EP1216356B1 - Verfahren und zeitschaltung zur erzeugung eines schalt- oder steuersignals - Google Patents

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EP1216356B1
EP1216356B1 EP00967808A EP00967808A EP1216356B1 EP 1216356 B1 EP1216356 B1 EP 1216356B1 EP 00967808 A EP00967808 A EP 00967808A EP 00967808 A EP00967808 A EP 00967808A EP 1216356 B1 EP1216356 B1 EP 1216356B1
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EP
European Patent Office
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current
threshold value
inductor
voltage
ignition coil
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EP00967808A
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Paul Nance
Stefan-Michael Leipold
Brigitte Hiebl-Leipold
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Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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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
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2017—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2031—Control of the current by means of delays or monostable multivibrators

Definitions

  • the invention relates to a method and a time circuit to generate a switching or control signal after a predeterminable period of time.
  • Timers for switching off a consumer are common as so-called RC circuits with an RC element, that serves as a timer.
  • the ignition coil is switched off in a way that there is no spark at the spark plug when the Control works incorrectly.
  • Switching off the ignition coil can be done, for example, when a maximum temperature in the electronic switch that exceeds the ignition coil switches on and off.
  • This predeterminable time period is chosen to be greater than the switch-on time of the ignition coil during trouble-free operation.
  • the switch-on and are in an electronic ignition system Switch-off times in a range from approximately 10 ms to 50 ms.
  • a timer is suitable for switching off the ignition coil.
  • an RC circuit can be used for this which, however, has the disadvantage that the capacitor cannot be integrated on a chip, but as external component is to be provided.
  • Another, integrable The solution is to use an oscillator and several binary divider stages in front. This solution has the advantage of Integrability of all components, however, requires a high level Circuitry.
  • the method according to the invention achieves this object according to claim 1 in that at the beginning of the time measurement a voltage is placed on an inductor and that a current threshold detector emits the switching or control signal, when the current through the inductor has a given Threshold exceeded.
  • an inductance is as Timer provided.
  • the increase in current through the inductance is detected by a current threshold detector, that when an adjustable and predeterminable value is exceeded Threshold value emits a switching or control signal that leads to Example can switch a consumer on or off.
  • Threshold value emits a switching or control signal that leads to Example can switch a consumer on or off.
  • the method according to the invention can advantageously be used in an electronic ignition system of an internal combustion engine use because the existing ignition coil as a timing element can serve.
  • a first embodiment of the method according to the invention provides for the current through the inductor by means of a Measuring resistance to detect at its connections Voltage threshold detector is connected.
  • a second embodiment of the method according to the invention provides that the voltage drop and the current rise measured on the inductance and in a logic circuit arrangement logically linked with each other.
  • the logical one Circuit arrangement generates the switching or control signal.
  • a third embodiment of the method according to the invention is used in an electronic ignition system of an internal combustion engine used.
  • the current threshold detector already mentioned or voltage threshold detector or the logical Circuitry control the electronic switch of the electronic ignition system that turns the ignition coil on and off off. After the specified period of time, the current threshold detector gives the voltage threshold detector or the logic circuit arrangement a switching signal for switching off the ignition coil.
  • a fourth embodiment of the method according to the invention looks for when used in an electronic ignition system an internal combustion engine before that in the event of a short circuit the ignition coil, the current through the ignition coil is switched off becomes.
  • FIG. 1 It now becomes the first embodiment shown in FIG. 1 described a timer circuit according to the invention and explained.
  • a circuit there is a voltage source U, a controllable one Switch S, an inductor L and a current threshold detector ID with a control output.
  • controllable switch S By closing the controllable switch S, for example can be operated by a control circuit the timer is switched on. If the current I through the Inductance L a predeterminable and adjustable threshold exceeds the current threshold detector ID a switching or control signal from its output, for example for controlling or switching a consumer on and off can serve.
  • FIG. 2 It now becomes the second embodiment shown in FIG. 2 a timing circuit according to the invention described and explained.
  • a timer according to the invention is the structure of the Current threshold detector ID shown.
  • the voltage source U the controllable switch S, the inductance L and a measuring resistor R, at its terminals Voltage threshold detector UD1 is connected.
