WO1991014867A1 - Elektronische zündsteuervorrichtung mit zwei zündkerzen pro brennraum - Google Patents

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WO1991014867A1
WO1991014867A1 PCT/DE1991/000169 DE9100169W WO9114867A1 WO 1991014867 A1 WO1991014867 A1 WO 1991014867A1 DE 9100169 W DE9100169 W DE 9100169W WO 9114867 A1 WO9114867 A1 WO 9114867A1
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WO
WIPO (PCT)
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ignition
spark
double
control device
combustion chamber
Prior art date
Application number
PCT/DE1991/000169
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Person
Gerhard Schneider
Ulrich Koelle
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO1991014867A1 publication Critical patent/WO1991014867A1/de

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Classifications

    • 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
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • 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
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02—Arrangements having two or more sparking plugs

Definitions

  • the invention relates to an electronic ignition control device for internal combustion engines, each combustion chamber having two spark plugs, according to the preamble of claim 1.
  • Switching off a spark plug in the high speed range or at high load has the advantage that the noise level decreases and that at least one spark plug is spared.
  • all spark plugs are always replaced at the same time, regardless of whether some of these spark plugs are still in good condition, so that switching off a spark plug has no advantages in terms of the effective service life.
  • the ignition control device with the characterizing features of the main claim has the advantage that the spark plugs wear evenly in single-ignition operation, so that the ignition of the ignition electrodes is reduced by half compared to conventional ignition systems. In this way, the spark plugs achieve a higher mileage and need to be changed less frequently. Compared to double ignition operation, a significant reduction in noise is achieved, in particular at high speeds, at which double ignition can be dispensed with in any case.
  • the double-ignition mode and the single-ignition mode are also possible to switch between the double-ignition mode and the single-ignition mode as a function of predetermined parameters.
  • critical operating states it is possible to operate in double-ignition mode, for example at low engine speeds and / or with a lean mixture during warm-up and / or during the starting process and / or for diagnostic purposes, while the rest is switched over to single-ignition mode. Since the spark plugs are evenly loaded in this case, the service life also increases considerably here, especially when the dual ignition operation is only very limited and relatively short operating states is switched on.
  • an alternating firing sequence is set for the two spark plugs of each combustion chamber in the single-ignition mode, but other sequences are also possible, with an overall essentially identical ignition frequency having to be present in both spark plugs.
  • two combustion chambers are advantageously each assigned two double spark coils, each of these double spark coils being connected to a spark plug in one and a spark plug in the other combustion chamber, and in each case during the ignition triggering one combustion chamber the other combustion chamber is in the exhaust cycle or in the overlap.
  • These two double spark coils can be controlled together in a simple manner in the double ignition mode and individually in the single ignition mode.
  • This ignition control device is suitable for two-, four-, six-cylinder internal combustion engines, the number of cylinders being able to be varied still further, but should be an even number.
  • the number of double spark coils then corresponds to the number of combustion chambers.
  • each group is assigned to two combustion chambers.
  • the switching device switches on the first double spark coil of the first group, the first double spark coil of the second group, the second double spark coil of the first group and the second double spark coil of the second group, the sequence of the first being in each case in the corresponding subsequent cycles Double spark coils and second double spark coils changes.
  • Double spark coils and second double spark coils changes.
  • each spark plug it is also possible for each spark plug to be assigned an individual spark coil in order to achieve a static high-voltage distribution. As a result, the number of ignition coils and the number of power output stages controlling them is doubled, but the risk of ignition triggers in the exhaust cycle is prevented. In addition, designs for internal combustion engines with an odd number of cylinders are also possible.
  • the ignition control device is expediently designed together with the switching device as a microcomputer, power output stages being provided between the microcomputer and the single or double spark coils.
  • the simultaneous (in double ignition mode) and the successive (in single ignition mode) actuation of the two spark plugs in the individual combustion chambers can be carried out in a simple computer-controlled manner as a function of a program contained in the microcomputer.
  • a switchover between single and double ignition operation can also be controlled in a simple manner by this microcomputer.
