EP0470277B1 - Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP0470277B1
EP0470277B1 EP90115095A EP90115095A EP0470277B1 EP 0470277 B1 EP0470277 B1 EP 0470277B1 EP 90115095 A EP90115095 A EP 90115095A EP 90115095 A EP90115095 A EP 90115095A EP 0470277 B1 EP0470277 B1 EP 0470277B1
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ignition
control circuit
ignition control
diagnostic
ignition device
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Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

Definitions

  • the invention relates to an ignition device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Such an ignition device is known from DE-A-27 59 154.
  • connection from the second secondary connection or, in the case of a plurality of ignition coils, from the common point via the sensor to the negative pole of the supply voltage can occasionally be interrupted, although experience has shown that ignition still takes place, but this cannot be optimal. This adversely affects the combustion process in the cylinders.
  • the measurement input of the subsequent ignition control circuit can be damaged due to the increased voltage and the control electronics of the engine control can be disturbed in its regular operation.
  • Figure 1 shows a circuit diagram of the ignition device according to the invention.
  • the primary winding 1 of an ignition coil SP is controlled via a switching transistor 3.
  • the first secondary connection of the secondary winding 2 leads to one or more spark plugs ZK and the second secondary connection is connected via a sensor 4 to the negative pole of a supply voltage source, not shown.
  • a further secondary coil of possible further ignition coils, the second secondary connections of which lead to the common point P, is indicated by dashed lines.
  • a measuring line 8 leads to a connecting pin 10 of a microprocessor 16 contained in the ignition control device via a signal shaping circuit 17, which converts the measuring signals into square-wave signals with a harmless voltage amplitude.
  • a series circuit comprising a voltage limiter 6 and a resistor 7 is connected in parallel with the sensor 4.
  • the voltage limiter 6 is designed as a Zener diode.
  • a diagnosis line 9 leads from the connection point between the Zener diode 6 and the resistor 7 to a connection pin 11 of the microprocessor 16.
  • the measuring line 8 is optionally connected in addition to or instead of the connection to the connecting pin 10 via a peak rectifier 14 to a connecting pin 12 of the microprocessor 16, wherein a waveform shaping circuit (not shown here) can also be provided between the peak rectifier 14 and the connecting pin 12, and also the diagnostic line 9 is optional additionally or instead of the connection to connection pin 11 via a peak rectifier 15 connected to a connection pin 13 of the microprocessor 16.
  • An indicator lamp L and an arrow A symbolically denote the signals activated by the microprocessor 16, which will be discussed in more detail later.
  • FIG. 2 shows a diagram of the measurement and diagnostic signals a) in the case of faultless operation and b) in the case of faulty operation.
  • the measuring and diagnostic signals are identified in FIG. 2 by numbers 8 to 13, which correspond to those lines or connecting pins from FIG. 1 on which these signals appear.
  • Roman numerals denote the cylinders of the internal combustion engine, the ignition pulses of which are assigned to the measurement and diagnostic signals. This cylinder assignment takes place in a known manner via cam and crankshaft pulses. In this way, the measurement and diagnostic signals can be evaluated separately for each cylinder.
  • the duration of the measurement signals from the microprocessor 16 is counted in real time in a known manner.
  • the pulses on the measuring line 8 reach a voltage amplitude which does not reach the pass threshold of the zener diode 6, so that a zero signal appears at the connecting pins 11 and 13 (dashed lines 11, 13 in FIG. 2a).
  • the amplitude of the measurement signal on the measurement line 8 reaches a multiple of the value in the case of error-free operation, so that the Zener diode 6 becomes transparent with each measurement signal pulse 8 and limits the voltage so that a diagnostic signal appears on the resistor 7 and on the connection pin 11, see dashed pulses 11 in Figure 2b).
  • This diagnostic signal is evaluated by the microprocessor 16.
  • an indicator lamp L is switched on and / or an error is displayed or stored in the microprocessor 16 and, as indicated by the arrow A in FIG. 1, is output as an error signal for further processing.
  • the measurement signal and / or the diagnostic signal are fed via tip rectifiers 14 and 15 to connection pins 12 and 13 of the microprocessor 16 and can be evaluated there at a later point in time during the cycle time of the respective cylinder (until the ignition pulse of the next cylinder) when the microprocessor is no longer concerned with real-time measurement, see dotted lines 12 in FIGS. 2a) and 2b) and dash-dotted line 13 in FIG. 2b). Shortly before the next ignition pulse appears, if necessary, the peak value rectifier capacitors are discharged by a reset pulse.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine derartige Zündeinrichtung ist aus der DE-A-27 59 154 bekannt.
