DE4231954C2 - Zündenergiesteuerung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Zündenergie einer Zündspule einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Konzept für Brennkraftmaschinen, bei dem die Lei­ stungszündendstufe zum Verbraucher, also der Zündspule, ausgelagert ist, ist in dem Artikel "Neue Treibergene­ ration für Kfz-Zündsysteme" aus der Zeitschrift "Elek­ tronik" 19/1991, Seiten 58-62 bekannt. Vorteil der Trennung von Ansteuereinheit, meistens ein Mikroprozes­ sor, und der verlustleistungsbehaftenden Endstufe ist die Vermeidung von unerwünschten Wechselwirkungen zwi­ schen dem Mikroprozessor und der Endstufe.

Nachteilig ist hierbei, daß die Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor und der Zündendstufe wegen der län­ geren Distanz der üblicherweise im Fahrgastinneren an­ gesiedelten Ansteuereinheit und der im Motorraum be­ findlichen Zündendstufe erschwert wird. Die Ansteuer­ einheit und die Zündendstufen werden mit je einer Lei­ tung verbunden, über die digitale Signale zur Endstufe geleitet werden, welche wiederum den Primärspulenstrom ein- und ausschalten. Bei diesem Verfahren werden so­ wohl die Stromflußzeit über das Tastverhältnis als auch der Zündzeitpunkt durch eine H/L-Flanke vom Mikropro­ zessor vorgegeben. Rückmeldeinformationen von der Zünd­ endstufe zum Mikroprozessor, etwa über den aktuell er­ reichten Spulenstrom, die für eine optimale Ansteuerung sinnvoll sind, werden entweder gar nicht oder über se­ parate Datenleitungen, welche kostenträchtig und EMV- gefährdet sind, übertragen.

Eine gattungsbildene Zündanlage, bei der die Steuerung einer Zündendstufe durch eine Steuereinheit nur eine einzige Steuerleitung erfordert, ist aus der DE 41 05 399 bekannt. Das dort beschriebene Verfahren zur Steuerung der Zündspule einer Brennkraftmaschine be­ steht darin, daß die Informationen des Taktsignales, das die Schließwinkel- und Zündzeitpunktinformationen umfaßt, sowie des Zylindersignales, das die Zuordnung der Zylindergruppen zum Taktsignal bestimmt, mittels einer ersten Interface-Stufe zusammengefaßt und über eine einzige Steuerleitung einer der Zündendstufe zuge­ ordneten zweiten Interface-Stufe zugeführt werden. Zur Übertragung der Information auf der Steuerleitung wird ein binäres Signal von einem Mikroprozessor derart er­ zeugt, daß es neben den Signalwerten "0" und "1" wenig­ stens einen weiteren Signalwert aufweist, der über die Signalhöhe codiert wird.

An zukünftige Kfz-Zündsysteme werden u. a. aufgrund der sich wandelnden Gesetzgebung im Bereich der Umweltpoli­ tik erhöhte Anforderungen gestellt. So wird von der Kfz-Industrie auch über additive Spezialfunktionen der Zündendstufe, die der Systemoptimierung dienen könnten, nachgedacht. Hierzu gehört die Beeinflussung des maxi­ malen Primärstromes der Zündspule durch den Mikropro­ zessor abhängig von speziellen Arbeitspunkten der Brennkraftmaschine.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß über die Ansteuerleitung vom Mikroprozessor zur Endstu­ fe zusätzliche Informationen zur Bestimmung der Höhe des Zündspulenprimärstromes verschlüsselt übertragen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Zündenergiesteuerung wird die Information über den Primärspulenstromendwert in unter­ schiedliche Spannungspegel eingebracht. Diese Codierung erfolgt über eine einfache Schnittstellenschaltung auf der Ausgangsseite der Ansteuerschaltung, so daß auf der Steuerleitung zwischen der Ansteuerschaltung und der Zündendstufe eine digitale Rechteckspannung mit unter­ schiedlichen Pegeln anliegt. Diese Spannungspegel wer­ den von der Endstufe mit geeigneten Auswertemitteln se­ lektiert und in unterschiedliche Vorgaben für die in der Endstufe vorhandenen Steuermittel für den Primär­ spulenstrom umgesetzt.