  • a function switch or encoder is connected to the microcomputer, depending on whether a predefined threshold value and / or the switching state of the Function switch the switchover takes place. Different ignition and / or lambda characteristics are advantageously assigned to the two operating modes.
  • the single figure shows a block diagram of the electrical part of the ignition control device and a schematic representation of four combustion chambers of a four-cylinder internal combustion engine.
  • cylinders ZI to Z4 of a four-cylinder internal combustion engine are shown schematically.
  • pistons 10-13 movable therein are also shown schematically.
  • Corresponding combustion chambers 14-17 are located between the cylinders ZI to Z4 and the pistons 10-13, into which an ignitable mixture is introduced via inlet valves (not shown) and the burned mixture is discharged via outlet valves (not shown).
  • spark plugs ZK are screwed into each cylinder ZI to Z4, the spark plugs ZK1 and ZK2 in the combustion chamber 14, the spark plugs ZK3 and ZK4 in the combustion chamber 15, the spark plugs ZK5 and ZK6 in the combustion chamber 16 and the spark plugs ZK7 and ZK8 in protrude the combustion chamber 17.
  • These spark plugs ZK1 to ZK8 are electrically connected to the secondary outputs of four double spark coils ZS1 to ZS4.
  • the double spark coils are referred to below as ignition coils.
  • the output of the ignition coil ZS1 is connected to the spark plugs ZK2 and ZK8, the output of the ignition coil ZS2 to the spark plugs ZK1 and ZK7, the output of the ignition coil ZS3 to the spark plugs ZK4 and ZK6 and the output of the ignition coil ZS4 with the spark plugs ZK3 and ZK5.
  • the ignition coils ZS1 to ZS4 are switched on and off via power output stages 18-21, which in turn are controlled by a microcomputer 22.
  • a microcomputer for controlling the ignition functions as a function of ignition and / or lambda maps is widespread in modern motor vehicles and is described in detail, for example, in the automotive paperback from Robert Bosch GmbH, 19th edition, p. 405 ff .
  • a speed sensor 23 is connected to a speed input of the microcomputer 22.
  • the rest of the sensors typically required for such a map control such as pressure sensors, temperature sensors, voltage sensors and switch sensors, have been omitted to simplify the illustration.
  • a switching device 24 in the microcomputer 22 controls the individual power output stages 18-21 or the spark plugs ZK1 to ZK8 according to a scheme which is explained in more detail below.
  • This switching device 24 is only indicated schematically by a dashed line, the speed sensor 23 acting on the switching device 24 via a threshold value stage 25, also indicated schematically.
  • a threshold level 25 and a switching device 24 are usually realized in a microcomputer by means of program functions, but in principle a hardware implementation is also possible, e.g. possible as an external circuit.
  • the operation of the ignition control device shown in the single figure consists essentially in that, below a definable load and / or speed value, a switchover to double ignition operation takes place, in which both spark plugs of a cylinder ignite simultaneously.
  • This load value or speed value is determined by the threshold value stage 25 or a corresponding computer function.
  • a switch back to the single-ignition mode in which only one spark plug of a cylinder fires at a time.
  • Simultaneously with the switchover between the two operating modes there is also a switchover between different ignition or lambda maps, which are stored in the microcomputer 22. These maps are customarily adapted to the two operating modes.
  • the output stages 18-21 or ignition coils ZS1 to ZS4 are activated in double ignition mode.
  • an ignition sequence 1-3-4-2 is required, that is, the correspondingly designated cylinders must be fired in this order.
  • the ignition coils ZS1 and ZS2 are first controlled together, so that both spark plugs ZKl and ZK2 of the cylinder ZI ignite the ignitable mixture in the combustion chamber 14.
  • the ignition sparks generated simultaneously on the spark plugs ZK7 and ZK8 meet there burned mixture in the exhaust stroke, so that they have no effect.