  • the measuring resistor R and the voltage threshold detector UD1 form the current threshold detector ID.
  • the second embodiment can also be in an electronic Insert ignition system.
  • the control output of the voltage threshold detector ÜD1 is connected to the control input of the controllable switch S connected to the ignition coil L and turns off.
  • FIG. 3 It is now shown in FIG. 3 and in an electronic Ignition system built third embodiment a time circuit according to the invention described and explained.
  • the third connection of the primary winding PW the ignition coil L is the one connection of the primary winding PW the ignition coil L with one pole of the voltage source U - the Vehicle battery - and the first input of a voltage threshold detector UD2 connected.
  • the second connection of the Primary winding PW of the ignition coil L is at the second input of the voltage threshold detector UD2 and to the collector a field effect transistor T connected to the controllable S represents switch.
  • the first emitter of the field effect transistor T is via the measuring resistor R with its gate electrode, with the first output A1 of a logic circuit LS, with the third input of the second voltage threshold detector UD2 and with the other pole of the voltage source U connected.
  • the one connection of the measuring resistor R is at the first input of a voltage threshold detector UD1 and the other connection of the measuring resistor R with the second input of the voltage threshold detector UD1, whose output is connected to the first input of the logic circuit LS is connected.
  • the output of the voltage threshold detector UD2 is the second input of the logic circuit LS connected, the second output A2 on the gate electrode of the field effect transistor T is connected is.
  • Parallel to the gate electrode and A Zener diode Z is connected to the emitter of the field effect transistor T.
  • a so-called is preferably used for the field effect transistor T. Insulated gate bipolar transistor used.
  • the current through the primary winding PW of the ignition coil L is cyclically switched on and off by means of the field effect transistor T, to at the secondary winding SW of the ignition coil L connected spark plugs at the right moment To generate sparks.
  • the current I rises through the primary coil PW of the ignition coil L. linear on. According to the invention, the linear increase of Current I for time measurement.
  • the field effect transistor T In the case of trouble-free operation, the field effect transistor T cyclically switched on and off so that the ignition coil is in the correct position The ignition voltage required for the spark plugs supplies. If now due to a fault at the time of ignition no ignition spark is generated, the current I increases through the primary winding PW of the ignition coil L continues linearly. To prevent the ignition coil from being destroyed by excessive current, the field effect transistor T of the logical Circuit LS so slowly from the conductive state to the not conductive state controlled that the differential quotient dI / dt of the one flowing through the primary winding PW of the ignition coil L. Current remains so small that that on the secondary winding SW of the ignition coil L no longer induced the ignition voltage is sufficient to generate a spark at the spark plugs. This prevents ignition sparks outside of the ignition times.
  • the voltage drop across the measuring resistor R which is proportional to the current I flowing through the primary winding PW of the ignition coil L, is detected by means of the voltage threshold detector UD1.
  • the voltage drop across the collector-emitter path of the field effect transistor T is detected by means of the voltage threshold detector UD2.
  • the threshold value set in the voltage threshold value detector UD1 is selected to be greater than the value of the voltage drop across the measuring resistor R at the time of ignition. In the case of trouble-free operation, the value set in the voltage threshold detector UD1 is therefore never reached.
  • the current I through the primary coil PW and thus the voltage drop across the measuring resistor R in the event of a fault rises above the threshold value set in the voltage threshold value detector UD1.
  • the voltage across the collector-emitter path of the field effect transistor T which is detected by means of the voltage threshold detector UD2, drops below the collector-emitter saturation voltage.
  • the collector-emitter voltage is present of the field effect transistor T significantly above the saturation voltage, which is from the voltage threshold detector UD2 is detected.
  • the voltage threshold detector UD2 At well above the saturation voltage lying collector-emitter voltage of the field effect transistor T gives the voltage threshold detector UD2 a control signal to the logic circuit LS, which then the Field effect transistor T immediately in the non-conductive state controls.
  • the Current through the primary winding PW of the ignition coil L immediately switched off be because in this case in the secondary winding SW of the ignition coil L no voltage is induced and therefore no spark can be generated.
  • an inductance as a timing element is neither an RC element nor an oscillator with subsequent ones Binary divider stages required.