Mit dieser Erfindung kann zum einen eine Zündenergie­ steuerung und zum anderen eine Beeinflussung der in der Zündendstufe umgesetzten Verlustleistung realisiert werden. Hierbei wird ausgenutzt, daß die Zündenergie vom erreichten Wert des Primärspulenstromes unmittelbar vor der Zündungsauslösung abhängt. Vorteilhaft ist hierbei, die Möglichkeit Zündenergien gezielt über den von der Endstufe angeforderten Wert des Primärspulen­ stromes bedarfsabhängig anzubieten. Abhängig von aus im Mikroprozessor vorliegenden aktuellen Daten, wie z. B. Drehzahl, Batteriespannung, Motortemperatur usw. kann dort abgeleitet werden, ob z. B. ein Kaltstart mit ho­ hem Zündenergiebedarf oder ein Normalbetrieb etwa wäh­ rend einer Autobahnfahrt mit geringerem Zündenergiebe­ darf vorliegt. Danach kann dann die dazu ausreichende Zündenergie durch den Mikroprozessor mittels der erfin­ dungsgemäßen Vorwahl des Primärspulenstromes von der Endstufe abgefordert werden.

Gewöhnliche Zündsysteme sind normalerweise so ausge­ legt, daß über ein hohes Zündenergieangebot, das einem hohen Wert des Primärspulenstromes entspricht, ein si­ cherer Kaltstart gewährleistet wird. Bei Normal- oder Heißbetrieb sind die hohen Werte des Primärspulenstro­ mes aber unerwünscht, da die umgesetzte hohe Verlust­ leistung besonders bei hohen Umgebungstemperaturen im Zündsystem stört, weil dadurch erhöhte Anforderungen an den thermischen Aufbau der Zündendstufe gestellt sind. In diesem Betriebszustand würden daher geringere Zünd­ energien ausreichen, was darüber hinaus die Standzeit der stark belasteten Zündkerzen erheblich verlängern und kostenmäßige Vorteile nach sich ziehen würde. Mit der vorliegenden Erfindung wird die Anpassung des Pri­ märspulenstromes an den Betriebszustand der Brennkraft­ maschine ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 2 bis 6 gegeben.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen darge­ stellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1, 3 und 5 eine Schaltungsanordnung zur Reali­ sierung der Schnittstelle Ansteuer­ schaltung/Endstufe gemäß der Erfin­ dung,

Fig. 2, 4 und 6 Strom/Spannungsdiagramme zur Erläu­ terung der Funktionsweise der Schaltungsanordnungen gemäß den Fig. 1, 3 und 5,

Fig. 7 und 8 Schaltungsanordnungen zur Realisie­ rung der Umschaltung des Primärspu­ lenstromes gemäß der Erfindung,

Fig. 9 ein Spannungsdiagramm für die in der Schaltungsanordnung nach der Fig. 5 auftretenden Spannungspegel und -schwellen als Funktion der Batteriespannung U_Batt.

Nach Fig. 1 ist mit den Bezugszeichen 1 und 3 eine Zündendstufe und eine Ansteuerschaltung, die einen Mi­ kroprozessor 2 aufweist, bezeichnet. Die genannten bei­ den Schaltungen sind über eine Steuerleitung 4 mitein­ ander verbunden und werden jeweils über eine Leitung 5 mit der Batteriespannung U_Batt versorgt. Die Steuerlei­ tung 4 ist ansteuerseitig wahlweise an eine Konstant­ stromquelle G_I1 und/oder eine weitere Konstantstrom­ quelle G_I2 anschaltbar. Der Taktausgang des Mikropro­ zessors 2 steuert die Anschaltung der ersten Konstant­ stromquelle G_I1 und der Ausgang für die Vorwahl des Primärspulenstromes I_PR-VW steuert die Zuschaltung der zweiten Konstantstromquelle G_I2.