  • the next ignition process takes place by simultaneous activation of the ignition coils ZS3 and ZS4, as a result of which the ignitable mixture in the combustion chamber 16 of the cylinder Z3 is ignited by both spark plugs ZK5 and ZK6, while the ignition sparks on the spark plugs ZK3 and ZK4 remain ineffective for the reasons explained.
  • the ignition coils ZS1 and ZS2 are actuated again, whereby the ignitable mixture is now ignited in the combustion chamber 17 of the cylinder Z4, while the ignition sparks of the spark plugs ZKl and ZK2 remain ineffective.
  • the ignition coils ZS3 and ZS4 are in turn actuated, whereby ignition sparks are generated at the spark plugs ZK3 and ZK4 for igniting the ignitable mixture in the combustion chamber 15 of the cylinder Z2.
  • the process is now repeated in the order described.
  • the control pattern for the ignition coils ZS1 to ZS4 or for the power output stages 18-21 is thus repeated with every revolution.
  • the following table shows this ignition pattern: 1/14867
  • the ignition coil ZS2 is first activated, whereby the spark plug ZKl ignites the mixture in the cylinder ZI, then the ignition coil ZS4 is activated to ignite the ignitable mixture in the cylinder Z3 etc. according to the table above.
  • the pattern repeats every 4 revolutions of the crankshaft of the internal combustion engine. From this table it can be seen that first the one spark plug of the four cylinders is ignited during the first four ignition cycles and then the other spark plugs of the four cylinders are ignited in the subsequent four cycles. Ignition here is to be understood to mean the generation of an ignition spark in an ignitable mixture, but not the generation of the other ignition spark on the other spark plug, which is in the exhaust cycle of the other cylinder.
  • the spark plugs ZK1 to ZK8 are thereby ignited above the predeterminable load or speed value with the same frequency in each case by an alternating firing sequence, so that uniform candle burning also takes place in the single ignition range.
  • the invention is of course not limited to four-cylinder internal combustion engines, but can also be used for internal combustion engines with a different number of cylinders.
  • the number of ignition coils must correspond to the number of cylinders in a contactless ignition distribution.
  • two double-spark coils are assigned to two cylinders, which behave in a complementary manner, that is to say in which at the time of the generation of ignition sparks, one cylinder is in the work cycle and the other cylinder is in the exhaust cycle.
  • These two ignition coils form a group, the number of groups depending on the number of cylinders.
  • One ignition coil of the individual groups and then the other ignition coil of the individual groups are activated one after the other. Then the order of the ignition coils is reversed.
  • spark plugs While the use of double spark coils is only possible with an even number of cylinders, even odd or even number of cylinders can be ignited using single spark coils.
  • Each spark plug is assigned a single spark coil, ie two individual spark coils for each combustion chamber. Ignition triggers in the exhaust stroke do not occur here. The spark plugs therefore wear less.
  • Switching between single ignition mode and double Ignition operation is not only possible as a function of a definable load and / or speed value.
  • This switchover can also take place as a function of other parameters, the decisive factor being that there is a double ignition operation in critical operating states with respect to ignition, while driving in single-critical operation in non-critical operating states.
  • the switchover can take place as a function of a diagnostic or start switch, in which case it is only switched over to double ignition operation in the event of a diagnosis (if this is desired) and / or during the start.
  • the changeover can also be controlled by a temperature sensor in that below a predeterminable temperature, ie in the warm! up phase, in double ignition mode and then in single ignition mode. Switching depending on other parameters or switches is possible alternatively or cumulatively.
  • a further embodiment can take place in that, for example, a microcomputer has a test device for determining the correct ignition on each spark plug. If a defective spark plug or a corresponding defective ignition circuit is found, there is a constant switchover to the other spark plug of the combustion chamber, so that a comfortable emergency operation is guaranteed. Last but not least, this serves to protect a catalytic converter.