  • the invention is therefore especially for an electronic ignition system suitable because an electronic ignition system has an inductance anyway -
  • the ignition coil - contains a double function exercises. It generates the ignition voltage and serves at the same time as a timer.
  • the invention is particularly good for circuit arrangements or systems suitable in which an inductance is provided, which is then also used as a timing element can be.
  • the invention is by no means limited to such circuits or systems with an existing inductance. It can be used to advantage anywhere where relatively long times have to be measured. If in the area of application does not already have an inductor is, and can be used as a timer, is an inductor to be provided as a timer.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines Schalt- oder Steuersignales nach einer vorgebbaren Zeitspanne wird zu Beginn der Zeitmessung eine Spannung (U) an eine als Zeitglied dienende Induktivität (L) gelegt. Wenn der Strom (I) durch die Induktivität (L) einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, gibt ein Stromschwellwertdetektor (ID) das Schalt- oder Steuersignal ab. In einem elektronischen Zündsystem für Verbrennungsmotoren dient die Zündspule (L, PW, SW) nicht nur zur Erzeugung der Zündspannung, sondern auch als Zeitglied für eine Zeitschaltung (UD1, UD2, LS), welche den Strom (I) durch die Primärwicklung (PW) der Zündspule (L) nach einer vorgebbaren Zeit abschaltet. Die Abschaltung des Stromes (I) erfolgt mit einem Differentialquotienten dI/dt, der so gewählt ist, dass die an der Zündspule (L) induzierte Zündspannung nicht mehr ausreicht, um an den Zündkerzen einen Zündfunken zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Zeitschaltung zur Erzeugung eines Schalt- oder Steuersignales nach einer vorgebbaren Zeitspanne.
Zeitschaltungen zum Ausschalten eines Verbrauchers sind üblicherweise als sogenannte RC-Schaltungen mit einem RC-Glied, das als Zeitglied dient, aufgebaut.
In elektronischen Zündsystemen für Verbrennungsmotoren wird beispielsweise die Zündspule in einer Weise abgeschaltet, dass kein Zündfunke an der Zündkerze mehr entsteht, wenn die Ansteuerung fehlerhaft arbeitet. Die Abschaltung der Zündspule kann zum Beispiel erfolgen, wenn eine maximale Temperatur im elektronischen Schalter überschritten wird, der die Zündspule ein- und ausschaltet. Es ist jedoch vorteilhafter, die Zündspule eine vorgebbare Zeit nach dem Einschalten abzuschalten. Diese vorgebbare Zeitspanne ist größer gewählt als die Einschaltzeit der Zündspule bei störungsfreiem Betrieb. In einem elektronischen Zündsystem liegen die Einschalt- und Abschaltzeiten in einem Bereich von ungefähr 10 ms bis 50 ms.
Zur Abschaltung der Zündspule ist eine Zeitschaltung geeignet. Es kann hierfür beispielsweise eine RC-Schaltung eingesetzt werden, die jedoch den Nachteil hat, dass der Kondensator nicht auf einem Chip integriert werden kann, sondern als externes Bauteil vorzusehen ist. Eine andere, integrierbare Lösung sieht den Einsatz eines Oszillators und mehrerer Binärteilerstufen vor. Diese Lösung hat zwar den Vorteil der Integrierbarkeit aller Bauteile, erfordert jedoch einen hohen Schaltungsaufwand.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Zeitschaltung zur Erzeugung eines Schalt- oder Steuersignales nach einer vorgebbaren Zeitspanne, insbesondere zum Abschalten der Zündspule eines elektronischen Zündsystemes, anzugeben, das ohne hohen Schaltungsaufwand integrierbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe gemäß Anspruch 1 dadurch, dass zu Beginn der Zeitmessung eine Spannung an eine Induktivität gelegt wird und dass ein Stromschwellwertdetektor das Schalt- oder Steuersignal abgibt, wenn der Strom durch die Induktivität einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 8 dadurch gelöst, dass in einem Stromkreis eine Spannungsquelle, ein steuerbarer Schalter, eine Induktivität sowie ein Stromschwellwertdetektor mit einem Steuerausgang liegen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Induktivität als Zeitglied vorgesehen. Der Anstieg des Stromes durch die Induktivität wird von einem Stromschwellwertdetektor erfasst, der bei Überschreiten eines einstellbaren und vorgebbaren Schwellwertes ein Schalt- oder Steuersignal abgibt, das zum Beispiel einen Verbraucher ein- oder ausschalten kann. Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei einem elektronischen Zündsystem eines Verbrennungsmotors einsetzen, weil die ohnehin vorhandene Zündspule als Zeitglied dienen kann.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, den Strom durch die Induktivität mittels eines Messwiderstandes zu erfassen, an dessen Anschlüssen ein Spannungsschwellwertdetektor angeschlossen ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Spannungsabfall und der Stromanstieg an der Induktivität gemessen und in einer logischen Schaltungsanordnung miteinander logisch verknüpft werden. Die logische Schaltungsanordnung erzeugt das Schalt- oder Steuersignal.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem elektronischen Zündsystem eines Verbrennungsmotors eingesetzt. Der bereits erwähnte Stromschwellwertdetektor oder Spannungsschwellwertdetektor oder die logische Schaltungsanordnung steuern den elektronischen Schalter des elektronischen Zündsystems an, der die Zündspule ein- und ausschaltet. Nach der vorgegebenen Zeitspanne gibt der Stromschwellwertdetektor, der Spannungsschwellwertdetektor oder die logische Schaltungsanordnung ein Schaltsignal zum Abschalten der Zündspule ab.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht bei Einsatz in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor vor, dass bei einem Kurzschluss an der Zündspule der Strom durch die Zündspule abgeschaltet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindüngsgemäße Zeitschaltung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zeitschaltung beschrieben und erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung,
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung und
Fig. 3
ein drittes in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor eingebautes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung.
Es wird nun das in der Fig. 1 abgebildete erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung beschrieben und erläutert.
In einem Stromkreis liegen eine Spannungsquelle U, ein steuerbarer Schalter S, eine Induktivität L und ein Stromschwellwertdetektor ID mit einem Steuerausgang.
Durch Schließen des steuerbaren Schalters S, der beispielsweise von einer Steuerschaltung betätigt werden kann, wird die Zeitschaltung eingeschaltet. Wenn der Strom I durch die Induktivität L einen vorgebbaren und einstellbaren Schwellwert überschreitet, gibt der Stromschwellwertdetektor ID an seinem Ausgang ein Schalt- oder Steuersignal ab, das zum Beispiel zum Steuern oder Ein- und Ausschalten eines Verbrauchers dienen kann.
Bei Einsatz dieses ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung in einem elektronischen Zündsystem für einen Verbrennungsmotor ist der Steuerausgang des Stromschwellwertdetektors ID mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters S verbunden, der die Induktivität L - die Zündspule - ein- und ausschaltet.
Es wird nun das in der Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung beschrieben und erläutert.
Beim zweiten in der Fig. 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung ist der Aufbau des Stromschwellwertdetektors ID gezeigt. Im Stromkreis liegen die Spannungsquelle U, der steuerbare Schalter S, die Induktivität L und ein Messwiderstand R, an dessen Anschlüssen ein Spannungsschwellwertdetektor UD1 angeschlossen ist. Der Messwiderstand R und der Spannungsschwellwertdetektor UD1 bilden den Stromschwellwertdetektor ID.
Auch das zweite Ausführungsbeispiel lässt sich in einem elektronischen Zündsystem einsetzen. Der Steuerausgang des Spannungsschwellwertdetektors ÜD1 ist mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters S verbunden, der die Zündspule L ein- und ausschaltet.
Es wird nun das in der Fig. 3 abgebildete und in einem elektronischen Zündsystem eingebaute dritte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zeitschaltung beschrieben und erläutert.
