsvorrichtung der Spulenanordnung
erregt, die mit der Zündkerze des durch das kodierte
Signal identifizierten Zylinders verbunden ist, um eine
Klopftestspannung zu erzeugen, die an die wenigstens
eine Elektrode der Zündkerze angelegt wird und einen
Spitzenwert aufweist, der kleiner ist, als der Wert,
der erforderlich ist, um bei der Zündkerze die
Erzeugung eines Funkens unter normalen
Betriebsbedingungen innerhalb des Zylinders zu
bewirken, jedoch ausreichend hoch ist, um zu bewirken,
daß die Zündkerze einen Funken erzeugt, wenn die
Bedingungen in dem Zylinder durch das kodierte Signal
als zur Selbst- oder Frühzündung führend identifiziert
sind.
38. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 37, wobei die
Zündmodulvorrichtung folgende Elemente aufweist:
einen Zylinderauswahlschaltkreis, der in Abhängigkeit des kodierten Signals den Zylinder identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden ist, eine Impulserzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Impulssignals mit einer ersten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignales, wenn kein Modulssignal vorliegt, und zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer zweiten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignales, wenn das Modussignal vorliegt, einer Vielzahl von Spulentreiberverstärkern, die jeweils einem der Vielzahl von Zylinders zugeordnet sind und jeweils mit ihrem Ausgang mit der entsprechenden Spulenanordnung verbunden sind, die an der Zündkerze des entsprechenden Zylinders angeordnet ist, und wobei jeder Spulentreiberverstärker ein Spulentreiberimpulssignal in Abhängigkeit von dem ersten Impulssignal, und das Klopftestimpulssignal in Abhängigkeit von dem zweiten Impulssignal erzeugt, und eine Vorrichtung, die zwischen dem Zylinderauswahlschaltkreis und der Vielzahl von Spulentreiberverstärkern geschaltet ist, um die Spulentreiberverstärker des jeweiligen durch das Zylinderauswahlsignal identifizierten Zylinders zur Erzeugung des Zündtreiberimpulssignals in Abhängigkeit des ersten Impulssignals, und zur Erzeugung des Klopftestimpulssignals in Abhängigkeit von dem zweiten Impulssignal anzuregen.
einen Zylinderauswahlschaltkreis, der in Abhängigkeit des kodierten Signals den Zylinder identifiziert, dessen Zündkerze zu zünden ist, eine Impulserzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines ersten Impulssignals mit einer ersten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignales, wenn kein Modulssignal vorliegt, und zur Erzeugung eines zweiten Impulssignals mit einer zweiten vorbestimmten Impulsbreite in Abhängigkeit des Zündsignales, wenn das Modussignal vorliegt, einer Vielzahl von Spulentreiberverstärkern, die jeweils einem der Vielzahl von Zylinders zugeordnet sind und jeweils mit ihrem Ausgang mit der entsprechenden Spulenanordnung verbunden sind, die an der Zündkerze des entsprechenden Zylinders angeordnet ist, und wobei jeder Spulentreiberverstärker ein Spulentreiberimpulssignal in Abhängigkeit von dem ersten Impulssignal, und das Klopftestimpulssignal in Abhängigkeit von dem zweiten Impulssignal erzeugt, und eine Vorrichtung, die zwischen dem Zylinderauswahlschaltkreis und der Vielzahl von Spulentreiberverstärkern geschaltet ist, um die Spulentreiberverstärker des jeweiligen durch das Zylinderauswahlsignal identifizierten Zylinders zur Erzeugung des Zündtreiberimpulssignals in Abhängigkeit des ersten Impulssignals, und zur Erzeugung des Klopftestimpulssignals in Abhängigkeit von dem zweiten Impulssignal anzuregen.
39. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 38, wobei die
Impulserzeugungsvorrichtung folgende Elemente aufweist:
ein erstes monostabiles Flip-Flop zur Erzeugung des ersten Impulssignals in Abhängigkeit des Zündsignals,
ein zweites monostabiles Flip-Flop zur Erzeugung des zweiten Impulssignals in Abhängigkeit des Zündsignals, und
einen Modusauswahlschaltkreis mit einem ersten Status zum Anlegen des Zündsignals an den ersten monostabilen Flip-Flop, und schaltbar zu einem zweiten Status zum Anlegen des Zündsignals an den zweiten monostabilen Flip-Flop in Abhängigkeit des Modussignals.
ein erstes monostabiles Flip-Flop zur Erzeugung des ersten Impulssignals in Abhängigkeit des Zündsignals,
ein zweites monostabiles Flip-Flop zur Erzeugung des zweiten Impulssignals in Abhängigkeit des Zündsignals, und
einen Modusauswahlschaltkreis mit einem ersten Status zum Anlegen des Zündsignals an den ersten monostabilen Flip-Flop, und schaltbar zu einem zweiten Status zum Anlegen des Zündsignals an den zweiten monostabilen Flip-Flop in Abhängigkeit des Modussignals.
40. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 39, wobei die
Impulserzeugungsvorrichtung weiterhin einen
Rückstellschaltkreis zur Erzeugung eines
Rückstellsignals in Abhängigkeit von dem ersten
monostabilen Flip-Flop zur Erzeugung des ersten
Impulssignals oder dem zweiten monostabilen Flip-Flop
zur Erzeugung des zweiten Impulssignales und einen
Flip-Flop-Schaltkreis aufweist, wobei der Flip-Flop-
Schaltkreis einen SET-Eingang zum Empfang des
Zündsignals, einen RESET-Eingang zum Empfang des
Rückstellsignals und einen Q-Ausgang aufweist, der mit
dem Modusauswahlschaltkreis verbunden ist und dem an
dem SET-Eingang empfangenen Zündsignal entspricht.
41. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 39, wobei die
erste vorbestimmte Impulsbreite des ersten
Impulssignals ca. 5 µs (Mikrosekunden), die zweite
vorbestimmte Impulsbreite des zweiten Impulssignals ca.
0,5 µs (Mikrosekunden) ist.
42. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 40, wobei die
Zündmodulvorrichtung weiterhin einen
Sensorausgangspuffer zur Übertragung des
Funkenbestätigungssignals an den
Maschinensteuerungscomputer aufweist.
43. Direktfunkenzündsystem nach Anspruch 42, wobei der
Rückstellschaltkreis in Abhängigkeit des Ausgangs des
Sensorausgangspuffers das Rückstellsignal erzeugt.
44. Spulenanordnung für ein Direktfunkenzündsystem für eine
Verbrennungsmaschine, wobei die Verbrennungsmaschine
eine geerdete zylindrische, jeweils eine Zündkerze
umgreifende Metallhülse aufweist, wobei die
Spulenanordnung folgende Elemente aufweist:
ein nichtleitfähiges zylindrisches Kunststoffgehäuse, welches verschiebbar in der Metallhülse aufgenommen ist, einen an einem Ende des Gehäuses angeordneten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch mit einer Centerelektrode einer Zündkerze verbunden werden kann, wenn das Gehäuse in der Metallhülse aufgenommen ist,
einen Hochspannungstransformator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Primärspule und eine Sekundärspule aufweist, wobei die Sekundärspule einen mit dem elektrischen Kontakt verbundenen Hochspannungsausgang aufweist,
eine leitfähige Elektrode, die entlang eines Bereiches einer inneren Oberfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet ist und mit dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule verbunden ist und in Verbindung mit der Metallhülse einen Kondensator zwischen dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule und der Erde bildet,
einen Funkensensorschaltkreis, der elektrisch mit dem Hochspannungstransformator zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von Hochfrequenzsignalen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes gekoppelt ist, wobei die Hochfrequenzsignale in dem Hochspannungstransformator in Abhängigkeit von der einen Funken erzeugenden Zündkerze, die mit der Spulenanordnung verbunden ist, induziert werden und eindeutig anzeigen, daß der Funken von der Zündkerze erzeugt wurde, und
eine Verschlußkappe, die das Ende des Gehäuses gegenüber der leitfähigen Elektrode verschließt und einen elektrischen Steckverbinder mit wenigstens drei elektrischen Anschlußstiften aufweist, wobei zwei der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifte mit den entgegengesetzten Enden der Primärspule verbunden sind und ein dritter Anschlußstift das Funkenbestätigungssignal empfängt, welches von dem Funkensensorschaltkreis erzeugt wird.