  • An alternative application of the invention also consists in the fact that driving is carried out continuously in single-ignition mode, as a result of which corresponding switching devices for double-ignition mode can be omitted. This serves to extend the maintenance intervals for the ignition system, since this doubles the service life of the spark plugs.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine elektronische Zündsteuervorrichtung zur Erzeugung von Zündfunken an Zündkerzen (ZK1-ZK8) in Brennräumen (14-17) einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei jeder Brennraum (14-17) zwei Zündkerzen aufweist, die in wenigstens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine jeweils einzeln gezündet werden (Einfachzündungsbetrieb). Um einen gleichmäßigen Kerzenabbrand im Einfachfunkenbetrieb und damit eine Erhöhung der Lebensdauer der Zündkerzen zu erreichen, ist eine die beiden Zündkerzen (ZK1, ZK2; ZK3, ZK4; ZK5, ZK6; ZK7, ZK8) eines Brennraums (14-17) im Einfachzündungsbetrieb mit im wesentlichen gleicher Häufigkeit zündende Schaltvorrichtung (24) vorgesehen. Hierzu werden die beiden Zündkerzen jedes Brennraums zweckmäßigerweise jeweils abwechselnd im Arbeitstakt gezündet.

Description

Elektronische Zündsteuervorrichtung mit zwei Zündkerzen pro Brennraum
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündsteuervorrich¬ tung für Brennkraftmaschinen, wobei jeder Brennraum zwei Zündkerzen aufweist, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Während bei den meisten Zündsteuervorrichtungen für Brenn¬ kraftmaschinen, insbesondere für Ottomotoren, jedem Brennraum der Brennkraftmaschine eine Zündkerze zugeordnet ist und dieser Brennraum daher im Einfachzündungsbetrieb gezündet wird, werden bei Hochleistungsmotoren auch Doppel zündungs- anlagen eingesetzt, bei denen jedem Brennraum zwei Zündkerzen zugeordnet sind, die gemeinsam gezündet werden. Bei diesen DoppeIzünduπgsanl agen bewirkt der doppelte Zündfunken bei niedrigen Drehzahlen oder niedriger Last eine größere Zündsicherheit und eine bessere Zündung des Gemisches, insbesondere dann, wenn im Warmlauf der Brennkraftmaschine ein sehr mageres Gemsich vorliegt. Andererseits ist es bei hohen Drehzahlen bzw. hoher Last nicht erforderlich, den Doppe1Zündungsbetrieb aufrechtzuerhalten, da dort bei fettem Gemisch die Zündung mittels eines einzigen Funkens im allgemeinen ausreicht. Die Abschaltung einer Zündkerze im hohen Drehzahlberei ch oder bei hoher Last hat den Vorteil, daß die Geräuschbelastung zurückgeht und daß zumindest jeweils eine Zündkerze geschont wird. Allerdings werden beim Zündkerzenwechsel in der Werkstatt im allgemeinen immer alle Zündkerzen gleichzeitig ausgetauscht,, unabhängig davon, ob sich einzelne dieser Zündkerzen noch in gutem Zustand befinden, so daß die Abschaltung einer Zündkerze bezüglich der effektiven Lebensdauer keine Vorteile bringt. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündsteuervorrichtung mit den kennzeich¬ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Abnutzung der Zündkerzen im Einfachzündungsbetrieb gleichmäßig erfolgt, so daß sich der Abbrand der Zündelektro¬ den gegenüber herkömmlichen Zündanlagen auf die Hälfte reduziert. Die Zündkerzen erreichen auf diese Weise eine höhere Laufleistung und müssen seltener gewechselt werden. Gegenüber dem Doppel Zündungsbetrieb wird eine deutliche Geräuschreduzierung erzielt, insbesondere bei hohen Dreh¬ zahlen, bei denen in jedem Falle auf die Doppel zündung verzichtet werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebebenen Zündsteuervorrichtung möglich
Im einfachsten Falle liegt in allen Betriebszuständen ein Einfachzündungsbetrieb vor. Die hierdurch erzielte Verlänge¬ rung der Laufleistung gegenüber dem konventionellen Einfach¬ zündungsbetrieb mit einer Zündkerze oder gegenüber dem Doppel Zündungsbetrieb mit zwei Zündkerzen ermöglicht längere Wartungsintervalle.