In der Fig. 3 ist der eine Anschluss der Primärwicklung PW der Zündspule L mit dem einen Pol der Spannungsquelle U - der Fahrzeugbatterie - und dem ersten Eingang eines Spannungsschwellwertdetektors UD2 verbunden. Der zweite Anschluss der Primärwicklung PW der Zündspule L ist an den zweiten Eingang des Spannungsschwellwertdetektors UD2 und an den Kollektor eines Feldeffekttransistors T angeschlossen, der den steuerbaren Schalter S darstellt. Der erste Emitter des Feldeffekttransistors T ist über den Messwiderstand R mit seiner Gate-Elektrode, mit dem ersten Ausgang A1 einer logischen Schaltung LS, mit dem dritten Eingang des zweiten Spannungsschwellwertdetektors UD2 und mit dem anderen Pol der Spannungsquelle U verbunden. Der eine Anschluss des Messwiderstandes R ist mit dem ersten Eingang eines Spannungsschwellwertdetektors UD1 und der andere Anschluss des Messwiderstandes R mit dem zweiten Eingang des Spannungsschwellwertdetektors UD1 verbunden, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der logischen Schaltung LS verbunden ist. Der Ausgang des Spannungsschwellwertdetektors UD2 ist mit dem zweiten Eingang der logischen Schaltung LS verbunden, deren zweiter Ausgang A2 an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T angeschlossen ist. Parallel zum ersten Emitter des Feldeffekttransistors T und zum Messwiderstand R liegt ein zweiter Emitter des Feldeffekttransistors T. Parallel zur Gate-Elektrode und zum Emitter des Feldeffekttransistors T ist eine Zenerdiode Z geschaltet.
Vorzugsweise wird für den Feldeffekttransistor T ein sogenannter Insulated Gate Bipolar Transistor eingesetzt.
Es wird nun die Funktion des in der Fig. 3 abgebildeten dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung erläutert.
Der Strom durch die Primärwicklung PW der Zündspule L wird mittels des Feldeffekttransistors T zyklisch an- und abgeschaltet, um bei den an die Sekundärwicklung SW der Zündspule L angeschlossenen Zündkerzen im richtigen Augenblick einen Zündfunken zu erzeugen. Bei leitendem Feldeffekttransistor T steigt der Strom I durch die Primärspule PW der Zündspule L linear an. Erfindungsgemäß dient der lineare Anstieg des Stromes I zur Zeitmessung.
Bei störungsfreiem Betrieb wird der Feldeffekttransistor T zyklisch ein- und ausgeschaltet, damit die Zündspule im richtigen Augenblick die für die Zündkerzen erforderliche Zündspannung liefert. Wenn nun aufgrund einer Störung zum Zündzeitpunkt kein Zündfunke erzeugt wird, steigt der Strom I durch die Primärwicklung PW der Zündspule L weiter linear an. Um eine Zerstörung der Zündspule durch zu hohen Strom zu verhindern, wird der Feldeffekttransistor T von der logischen Schaltung LS so langsam vom leitenden Zustand in den nicht leitenden Zustand gesteuert, dass der Differentialquotient dI/dt des durch die Primärwicklung PW der Zündspule L fließenden Stromes so klein bleibt, dass die an der Sekundärwicklung SW der Zündspule L induzierte Zündspannung nicht mehr ausreicht, um einen Zündfunken an den Zündkerzen zu erzeugen. Dadurch werden Zündfunken außerhalb der Zündzeitpunkte vermieden.
Mittels des Spannungsschwellwertdetektors UD1 wird der Spannungsabfall am Messwiderstand R erfasst, der proportional zum durch die Primärwicklung PW der Zündspule L fließenden Strom I ist. Mittels des Spannungsschwellwertdetektors UD2 wird der Spannungsabfall über der Kollektor-Emitter-Strecke des Feldeffekttransistors T erfasst. Der im Spannungsschwellwertdetektor UD1 eingestellte Schwellwert ist größer gewählt als der Wert des Spannungsabfalls am Messwiderstand R zum Zündzeitpunkt. Bei störungsfreiem Betrieb wird der im Spannungsschwellwertdetektor UD1 eingestellte Wert deshalb nie erreicht. Dagegen steigt der Strom I durch die Primärspule PW und somit der Spannungsabfall am Messwiderstand R bei einer Störung, das heißt, wenn der Feldeffekttransistor T zum Zündzeitpunkt nicht ausgeschaltet wird, über den im Spannungsschwellwertdetektor UD1 eingestellten Schwellwert an. Gleichzeitig sinkt die Spannung über der Kollektor-Emitter-Strecke des Feldeffekttransistors T, die mittels des Spannungsschwellwertdetektors UD2 erfasst wird, unter die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung. Wenn sowohl die erste Bedingung, dass der Strom I durch die Primärwicklung PW der Zündspule L den vorgebbaren Schwellwert überschreitet, als auch die zweite Bedingung, dass die Spannung über der Kollektor-Emitter-Strecke des Feldeffekttransistors T = oder
Figure 00070001
der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung wird, gibt die logische Schaltung LS ein Steuersignal an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T ab, das ihn so langsam vom leitenden in den nichtleitenden Zustand überführt, dass der Differentialquotient ID/dt des durch die Primärwicklung PW der Zündspule L fließenden Stromes I nicht mehr ausreicht, um an der Sekundärwicklung SW der Zündspule L eine Zündspannung mit einer zur Erzeugung eines Zündfunkens erforderlichen Höhe zu induzieren.