  • Bei der bekannten Zündeinrichtung ist eine Regelung der Funkenentladedauer der Zündkerzen vorgesehen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Dauer des über einen Sensor ermittelten Funkenentladestroms gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird und aufgrund des Vergleichsergebnisses die Schließdauer der Primärwicklung der Zündspule nachgeregelt wird.
  • Die Verbindung vom zweiten Sekundäranschluß bzw. bei mehreren Zündspulen vom gemeinsamen Punkt über den Sensor zum Minuspol der Versorgungsspannung kann gelegentlich unterbrochen sein, wobei dann erfahrungsgemäß zwar immer noch eine Zündung erfolgt, welche aber nicht optimal sein kann. Dadurch wird der Verbrennungsvorgang in den Zylindern nachteilig beeinflußt. Der Meßeingang der nachfolgenden Zündsteuerschaltung kann wegen der erhöhten Spannung beschädigt werden und die Steuerelektronik der Motorsteuerung kann in ihrem regulären Betrieb gestört werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die bekannte Zündeinrichtung so weiterzubilden, daß dieser Fehler erkannt werden kann und ein daraus resultierendes Fehlersignal zum Schutz der Zündsteuerschaltung verwendet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere Ausführungsarten der Erfindung.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Schaltbild und
    Figur 2
    ein Diagramm der Meß- und Diagnosesignale
    • a) bei fehlerfreiem Betrieb und
    • b) bei fehlerhaftem Betrieb.
  • Figur 1 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung. Die Primärwicklung 1 einer Zündspule SP wird über einen Schalttransistor 3 angesteuert. Der erste Sekundäranschluß der Sekundärwicklung 2 führt zu einer oder mehreren Zündkerzen ZK und der zweite Sekundäranschluß ist über einen Sensor 4 mit dem Minuspol einer nicht dargestellten Versorgungsspannungsquelle verbunden. Gestrichelt angedeutet ist eine weitere Sekundärspule von möglichen weiteren Zündspulen, deren zweite Sekundäranschlüsse auf den gemeinsamen Punkt P führen.
  • Von diesem gemeinsamen Punkt P führt eine Meßleitung 8 zu einem Anschlußpin 10 eines in der Zündsteuereinrichtung enthaltenen Mikroprozessors 16 über eine Signalformerschaltung 17, welche die Meßsignale in Rechtecksignale mit ungefährlicher Spannungsamplitude verwandelt.
  • Parallel zu dem Sensor 4 liegt eine Reihenschaltung aus einem Spannungsbegrenzer 6 und einem Widerstand 7. Der Spannungsbegrenzer 6 ist als Zenerdiode ausgebildet.
  • Vom Verbindungpunkt zwischen Zenerdiode 6 und Widerstand 7 führt eine Diagnoseleitung 9 zu einem Anschlußpin 11 des Mikroprozessors 16.
  • Die Meßleitung 8 ist wahlweise zusätzlich oder anstelle der Verbindung mit Anschlußpin 10 über einen Spitzengleichrichter 14 mit einem Anschlußpin 12 des Mikroprozessors 16 verbunden, wobei zwischen Spitzengleichrichter 14 und Anschlußpin 12 ebenfalls eine hier nicht dargestellte Signalformerschaltung vorgesehen sein kann, und auch die Diagnoseleitung 9 ist wahlweise zusätzlich oder anstelle der Verbindung mit Anschlußpin 11 über einen Spitzengleichrichter 15 mit einem Anschlußpin 13 des Mikroprozessors 16 verbunden. Eine Anzeigelampe L und ein Pfeil A bezeichnen symbolisch die vom Mikroprozessor 16 aktivierten Signale, auf die später noch näher eingegangen wird.
  • Figur 2 zeigt ein Diagramm der Meß- und Diagnosesignale a) bei fehlerfreiem Betrieb und b) bei fehlerhaftem Betrieb.
  • Die Meß- und Diagnosesignale sind in Figur 2 durch Zahlen 8 bis 13 gekennzeichnet, welche denjenigen Leitungen oder Anschlußpins aus Figur 1 entsprechen, an welchen diese Signale erscheinen. Mit römischen Ziffern sind die Zylinder der Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Zündimpulsen die Meß- und Diagnosesignale zugeordnet sind. Diese Zylinderzuordnung erfolgt in bekannter Weise über Nocken-und Kurbelwellenimpulse. Auf diese Weise können für jeden Zylinder getrennt die Meß- und Diagnosesignale ausgewertet werden.