Die Zündendstufe 1 enthält einen Endstufentreiber-IC 1a, der einen Komparator K₁ und einen Komparator K₂ enthält. Die nicht-invertierenden Eingänge dieser bei­ den Komparatoren sind mit der Steuerleitung 4 verbun­ den. Ferner ist die Steuerleitung 4 endstufenseitig über einen Widerstand R₁ auf das Bezugspotential der Schaltung gelegt. Schließlich liefert eine Gleichspan­ nungsquelle G_US1 einen Spannungsschwellwert U_S1 an den invertierenden Eingang des Komparators K₁ und ebenso erzeugt eine Spannungsquelle G_US2 einen Spannungs­ schwellwert U_S2 für den invertierenden Eingang des Kom­ parators K₂.

Im folgenden soll die Funktion der Schaltung anhand der Strom/Spannungsdiagramme nach Fig. 2 erläutert werden. Zur Erzeugung eines Binärsignals auf der Steuerleitung 4 gibt der Mikroprozessor 2 Taktsignale aus. Um zwei Einstellungen des Primärspulenstromes I_PR mittels des Mikroprozessors 2 vornehmen zu können, wird ein binäres Ansteuersignal mit zwei unterschiedlichen Spannungspe­ geln so generiert, daß zur Erzeugung eines ersten Span­ nungspegels U_H1 vom Mikroprozessor 2 die Konstantstrom­ quelle G_I1 mittels einer nicht näher beschriebenen Schaltung eingeschaltet wird. Dieser Strom fließt über den Arbeitswiderstand R₁ auf der Endstufenseite nach dem Bezugspotential der Schaltung ab. An diesem Wider­ stand R₁ entsteht der Spannungspegel U_H1 = I₁·R₁. Ein zweiter Spannungspegel U_H2 entsteht dadurch, indem vom Mikroprozessor 2 die zweite Konstantstromquelle G_I2 hinzugeschaltet wird. Somit entsteht der Spannungspegel U_H2 = (I₁ + I₂)·R₁ an dem Widerstand R₁. Gemäß dem Spannungsdiagramm nach Fig. 2 liegt auf der Steuerlei­ tung 4 ein Binärsignal mit zwei unterschiedlichen Si­ gnalhöhen an, wobei der erste Spannungspegel U_H1 die Einstellung eines ersten Wertes des Primärspulenstromes und der zweite Spannungspegel U_H2 die Einstellung eines zweiten Wertes des Primärspulenstromes bewirkt. Diese Spannungspegel sind unabhängig von der Batteriespannung U_Batt. Zur Erzeugung des zweiten Spannungspegels ist es auch möglich, die erste Konstantstromquelle G_I1 auszu­ schalten und dafür die zweite Konstantstromquelle G_I2 einzuschalten, die dann einen Strom I₂ liefert, der sich von der ersten Konstantstromquelle G_I1 unterschei­ det, beispielsweise kann der Strom I₂ mit I₂ < I₁ ge­ wählt werden.

Die Komparatoren K₁ und K₂ werten das Signal auf der Steuerleitung derart aus, daß der Komparator K₁ mit je­ der L/H-Flanke des Binärsignals den Primärspulenstrom I_PR einschaltet und mit jeder H/L-Flanke den Primärspu­ lenstrom I_PR ausschaltet und damit eine Zündung einlei­ tet. Gemäß dem Spannungsdiagramm nach Fig. 2 liegt dies daran, daß der Spannungsschwellwert U_S1, der von der Gleichspannungsquelle G_US1 erzeugt wird, kleiner ist als der erste Spannungspegel U_H1. Den entsprechen­ den Verlauf des Primärspulenstromes zeigt das Stromdia­ gramm nach Fig. 2. Hiernach erreicht der Endwert des Primärspulenstromes einen ersten Wert.