Bei einem Kurzschluss an der Zündspule L liegt die Kollektor-Emitter-Spannung des Feldeffekttransistors T deutlich über der Sättigungsspannung, was vom Spannungsschwellwertdetektor UD2 detektiert wird. Bei deutlich über der Sättigungsspannung liegender Kollektor-Emitter-Spannung des Feldeffekttransistors T gibt der Spannungsschwellwertdetektor UD2 ein Steuersignal an die logische Schaltung LS ab, die daraufhin den Feldeffekttransistor T sofort in den nichtleitenden Zustand steuert. Bei einem Kurzschluss an der Zündspule L kann der Strom durch die Primärwicklung PW der Zündspule L sofort abgeschaltet werden, weil in diesem Fall in der Sekundärwicklung SW der Zündspule L keine Spannung induziert wird und daher auch kein Zündfunke erzeugt werden kann.
Weil beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Zeitschaltung eine Induktivität als Zeitglied vorgesehen ist, ist weder ein RC-Glied noch ein Oszillator mit anschließenden Binärteilerstufen erforderlich. Die Erfindung ist deshalb insbesondere für ein elektronisches Zündsystem geeignet, weil ein elektronisches Zündsystem ohnehin eine Induktivität - die Zündspule - enthält, die eine Doppelfunktion ausübt. Sie erzeugt die Zündspannung und dient gleichzeitig als Zeitglied. Die Erfindung ist besonders gut für Schaltungsanordnungen oder Systeme geeignet, in denen eine Induktivität vorgesehen ist, die dann zusätzlich als Zeitglied genutzt werden kann.
Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf derartige Schaltungen oder Systeme mit einer bereits vorhandenen Induktivität beschränkt. Sie kann überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo verhältnismäßig lange Zeiten zu messen sind. Falls in dem Anwendungsbereich nicht bereits eine Induktivität vorhanden ist, und als Zeitglied genutzt werden kann, ist eine Induktivität als Zeitglied vorzusehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Zündsystem sind lediglich zwei Spannungsschwellwertdetektoren und eine logische. Schaltung erforderlich, die einen nur kleinen Aufwand darstellen und außerdem leicht auf einem Chip integrierbar sind.