ein nichtleitfähiges zylindrisches Kunststoffgehäuse, welches verschiebbar in der Metallhülse aufgenommen ist, einen an einem Ende des Gehäuses angeordneten elektrischen Kontakt, welcher elektrisch mit einer Centerelektrode einer Zündkerze verbunden werden kann, wenn das Gehäuse in der Metallhülse aufgenommen ist,
einen Hochspannungstransformator, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Primärspule und eine Sekundärspule aufweist, wobei die Sekundärspule einen mit dem elektrischen Kontakt verbundenen Hochspannungsausgang aufweist,
eine leitfähige Elektrode, die entlang eines Bereiches einer inneren Oberfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet ist und mit dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule verbunden ist und in Verbindung mit der Metallhülse einen Kondensator zwischen dem Hochspannungsausgang der Sekundärspule und der Erde bildet,
einen Funkensensorschaltkreis, der elektrisch mit dem Hochspannungstransformator zur Erzeugung eines Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von Hochfrequenzsignalen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes gekoppelt ist, wobei die Hochfrequenzsignale in dem Hochspannungstransformator in Abhängigkeit von der einen Funken erzeugenden Zündkerze, die mit der Spulenanordnung verbunden ist, induziert werden und eindeutig anzeigen, daß der Funken von der Zündkerze erzeugt wurde, und
eine Verschlußkappe, die das Ende des Gehäuses gegenüber der leitfähigen Elektrode verschließt und einen elektrischen Steckverbinder mit wenigstens drei elektrischen Anschlußstiften aufweist, wobei zwei der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifte mit den entgegengesetzten Enden der Primärspule verbunden sind und ein dritter Anschlußstift das Funkenbestätigungssignal empfängt, welches von dem Funkensensorschaltkreis erzeugt wird.
45. Spulenanordnung nach Anspruch 44, welche weiterhin eine
elastische Kappe aufweist, die mit dem einen Ende des
zylindrischen Gehäuses verbunden ist, welches dichtend
die äußere Oberfläche eines keramischen Isolators
umfaßt, welcher die leitfähige Elektrode der Zündkerze
umgibt, wenn der elektrische Anschluß mit der
Centerelektrode hergestellt ist.
46. Spulenanordnung nach Anspruch 44, wobei der
Funkensensorschaltkreis folgende Elemente aufweist:
einen Bandpaßfilter, der kapazitiv mit der Primärspule gekoppelt ist und elektrisch so abgestimmt ist, daß er Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt und signifikant die Hochfrequenzsignale außerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes wegfiltert,
eine Gleichrichtervorrichtung, die mit dem Bandpaßfilter zur Gleichrichtung des Hochfrequenzsignals in dem vorbestimmten Frequenzband verbunden ist, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Verstärkervorrichtung zur Erzeugung des Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von dem gleichgerichteten Signal.
einen Bandpaßfilter, der kapazitiv mit der Primärspule gekoppelt ist und elektrisch so abgestimmt ist, daß er Hochfrequenzsignale in dem vorbestimmten Frequenzband durchläßt und signifikant die Hochfrequenzsignale außerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes wegfiltert,
eine Gleichrichtervorrichtung, die mit dem Bandpaßfilter zur Gleichrichtung des Hochfrequenzsignals in dem vorbestimmten Frequenzband verbunden ist, um ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und
eine Verstärkervorrichtung zur Erzeugung des Funkenbestätigungssignals in Abhängigkeit von dem gleichgerichteten Signal.
47. Spulenanordnung nach Anspruch 46, wobei die
Verstärkervorrichtung folgende Elemente aufweist:
einen Feldeffekttransistor, dessen Gate das gleichgerichtete Signal empfängt, und
eine Vorrichtung zur Verlängerung der Zeit, in welcher der Feldeffekttransistor in einem leitfähigen Status gehalten wird, unabhängig von der Dauer, in welcher die Hochfrequenzsignale durch die einen Funken erzeugende Zündkerze erzeugt werden, um das Funkenbestätigungssignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite zu erzeugen.
einen Feldeffekttransistor, dessen Gate das gleichgerichtete Signal empfängt, und
eine Vorrichtung zur Verlängerung der Zeit, in welcher der Feldeffekttransistor in einem leitfähigen Status gehalten wird, unabhängig von der Dauer, in welcher die Hochfrequenzsignale durch die einen Funken erzeugende Zündkerze erzeugt werden, um das Funkenbestätigungssignal mit einer vorbestimmten Pulsbreite zu erzeugen.