Es ist jedoch auch eine Umschaltung zwischen dem Doppel¬ zündungsbetrieb und dem Einfachzündungsbetrieb in Abhängig¬ keit vorgegebener Parameter möglich. So kann beispielsweise in kritischen Betriebszuständen im DoppelZündungsbetrieb gefahren werden, z.B. bei niederen Drehzahlen und/oder bei magerem Gemisch im Warmlauf und/oder während des Start¬ vorgangs und/oder für Diagnosezwecke, während im übrigen auf den Einfachzündungsbetrieb umgeschaltet wird. Da bei diesem die Zündkerzen gleichmäßig belastet werden, erhöht sich die Lebensdauer auch hier beträchtlich, insbesondere dann, wenn der Doppelzündungsbetrieb nur in sehr begrenzten und relativ kurzen Betriebszuständen eingeschaltet wird.
Es ist auch möglich, gute Notl aufeigenschaften bei Ausfall einer Zündkerze oder eines entsprechenden Zündsystems da¬ durch zu erreichen, daß bei einem Ausfall eine vollständige Umschaltung auf die andere Zündkerze erfolgt. In diesem Falle erhöht sich zwar deren Verschleiß, jedoch ist der Fahrkomfort im übrigen nicht beeinträchtigt. Auch wird hierdurch ein Schutz des empfindlichen Katalysators erreicht, der gegen unverbranntes Gemisch geschützt werden muß.
Im einfachsten Falle wird im Einfachzündungsbetrieb jeweils eine abwechselnde Zündfolge für die beiden Zündkerzen jeder Brennkammer eingestellt, jedoch sind auch andere Folgen möglich, wobei insgesamt eine im wesentlichen gleiche Zünd¬ häufigkeit bei beiden Zündkerzen vorliegen muß.
Zur Erzielung einer statischen Hochspannungsverteilung ohne rotierenden Hochspannungsverte ler sind in vorteil¬ hafter Weise jeweils zwei Brennräumen zwei Doppelfunken¬ spulen zugeordnet, wobei jede dieser Doppelfunkenspulen mit einer Zündkerze des einen und einer Zündkerze des anderen Brennraums verbunden ist, und wobei sich jeweils während der Zündauslösung in einem Brennraum der andere Brennraum im Auspufftakt bzw. in der Überschneidung befindet. Diese beiden Doppelfunkenspulen sind auf einfache Weise im Doppel¬ zündungsbetrieb gemeinsam und im Einfachzündungsbetrieb einzeln ansteuerbar.
Diese Zündsteuervorrichtung eignet sich für Zwei-, Vier-, Sechs-Zylinder-Brennkraftmaschinen, wobei die Zahl der Zylinder noch weiter variiert werden kann, jedoch geradzahlig sein sollte. Die Zahl der Doppelfunkenspulen entspricht dann jeweils der Anzahl der Brennräume.
Bei Vier- oder Mehr-Zylinder-Motoren sind wenigstens zwei Gruppen von je zwei Doppelfunkenspulen vorgesehen, wobei jede Gruppe zwei Brennräumen zugeordnet ist. Die Schaltein¬ richtung schaltet im Einfachzündungsbetrieb nacheinander die erste Doppelfunkenspule der ersten Gruppe, die erste Doppel¬ funkenspule der zweiten Gruppe, die zweite Doppelfunkenspule der ersten Gruppe und die zweite Doppelfunkenspule der zweiten Gruppe ein, wobei in den entsprechenden nachfolgenden Zyklen jeweils die Reihenfolge der ersten Doppelfunkenspulen und zweiten Doppelfunkenspulen wechselt. Hierdurch wird auf ein¬ fache Weise eine abwechselnde Betätigung der beiden Zündkerzen jedes Brennraums erzielt.