Liegt dagegen der zweite Spannungspegel U_H2 auf der Steuerleitung an, so spricht der Komparator K₂ an. Sein Ausgangssignal wird dazu verwendet, in einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Begrenzungsregelkreis für den Primärspulenstrom, die Endwertvorgabe des Primärspulen­ stromes umzuschalten, so daß gemäß dem Stromdiagramm nach Fig. 2 ein zweiter Wert des Primärspulenstromes, der höher ist als der erste Wert, erreicht wird. Durch eine Inverterstufe kann natürlich auch die inverse Zu­ ordnung realisiert werden. Da die Umschaltung des Pri­ märspulenstromes vom Mikroprozessor 2 ausgelöst wird, wird von ihm gleichzeitig ein dem neuen Wert des Pri­ märspulenstromes angepaßter Schließwinkel über das Tastverhältnis t_H/T mitausgegeben.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Erzeugung der beiden Spannungspegel U_H1 und U_H2. Hierzu steuert der Taktausgang des Mikropro­ zessors 2 einen npn-Transistor T₁ und der Ausgang für die Vorwahl des Primärspulenstromes I_PR-VW einen weite­ ren npn-Transistor T₂. Die Kollektorelektrode des Tran­ sistors T₁ ist direkt mit der Steuerleitung 4 verbun­ den. Der hierdurch gebildete Knoten führt über eine Ze­ ner-Diode Z zum Kollektoranschluß des zweiten Transi­ stors T₂. Die Emitteranschlüsse der beiden Transistoren T₁ und T₂ liegen jeweils auf dem Bezugspotential der Schaltung. Wird nun über den Mikroprozessor 2 der zwei­ te Transistor T₂ leitend und der Transistor T₁ nicht­ leitend geschaltet, liegt der erste Spannungspegel U_H1 an der Steuerleitung 4 an. Dieser Spannungspegel U_H1 entspricht der Zener-Spannung U_Z der Zener-Diode Z, wo­ bei der U_CESAT-Wert des Transistors T₂ vernachlässigt wird (vgl. Spannungsdiagramm gemäß Fig. 4). Ist dage­ gen dieser zweite Transistor T₂ nicht-leitend, so ent­ spricht der zweite Spannungspegel U_H2 der Batteriespan­ nung U_Batt, also der logischen "1" des Binärsignals auf der Steuerleitung 4. Ansonsten entspricht die Funktion der Schaltung nach Fig. 3 derjenigen nach Fig. 1.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schnittstelle zwischen der Ansteuereinheit 3 und der Zündendstufe 1, die mit einer einzigen Steuerleitung 4 miteinander verbunden sind. Die Fig. 7 zeigt die zuge­ hörige Schaltungsanordnung zur Umschaltung des Primär­ spulenstromes. Nach dieser Fig. 7 wird eine Reihen­ schaltung aus einer Zündspule Z_S, einem Darlington- Transistor T_D und einem Shunt-Widerstand R_S von einer Batteriespannung U_Batt versorgt. Der Darlington-Transi­ stor T_D wird vom Ausgang des Komparators K₁ ange­ steuert. Der hierdurch gebildete Knoten wird einerseits von einer Konstantstromquelle G_I3 versorgt und ist an­ dererseits mit dem Ausgang eines Komparators K₃ verbun­ den. Der invertierende Eingang dieses Komparators K₃ ist über einen Widerstand R₇ an den Stromshunt R₅ ange­ schlossen. Der Ausgang des Komparators K₂ steuert einen npn-Transistor T₃, dessen Kollektor-Emitter-Strecke als Serienschaltung mit einem Widerstand R₈ ebenfalls an den invertierenden Eingang des Komparators K₃ ange­ schlossen ist. Schließlich ist der nicht-invertierende Eingang des Komparators K₃ mit einer Gleichspannungs­ quelle G_US3, die eine Gleichspannung U_S3 erzeugt, ver­ bunden.