48. Spulenanordnung nach Anspruch 47, wobei die Vorrichtung
zur Verlängerung der Zeit, in welcher der
Feldeffekttransistor in einem leitfähigen Status
gehalten wird, den Feldeffekttransistor für ca. 50 µs
in einem leitfähigen Status hält.
49. Spulenanordnung nach Anspruch 48, wobei die Vorrichtung
zur Verlängerung der Zeit, in welcher der
Feldeffekttransistor in einem leitfähigen Status
gehalten wird, ein RC-Netzwerk ist, welches mit dem
Gate des Feldeffekttransistors verbunden ist und eine
Zehnerdiode aufweist, die die Maximumspannung des Gates
des Feldeffekttransistors limitiert.
50. Spulenanordnung nach Anspruch 46, wobei das Gehäuse
wenigstens einen elektrisch leitfähigen Federfinger
aufweist, der mit der geerdeten zylindrischen
Metallhülse in Verbindung ist, wobei der Finger in das
Gehäuse hineinragt, um für ein Ende der Sekundärspule
des Hochspannungstransformators eine Erde
bereitzustellen, und weiterhin für den
Funkensensorschaltkreis innerhalb des Gehäuses.
51. Spulenanordnung nach Anspruch 44, welche weiterhin ein
Verbindungselement aufweist, das in den Steckverbinder
aufgenommen wird und eine Vorrichtung zum Abziehen der
Spulenanordnung aus der geerdeten zylindrischen
Metallhülse umfaßt.
52. Spulenanordnung nach Anspruch 51, wobei die
Verschlußkappe ein Paar von Nasen aufweist, von denen
je eine an jeder Seite des Steckverbinders angeordnet
ist, und das Verbindungselement folgende Elemente
aufweist:
einen zentralen Körperteil mit zwei entgegengesetzten Enden,
einen Steckdosenbereich, der von einem Ende des zentralen Körperbereiches hervorsteht und verschiebbar in dem elektrischen Steckverbinder aufnehmbar ist,
wenigstens drei elektrische Anschlußstifthülsen, die in dem Steckdosenbereich angeordnet sind und entsprechend einen der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifte des Steckverbinders aufnehmen,
wenigstens drei Anschlußdrähte, die mit jeweils einem der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifthülsen verbunden sind,
einen Abziehring, der an der gegenüberliegenden Seite des zentralen Körperbereichs hervorsteht, und
ein Paar von Sicherungszungen, die von dem zentralen Körperbereich an entgegengesetzten Seiten des Steckdosenbereiches und von diesem beabstandet hervorstehen und eine Nasenfalle aufweisen, in welcher jeweils eine der Nasen aufgenommen wird, wenn der Steckdosenbereich in dem Steckverbinder aufgenommen ist, um das Verbindungselement an der Spulenanordnung zu sichern.
einen zentralen Körperteil mit zwei entgegengesetzten Enden,
einen Steckdosenbereich, der von einem Ende des zentralen Körperbereiches hervorsteht und verschiebbar in dem elektrischen Steckverbinder aufnehmbar ist,
wenigstens drei elektrische Anschlußstifthülsen, die in dem Steckdosenbereich angeordnet sind und entsprechend einen der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifte des Steckverbinders aufnehmen,
wenigstens drei Anschlußdrähte, die mit jeweils einem der wenigstens drei elektrischen Anschlußstifthülsen verbunden sind,
einen Abziehring, der an der gegenüberliegenden Seite des zentralen Körperbereichs hervorsteht, und
ein Paar von Sicherungszungen, die von dem zentralen Körperbereich an entgegengesetzten Seiten des Steckdosenbereiches und von diesem beabstandet hervorstehen und eine Nasenfalle aufweisen, in welcher jeweils eine der Nasen aufgenommen wird, wenn der Steckdosenbereich in dem Steckverbinder aufgenommen ist, um das Verbindungselement an der Spulenanordnung zu sichern.
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