Es ist jedoch auch möglich, daß jeder Zündkerze eine Einzel¬ funkenspule zugeordnet ist, um eine statische Hochspannungs¬ verteilung zu erzielen. Hierdurch verdoppelt sich zwar die Zahl der Zündspulen und die Zahl der sie steuernden Leistungsend¬ stufen, jedoch wird die Gefahr von Zündauslösungen im Auspuff¬ takt verhindert. Darüber hinaus sind auch Ausführungen für Brennkraftmaschinen mit einer ungeraden Zylinderzahl möglich.
Die Zündsteuervorrichtung ist zweckmäßigerweise zusammen mit der Schalteinrichtung als Mikrorechner ausgebildet, wobei Leistungsendstufen zwischen dem Mikrorechner und den Einzel¬ bzw. Doppelfunkenspulen vorgesehen sind. Die gleichzeitige (im Doppelzündungsbetrieb) und die nacheinander erfolgende (im Einfachzündungsbetrieb) Betätigung der beiden Zündkerzen in den einzelnen Brennräumen kann dabei auf einfache Weise rechner¬ gesteuert in Abhängigkeit eines im Mikrorechner enthaltenen Programms erfolgen. Auch kann eine Umschaltung zwischen Ein¬ fach und Doppelzündungsbetrieb auf einfache Weise durch diesen Mikrorechner gesteuert werden.
Zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten ist ein Funktionsschalter oder Geber mit dem Mikrorechner verbunden, wobei in Abhängigkeit der Unter- bzw. Überschreitung eines vorgebbaren Schwellwerts und/oder des Schaltzustands des Funktionsschalters die Umschaltung erfolgt. Dabei werden den beiden Betriebsarten in vorteil after Weise unterschied¬ l iche Zünd- und/oder Lambda-Kennfel der zugeordnet.
Ze ichnung
Ein Ausführungsbei spiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild des elektrischen Teils der Zündsteuervorrichtung und eine schematische Darstellung von vier Brennräumen einer Vier- Zylinder-Brennkraftmaschine.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungs¬ beispiel sind schematisch vier Zylinder ZI bis Z4 einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine dargestellt. Vier darin bewegbare Kolben 10-13 sind ebenfalls schematisch darge¬ stellt. Zwischen den Zylindern ZI bis Z4 und den Kolben 10-13 befinden sich entsprechende Brennräume 14-17, in die über nicht dargestelle Einlaßventile eine zündfähige Mischung eingeleitet und über nicht dargestellte Ablaßventile das verbrannte Gemisch abgeleitet wird.
In jeden Zylinder ZI bis Z4 sind jeweils zwei Zündkerzen ZK eingeschraubt, wobei die Zündkerzen ZK1 und ZK2 in den Brennraum 14, die Zündkerzen ZK3 und ZK4 in den Brennraum 15, die Zündkerzen ZK5 und ZK6 in den Brennraum 16 und die Zündkerzen ZK7 und ZK8 in den Brennraum 17 hineinragen. Diese Zündkerzen ZK1 bis ZK8 sind mit den Sekund rausgängen von vier Doppelfunkenspulen ZS1 bis ZS4 elektrisch ver¬ bunden. Die Doppelfunkenspulen werden im folgenden abgekürzt als Zündspulen bezeichnet. Der Ausgang der Zündspule ZS1 ist mit den Zündkerzen ZK2 und ZK8 verbunden, der Ausgang der Zündspule ZS2 mit den Zündkerzen ZK1 und ZK7, der Aus¬ gang der Zündspule ZS3 mit den Zündkerzen ZK4 und ZK6 und der Ausgang der Zündspule ZS4 mit den Zündkerzen ZK3 und ZK5. Das Ein- und Ausschalten der Zündspulen ZS1 bis ZS4 erfolgt über Leistungsendstufen 18-21, die wiederum von einem Mikrorechner 22 gesteuert werden. Ein derartiger Mikrorechner zur Steuerung der Zündfunktionen in Abhängigkeit von Zünd- und/oder Lambda-Kennfeldem ist in modernen Kraft¬ fahrzeugen verbreitet und beispielsweise im Kraftfahrtechni¬ schen Taschenbuch der Firma Robert Bosch GmbH, 19. Auflage, S. 405 ff., detailliert beschrieben. Zur Erfassung der Drehzahl ist dabei ein Drehzahlgeber 23 mit einem Drehzahl¬ eingang des Mikrocomputers 22 verbunden. Übrige, für eine derartige Kennfeldsteuerung üblicherweise erforderliche Sensoren, wie Drucksensoren, Temperatursensoren, Spannungs¬ sensoren und Schaltersensoren, wurden zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.