Im Zusammenhang mit den Fig. 5, 6 und 7 ergibt sich folgende Wirkungsweise der Vorwahl des Primärspulen­ stromes durch den Mikroprozessor bzw. der Umschaltung des Primärspulenstromes in der Zündendstufe 1:

Falls der Transistor T₁ leitend geschaltet ist, liegt die Steuerleitung 4 auf Low-Potential. Da sowohl die Spannungsschwelle U_S1als auch die Spannungsschwelle U_S2 über dem Null-Potential liegen, führen die Ausgänge der Komparatoren K₁ und K₂ ebenfalls Low-Potential. Nach Fig. 5 werden die beiden Spannungsschwellen U_S1 und U_S2 mittels drei Widerständen R₄, R₅ und R₆ er­ zeugt. Das Low-Potential an den Ausgängen der beiden Komparatoren K₁ und K₂ führt nach Fig. 7 dazu, daß der Endstufentreiberstrom I_E der Konstantstromquelle G_I3 vollständig über den Komparator K₁ nach Massepotential abfließt. Folglich wird der Darlington-Transistor T_D nicht angesteuert und es fließt kein Primärspulenstrom I_PR (vgl. Fig. 6). Der Transistor T₃ wird vom Ausgang des Komparators K₂ nicht angesteuert.

Wird nun der Transistor T₂ leitend und der Transistor T₁ nicht-leitend vom Mikroprozessor 2 angesteuert, so wird ein Strompfad von der die Batteriespannung U_Batt führenden Leitung 5 über die Widerstände R₂ und R₃ und den Transistor T₂ nach Masse geöffnet. Als Folge hier­ von stellt sich auf der Steuerleitung 4 ein erster Spannungspegel U_H1 = U_Batt/(1 + R₂/R₃) ein, sofern die Sättigungsspannung U_CESAT des Transistors T₂ vernach­ lässigt werden kann. Die Schwellenspannungen U_S1 und U_S2 der Komparatoren K₁ und K₂ sind nach Fig. 6a so gewählt, daß U_S1 < U_H1 < U_S2 < U_H2 gilt. Demzufolge springt das Potential am Ausgang des Komparators K₁ von Low auf High (vgl. Fig. 6c) und damit wird der Trei­ berstrom I_E in die Basis des Darlington-Transistors als Strom I_B1 umgeleitet, so daß über die Zündspule Z_S, den Darlington-Transistor T_D und den Stromshunt R_S ein Pri­ märspulenstrom I_PR eingeschaltet wird (vgl. Fig. 6b). Dieser steigt abhängig von den Primärspulendaten (Pri­ märspulenwiderstand R_PR und Induktivität der Primär­ spule L_PR) exponentiell an. Gemäß Fig. 6d führt der Ausgang des Komparators K₂ weiter Low-Potential mit der Folge, daß der Transistor T₃ nach Fig. 7 weiterhin nicht angesteuert wird. In diesem Fall steigt das Po­ tential U_F am Stromshunt R₅ bis zu dem von der Gleich­ spannungsquelle G_US3 erzeugten Referenzwert U_S3 an. Bis zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Darlington-Transistor T_D in der Sättigung und damit quasi als Schalter. Da der von den Widerständen R₇ und R₈ gebildete Spannungs­ teiler nicht wirksam ist, gelangt an den invertierenden Eingang des Komparators K₃ die Spannung U_F. Wenn die Spannung U_F den Referenzwert U_S3 erreicht hat, beginnt dieser Komparator K₃ als Strombegrenzungsregeleinheit zu arbeiten, indem er von dem Treiberstrom I_E genauso­ viel Strom I_R nach Masse ableitet, daß der verbleibende Ansteuerstrom I_B2 in die Basis des Darlington-Transi­ stors T_D noch ausreicht, einen Primärspulenstrom I_PR aufrechtzuhalten, welcher am Stromshunt R_S zu einem Po­ tential U_F = U_S3 führt. Dabei verläßt dieser Darling­ ton-Transistor T_D seinen Sättigungsbereich und arbeitet nun in der Stromregelung mit höheren U_CE-Spannungswer­ ten. Bei entsprechender Auslegung des Stromshunts R₅ ergibt sich ein Endwert des Primärspulenstromes I_PR von beispielsweise 5 A.