Bezugszeichenliste:
A1
erster Ausgang
A2
zweiter Ausgang
L
Induktivität, Zündspule
PW
Primärwicklung
R
Messwiderstand
S
elektronischer Schalter
SW
Sekundärwicklung
T
Feldeffekttransistor
U
Spannungsquelle
UD1
Spannungsschwellwertdetektor
UD2
Spannungsschwellwertdetektor
ID
Stromschwellwertdetektor
Z
Zenerdiode

Claims (17)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines Schalt- oder Steuersignales nach einer vorgebbaren Zeitspanne,
    dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Zeitmessung eine Spannung (U) an eine Induktivität (L) gelegt wird und dass ein Stromschwellwertdetektor (ID) das Schalt- oder Steuersignal abgibt, wenn der Strom (I) durch die Induktivität (L) einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I) durch die Induktivität (L) durch einen Messwiderstand (R) fließt und dass der Spannungsabfall am Messwiderstand (R) von einem spannungsschwellwertdetektor (UD1) gemessen wird, der als Maß für den Strom (I) durch die Induktivität (L) dient.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall und der Stromanstieg an der Induktivität (L) gemessen und in einer logischen Schaltungsanordnung (LS) miteinander logisch verknüpft werden und dass die logische Schaltungsanordnung (LS) das Schalt- oder Steuersignal erzeugt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stromschwellwertdetektor (ID), der Spannungsschwellwertdetektor (UD1) oder die logische Schaltungsanordnung (LS) einen elektronischen Schalter (T) ansteuern, der den Strom (I) durch die Induktivität (L) abschaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stromanstieg an der Induktivität (L) und der Spannungsabfall über dem elektronischen Schalter (T) gemessen und in der logischen Schaltungsanordnung (LS) miteinander logisch verknüpft werden und dass die logische Schaltungsanordnung (LS) das Schalt- oder Steuersignal abgibt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L) die Zündspule eines Zündsystems eines Verbrennungsmotors ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kurzschluss an der Zündspule (L) der Strom durch die Zündspule (L) abgeschaltet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I) durch die Zündspule (L) mit einem Differentialquotienten dI/dt abgeschaltet wird, der so klein gewählt ist, dass an den an die Zündspule (L) angeschlossenen Zündkerzen kein Zündfunke erzeugt wird.
  9. Zeitschaltung zur Erzeugung eines Schalt- oder Steuersignales nach einer vorgebbaren Zeitspanne,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stromkreis eine Spannungsquelle (U), ein steuerbarer Schalter (S), eine Induktivität (L) sowie ein Stromschwellwertdetektor (ID) mit einem Steuerausgang liegen.
  10. Zeitschaltung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stromschwellwertdetektor (ID) aus einem ersten Spannungsschwellwertdetektor (UD1) mit einem Steuerausgang und einem dazu parallel geschalteten Messwiderstand (R) aufgebaut ist.
  11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L) die Primärwicklung (PW) einer Zündspule eines elektronischen Zündsystems eines Verbrennungsmotors ist und dass der Steuerausgang des Stromschwellwertdetektors (ID) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (S) verbunden ist.
  12. Zeitschaltung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität (L) die Primärwicklung (PW) einer Zündspule eines elektronischen Zündsystems eines Verbrennungsmotors ist und dass der Steuerausgang des Spannungsschwellwertdetektors (UD1) mit dem Steuereingang des steuerbaren Schalters (S) verbunden ist.
  13. Zeitschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter (S) ein Feldeffekttransistor (T) ist.
  14. Zeitschaltung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor (T) ein Insulated Gate Bipolar Transistor ist.
  15. Zeitschaltung nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der eine Anschluss der Primärwicklung (PW) der Zündspule (L) mit dem einen Pol und mit dem ersten Eingang eines zweiten Spannungsschwellwertdetektors (UD2) verbunden ist, dass der zweite Anschluss der Primärwicklung (PW) an den zweiten Eingang des zweiten Spannungsschwellwertdetektors (UD2) und an den Kollektor eines Feldeffekttransistors (T) angeschlossen ist, dessen erster Emitter über den Messwiderstand (R) mit der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors (T), mit dem ersten Ausgang (A1) einer logischen Schaltungsanordnung (LS), mit dem dritten Eingang des zweiten Spannungsschwellwertdetektors (UD2) und mit dem anderen Pol der Spannungsquelle (U) verbunden ist, dass der eine Anschluss des Messwiderstandes (R) mit dem ersten Eingang des ersten Spannungsschwellwertdetektors (UD1) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingangder logischen Schaltungsanordnung (LS) verbunden ist, und dass der Ausgang des zweiten Spannungsschwellwertdetektors (UD2) mit dem zweiten Eingang der logischen Schaltungsanordnung (LS) verbunden ist, deren zweiter Ausgang (A2) an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors (T) angeschlossen ist.
  16. Zeitschaltung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum ersten Emitter und zum Messwiderstand (R) liegend ein zweiter Emitter des Feldeffekttransistors (T) vorgesehen ist.
  17. Zeitschaltung nach Anspruch 15 oder 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Gate-Elektrode und zum Emitter des Feldeffekttransistors (T) eine Zenerdiode (Z) liegt.
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