Eine Schalteinrichtung 24 im Mikrorechner 22 steuert nach einem unten noch näher erläuterten Schema die einzelnen Leistüngsendstufen 18-21 bzw. die Zündkerzen ZK1 bis ZK8. Diese Schalteinrichtung 24 ist nur schematisch durch eine gestrichelte Linie angedeutet, wobei der Drehzahlgeber 23 über eine ebenfalls schematisch angedeutete Schwellwert¬ stufe 25 auf die Schalteinrichtung 24 einwirkt. Selbst¬ verständlich sind in einem Mikrorechner eine derartige Schwellwertstufe 25 und eine Schal teinrichtung 24 üblicher¬ weise durch P ogrammfunktionen realis ert, jedoch ist prinzi¬ piell auch eine hardwaremäßige Realisierung z.B. als ex¬ terne Schaltung möglich.
Die Wirkungsweise der in der einzigen Figur dargestellten Zündsteuervorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß unterhalb eines festlegbaren Last- und/oder Drehzahlwerts eine Umschaltung in den DoppelZündungsbetrieb erfolgt, in dem jeweils beide Zündkerzen eines Zylinders gleichzeitig zünden. Die Festlegung dieses Lastwerts bzw. Drehzahlwerts erfolgt durch die Schwellwertstufe 25 bzw. eine entsprechende Rechnerfunktion. Oberhalb dieses festlegbaren Werts erfolgt wieder eine Rückschaltung in den Einfachzündungsbetrieb, bei dem jeweils nur eine Zündkerze eines Zylinders zündet. Gleichzeitig mit der Umschaltung zwischen den beiden Betriebs¬ arten wird auch zwischen unterschiedlichen Zünd- bzw. Lambda- Kennfeldern umgeschaltet, die im Mikrorechner 22 gespeichert sind. Diese Kennfelder sind in üblicher Weise den beiden Betriebsarten angepaßt.
Unterhalb des vorgegebenen Last- bzw. Drehzahlwerts erfolgt die Ansteuerung der Leistungsendstufen 18-21 bzw. Zündspulen ZS1 bis ZS4 im Doppel Zündungsbetrieb. Bei der dargestellten Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine ist eine Zündfolge 1-3-4-2 erforderlich, das heißt, die entsprechend bezeichneten Zylinder müssen in dieser angegebenen Reihenfolge gezündet werden. Hierzu werden zunächst die Zündspulen ZS1 und ZS2 gemeinsam angesteuert, so daß beide Zündkerzen ZKl und ZK2 des Zylinders ZI das zündfähige Gemisch im Brennraum 14 zünden. Die gleichzeitig an den Zündkerzen ZK7 und ZK8 erzeugten Zündfunken treffen dort auf verbranntes Gemisch im Auspufftakt, so daß sie keine Wirkung entfalten. Der nächste Zündvorgang erfolgt durch gleichzeitiges Ansteuern der Zündspulen ZS3 und ZS4, wodurch das zündfähige Gemisch im Brennraum 16 des Zylinders Z3 durch beide Zündkerzen ZK5 und ZK6 entzündet wird, während die Zündfunken an den Zündkerzen ZK3 und ZK4 aus den erläuterten Gründen wirkungs¬ los bleiben. Danach werden wiederum die Zündspulen ZS1 und ZS2 angesteuert, wodurch nunmehr das zündfähige Gemisch im Brennraum 17 des Zylinders Z4 gezündet wird, während die Zündfunken der Zündkerzen ZKl und ZK2 wirkungslos bleiben. Schließlich erfolgt wiederum eine gemeinsame Ansteuerung der Zündspulen ZS3 und ZS4, wodurch Zündfunken an den Zünd¬ kerzen ZK3 und ZK4 zur Zündung des zündfähigen Gemischs im Brennraum 15 des Zylinders Z2 erzeugt werden. Nun wieder¬ holt sich der Vorgang in der beschriebenen Reihenfolge. Das Ansteuermuster für die Zündspulen ZS1 bis ZS4 bzw. für die Leistungsendstufen 18-21 wiederholt sich somit bei jeder Umdrehung. Die folgende Tabelle gibt dieses Zünd¬ muster wieder: 1/14867