Ein in dieser Phase leitend geschalteter Transistor T₁ unterbricht über den Komparator K₁ den Strom I_B2 in den Darlington-Transistor T_D. Als Folge davon bricht der Zündspulenprimärstrom I_PR zusammen, was nach der Lenz′schen Regel am Kollektor des Darlington-Transi­ stors T_D zu einer Induktionsspannung von U_IND = -L_PR/2·dI_PR/dt führt und damit auf der Sekundärseite des Zündtrafos ein über sein Übersetzungsverhältnis verstärkter Zündimpuls eingeleitet wird. Somit ist er­ kennbar, daß bei leitendem Transistor T₂ und abwech­ selnd ein/aus-gesteuertem Transistor T₁ sich die Strom/ Spannungsverläufe gemäß den Fig. 6a bis 6d ergeben, wobei ein Spannungspegel U_H1 auf der einzigen Steuer­ leitung 4 zwischen der Ansteuerstufe 3 und der Zündend­ stufe 1 anliegt.

Erfordern nun die in der Ansteuerschaltung 3, also in dem Mikroprozessor 2 eingehenden Daten einen Betrieb der Zündendstufe 1 mit gesteigerter Zündenergie, so wird dies durch das Nichtleitendschalten des Transi­ stors T₂ erreicht. Dies geschieht sinnvollerweise pe­ riodensynchron, d. h. während einer Low-Phase des Pe­ gels auf der Steuerleitung 4. Damit ist zu Beginn der nächsten I_PR-Ladephase der Zündspule der Endwert des Primärspulenstromes I_PR bereits definiert. Wird nun ne­ ben dem Transistor T₂ auch der Transistor T₁ nicht-lei­ tend geschaltet, so geht der Spannungspegel auf der Steuerleitung 4 auf den Wert U_H2 = U_Batt, da nun der Spannungsteiler aus den beiden Widerständen R₂ und R₃ jetzt nicht mehr wirksam ist. Damit liegt der Span­ nungspegel U_H2 über der Spannungsschwelle U_S2 des Kom­ parators K₂ (vgl. Fig. 6a), der dadurch an seinem Aus­ gang High-Potential führt und folglich den Transistor T₃ nach Fig. 7 leitend schaltet, wodurch der Span­ nungsteiler mit den Widerständen R₇ und R₈ wirksam wird. Gleichzeitig gibt der Ausgang des Komparators K₁ den Treiberstrom I_E zur Ansteuerung der Basis des Dar­ lington-Transistors T_D wieder frei. Der ansteigende Pri­ märspulenstrom I_PR wird nun nicht bei der Spannung U_F = U_S3 begrenzt, sondern erst bei dem höheren Wert U_F = U_S3·(1 + R₇/R₈), weil erst bei dieser Spannung am in­ vertierenden Eingang des Komparators K₃ der Spannungs­ wert U_S3 erreicht wird. Bei entsprechender Dimensionie­ rung des Spannungsteilers R₇/R₈ wird ein Primärspulen­ strom von beispielsweise 7,5 A erreicht. Die dazugehö­ rigen Strom/Spannungsdiagramme zeigen die Fig. 6a bis 6d für einen Spannungspegel U_H2 auf der Steuerlei­ tung 4.

Fig. 8 stellt eine Modifikation der Schaltung zur Um­ schaltung des Primärspulenstromes nach Fig. 7 dar, wo­ nach mit dem Ausgangspotential des Komparators K₂ di­ rekt der Referenzwert U_S3 der Gleichspannungsquelle G_US3 geschaltet wird und dafür die Spannung U_F am Stromshunt R₅ direkt dem Komparator K₃ zugeführt wird. Hierzu ist die Gleichspannungsquelle G_US3 mit dem Span­ nungsteiler R₇/R₈ verbunden, dessen Knoten direkt an den nicht-invertierenden Eingang des Komparators K₃ an­ geschlossen ist. Falls der Transistor T₃ nicht-leitend ist, liegt direkt der Referenzwert U_S3 am nicht-inver­ tierenden Eingang des Komparators K₃. Somit stellt sich ein erster Wert des Primärspulenstromes I_PR ein, falls die Spannung U_F am Stromshunt R₅ den Referenzwert U_S3 erreicht. Dagegen ist der Spannungsteiler R₇/R₈ bei leitendem Transistor T₃ wirksam, so daß sich ein zwei­ ter Wert des Primärspulenstromes I_PR einstellt, falls die Spannung U_F am Stromshunt R₅ den Wert U_S3/(1 + R₇/R₈) erreicht.