  • Bei jeder Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung 1 der Zündspule SP durch den Schalttransistor 3 wird in der Sekundärwicklung 2 ein rasch ansteigender Zündimpuls induziert, wobei der durch die Zündkerzen ZK fließende Strom am Sensor 4 Spannungsimpulse erzeugt, welche als Meßsignale auf der Meßleitung 8 erscheinen, siehe Signalzug 8 bei fehlerfreiem Betrieb in Figur 2a) und bei fehlerhaftem Betrieb infolge einer Unterbrechung am Sensor 4 in Figur 2b). Über die Signalformerschaltung 17 werden die Meßsignale zu etwa rechteckförmigen Signalen 10 (Figur 2a) gewandelt.
  • Als Maß für die Zündfunkendauer wird in bekannter Weise die Dauer der Meßsignale vom Mikroprozessor 16 in Echtzeitbetrieb ausgezählt.
  • Bei fehlerfreiem Betrieb erreichen die Impulse auf der Meßleitung 8 eine Spannungsamplitude, welche die Durchlaßschwelle der Zenerdiode 6 nicht erreicht, so daß an den Anschlußpins 11 und 13 Nullsignal erscheint, gestrichelte Linien 11, 13 in Figur 2a).
  • Bei fehlerhaftem Betrieb erreicht die Amplitude des Meßsignals auf der Meßleitung 8 ein Mehrfaches des Wertes bei fehlerfreiem Betrieb, so daß die Zenerdiode 6 bei jedem Meßsignalimpuls 8 durchlässig wird und die Spannung begrenzt, so daß am Widerstand 7 sowie am Anschlußpin 11 ein Diagnosesignal erscheint, siehe gestrichelte Impulse 11 in Figur 2b).
  • Dieses Diagnosesignal wird vom Mikroprozessor 16 ausgewertet.
  • Bei einer vorgegebenen Zahl fehlerhafter Zündimpulse wird eine Anzeigelampe L eingeschaltet und/oder im Mikroprozessor 16 ein Fehler angezeigt bzw. gespeichert und, durch den Pfeil A in Figur 1 angedeutet, als Fehlersignal zur Weiterverarbeitung ausgegeben.
  • Da die Dauer der Meßsignale und damit der Zündfunken vom Mikroprozessor 16 in Echtzeit ermittelt wird, kann es schwierig sein, auch die Amplitude des Meßsignals und das Vorhandensein eines Diagnosesignals in Echtzeit zu ermitteln. Aus diesem Grund werden das Meßsignal und/oder das Diagnosesignal über Spitzengleichrichter 14 bzw. 15 zu Anschlußpins 12 bzw. 13 des Mikroprozessors 16 geführt und können dort zu einem späteren Zeitpunkt während der Zykluszeit des jeweiligen Zylinders (bis zum Zündimpuls des nächsten Zylinders) ausgewertet werden, wenn der Mikroprozessor nicht mehr mit Echtzeitmessung befaßt ist, siehe gepunktete Linien 12 in Figur 2a) und 2b) sowie strichpunktierte Linie 13 in Figur 2b). Kurz vor Erscheinen des nächsten Zündimpulses erfolgt, sofern erforderlich, durch einen Resetimpuls eine Entladung der Spitzenwertgleichrichter-Kondensatoren.

Claims (4)

  1. Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einer Zündspule (SP) mit zwei getrennten Sekundäranschlüssen, wobei der erste Sekundäranschluß direkt oder über einen Verteiler zu einer oder mehreren Zündkerzen (ZK) führt, und wobei der zweite Sekundäranschluß der einen oder aller Zündspulen auf einen gemeinsamen Punkt (P) und von diesem über einen Sensor (4) zum Minuspol einer Versorgungsspannungsquelle führt, und mit einer von dem gemeinsamen Punkt (P) zu einer Zündsteuerschaltung (16) führenden Meßleitung (8), wobei an der Meßleitung abgreifbare Meßsignale in der Zündsteuerschaltung (16) auswertbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß parallel zum Sensor (4) die Reihenschaltung aus einem Spannungsbegrenzer (6) und einem Widerstand (7) geschaltet ist, daß von dem Verbindungspunkt zwischen Spannungsbegrenzer (6) und
    dem Widerstand (7) eine Diagnoseleitung (9) zur Zündsteuerschaltung (16) führt, und
    daß an der Diagnoseleitung (9) abgreifbare Diagnosesignale in der Zündsteuerschaltung (16) auswertbar sind.
  2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vom gemeinsamen Punkt (P) eine zweite Meßleitung über einen Spitzengleichrichter (14) zur Zündsteuerschaltung (12, 16) führt.
  3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vom Verbindungspunkt zwischen Spannungsbegrenzer (6) und Widerstand (7) eine zweite Diagnoseleitung über einen Spitzengleichrichter (15) zur Zündsteuerschaltung (13, 16) führt.
  4. Zündeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zündsteuereinrichtung (16) einen Mikroprozessor enthält.
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