Die sich gemäß Fig. 5 ergebenden Spannungspegel U_H1 = U_Batt/(1 + R₂/R₃) und U_H2 = U_Batt sind eine Funktion der Batteriespannung U_Batt. Damit ein Strom-Spannungs­ verlauf gemäß den Fig. 6a bis 6d über den gesamten Spannungsbereich der Batteriespannung (etwa von 6 V bis 18 V) gewährleistet ist, müssen die Spannungsschwellen U_S1 und U_S2 ebenfalls eine Funktion der Batteriespan­ nung U_Batt sein. Dies geschieht am einfachsten dadurch, indem die Schwellenspannungen U_S1 und U_S2 jeweils Ab­ griffe eines Spannungsteilers zwischen der Batterie­ spannung U_Batt und dem Bezugspotential der Schaltung sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Bei entsprechender Dimensionierung des Spannungsteilers R₂/R₃ für die Spannungspegel U_H1 und U_H2 und des Spannungsteilers R₄/R₅/R₆ für die Spannungsschwellen U_S1 und U_S2 ergibt sich eine Pegel- und Schwellenabhängigkeit als Funktion der Batteriespannung U_Batt gemäß der Fig. 9.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung der Zündenergie einer Zünd­ spule (Z_S) einer Brennkraftmaschine, bei dem eine den Primärspulenstrom (I_PR) ein- und ausschaltende Endstufe (1) über eine Steuerleitung (4) mit einer Ansteuer­ schaltung (3) eines Mikroprozessors (2) verbunden ist, bei dem zur Übertragung auf der Steuerleitung (4) ein binäres Signal vom Mikroprozessor (2) derart erzeugt wird, daß es neben den Signalwerten "0" und "1" wenig­ stens einen weiteren Signalwert aufweist, der über die Signalhöhe codiert wird, bei dem die Endstufe (1) Aus­ wertemittel (K₂, G_US2) zur Detektion der Signalhöhe (U_H1, U_H2) des wenigstens einen weiteren Signalwertes aufweist und bei dem die Endstufe in Abhängigkeit der detektierten Si­ gnalhöhe Einstellungen vornimmt, dadurch gekennzeich­ net, daß über eine Mehrzahl weiterer Signalwerte in Abhängigkeit der aktuellen Motordaten eine Primärspulenstromvorwahl durch den Mikroprozessor (2) vorgenommen wird und daß die Endstufe (1) Steuermittel (K₃, T₃, R₇, R₈) umfaßt, die in Abhängigkeit der detektierten Signalhöhe (U_H1, U_H2) der weiteren Signalwerte eine Einstellung des Primärspulenstromes (I_PR) vornehmen.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ erleitung (4) ansteuerseitig wahlweise mit einer ersten Konstantstromquelle (G_I1) oder der ersten und einer zweiten Konstantstromquelle (G_I2) oder nur der zweiten Konstantstromquelle (G_I2) verbunden werden kann, daß zur Einstellung eines ersten Wertes des Primärspulen­ stromes der Strom (I₁) der ersten Konstantstromquelle (G_I1) endstufenseitig an einem Arbeitswiderstand (R₁) einen ersten Spannungspegel (U_H1) erzeugt, der die Si­ gnalhöhe eines ersten weiteren Signalwertes des binären Signals darstellt, und daß zur Einstellung eines zwei­ ten Wertes des Primärspulenstromes der Summenstrom der Ströme (I₁, I₂) der ersten und zweiten Konstantstrom­ quelle (G_I1, G_I2) oder nur der Strom (I₂) der zweiten Konstantstromquelle (G_I2) an dem Arbeitswiderstand (R₁) einen zweiten Spannungspegel (U_H2) erzeugt, der die Si­ gnalhöhe eines zweiten weiteren Signalwertes des binä­ ren Signals darstellt.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ erleitung (4) ansteuerseitig an einer Z-Diode (Z) ange­ schlossen ist, die ihrerseits über einen elektronischen Schalter (T₂) mit dem einen Betriebspotential der Schaltungsanordnung verbunden werden kann, daß die Steuerleitung (4) endstufenseitig mit dem anderen Be­ triebspotential der Schaltungsanordnung verbunden ist, und daß zur Einstellung eines ersten bzw. zweiten Wer­ tes des Primärspulenstromes der elektronische Schalter (T₂) geschlossen bzw. geöffnet wird, wodurch auf der Steuerleitung (4) ein erster bzw. zweiter Spannungspe­ gel (U_H1, U_H2) erzeugt wird, der der Signalhöhe eines ersten bzw. zweiten weiteren Signalwertes des binären Signals entspricht.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ erleitung (4) ansteuerseitig an einen ersten Widerstand (R₃) angeschlossen ist, der seinerseits über einen elektronischen Schalter (T₂) mit dem einen Betriebspo­ tential der Schaltungsanordnung verbunden werden kann, daß die Steuerleitung (4) endstufenseitig über einen zweiten Widerstand (R₂) mit dem anderen Betriebspoten­ tial der Schaltungsanordnung verbunden ist, und daß zur Einstellung eines ersten bzw. zweiten Wertes des Pri­ märspulenstromes (I_PR) der Schalter (T₂) geschlossen bzw. geöffnet wird, wodurch auf der Steuerleitung (4) ein erster bzw. zweiter Spannungspegel (U_H1, U_H2) er­ zeugt wird, der der Signalhöhe eines ersten bzw. zwei­ ten weiteren Signalwertes des binären Signals ent­ spricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem Leistungsschalter (T_D) und einem Stromshunt (R_S) im Primärstromkreis der Zündspule (Z_S), dadurch gekennzeichnet, daß als Auswertemittel eine erste Vergleichsschaltung (K₂) vorgesehen ist, die einen ersten vorgegebenen Spannungsschwellwert (U_S2) mit der Signalhöhe des auf der Steuerleitung (4) anlie­ genden Binärsignals vergleicht, daß parallel zum Strom­ shunt (R_S) ein Spannungsteiler (R₇, R₈) geschaltet ist, der über einen elektronischen Schalter (T₃) mittels der ersten Vergleichsschaltung (K₂) in Abhängigkeit von de­ ren Vergleichsergebnis zu- oder abgeschaltet wird, und daß eine zweite Vergleichsschaltung (K₃) vorgesehen ist, die den am Knotenpunkt des Spannungsteilers (R₇, R₈) auftretenden Spannungswert mit einem zweiten Span­ nungsschwellwert (U_S3) vergleicht und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis den Endwert des Primärspulen­ stromes (I_PR) über den Leistungsschalter (T_D) regelt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem Leistungsschalter (T_D) und einem Stromshunt (R_S) im Primärstromkreis der Zündspule (Z_S), dadurch gekennzeichnet, daß als Auswertemittel eine erste Vergleichsschaltung (K₂) vorgesehen ist, die einen ersten vorgegebenen Spannungsschwellwert (U_S2) mit der Signalhöhe des auf der Steuerleitung (4) anlie­ genden Binärsignals vergleicht, daß eine Spannungsquel­ le (G_US3) zur Erzeugung eines zweiten Spannungsschwell­ wertes (U_S3) vorgesehen ist, daß ein Spannungsteiler (R₇, R₈) über einen elektronischen Schalter (T₃) mit­ tels der ersten Vergleichsschaltung (K₂) in Abhängig­ keit von deren Vergleichsergebnis an die Spannungsquel­ le (G_US3) schaltbar ist, und daß eine zweite Ver­ gleichsschaltung (K₃) vorgesehen ist, die den am Kno­ tenpunkt des Spannungsteilers (R₇, R₈) auftretenden Spannungswert mit dem Spannungsabfall (U_F) am Strom­ shunt (R_S) vergleicht und in Abhängigkeit von dem Ver­ gleichsergebnis den Endwert des Primärspulenstromes (I_PR) über den Leistungsschalter (T_D) regelt.