•8-
Zündung Zylinder-Nr. Ansteuerung Zündspule 1 ZS1, >ZS2 Muster wiederholt 3 ZS3, ZS4 sich jede 4 ZS1, ZS2 Umdrehung 2 ZS3, ZS4
Im Einfachzündungsbetrieb erfolgt eine Umschaltung auf das folgende Ansteuermuster:
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Hier wird zunächst die Zündspule ZS2 angesteuert, wodurch die Zündkerze ZKl das Gemisch im Zylinder ZI entflammt, dann wird die Zündspule ZS4 angesteuert zur Entflammung des zündfähigen Gemischs im Zylinder Z3 usw. gemäß der vorstehenden Tabelle. Hier wiederholt sich das Muster alle 4 Umdrehungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Aus dieser Tabelle ist entnehmbar, daß zunächst während der ersten vier Zündtakte die jeweils einen Zündkerzen der vier Zylinder und dann in den darauffolgenden vier Takten die jeweils anderen Zündkerzen der vier Zylinder gezündet werden. Unter Zündung ist hier die Erzeugung eines Zündfunkens in einem zündfähigen Gemisch zu verstehen, nicht dagegen die Erzeugung des jeweils anderen Zündfunkens an der anderen Zündkerze, die sich im Auspufftakt des jeweils anderen Zylinders befindet. Die Zündkerzen ZKl bis ZK8 werden dadurch oberhalb des vorgebbaren Last¬ bzw. Drehzahlwerts mit jeweils gleicher Häufigkeit durch eine jeweils abwechselnde Zündfolge gezündet, so daß ein gleichmäßiger Kerzenabbrand auch im Einfachzündungsberei ch stattfi ndet .
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Vier-Zylinder- Brennkraftmaschinen beschränkt, sondern ist auch für Brenn¬ kraftmaschinen mit einer anderen Zylinderzahl anwendbar. In jedem Falle muß bei einer kontaktlosen Zündverteilung die Zahl der Zündspulen der Zahl der Zylinder entsprechen. Dabei sind jeweils zwei Doppelfunkenspulen zwei Zylindern zugeordnet, die sich komplementär verhalten, also bei denen sich zum Zeitpunkt der Erzeugung von Zündfunken der eine Zylinder im Arbeitstakt und der andere Zylinder im Auspuff¬ takt befindet. Diese beiden Zündspulen bilden eine Gruppe, wobei die Zahl der Gruppen von der Zahl der Zylinder abhängt. Es erfolgt eine Ansteuerung von jeweils einer Zündspule der einzelnen Gruppen und dann der jeweils anderen Zünd¬ spule der einzelnen Gruppen nacheinander. Danach kehrt sich die Reihenfolge der Zündspulen um.
Während die Verwendung von Doppelfunkenspulen nur bei geraden Zylinderzahlen möglich ist, können auch ungerade oder gerade Zylinderzahlen mittels Einzelfunkenspulen gezündet werden. Hierbei ist jeder Zündkerze eine Einzelfunkenspule zugeord¬ net, also jedem Brennraum zwei Einzelfunkenspulen. Zünd¬ auslösungen im Auspufftakt kommen hier nicht vor. Die Zünd¬ kerzen verschleißen also weniger.
Es ist selbstverständlich auch möglich, anstelle von bekann¬ ten Doppelfunkenspulen auch Drei-Funkenspulen, Vier-Funken¬ spulen od.dgl. zu verwenden, was selbstverständlich nur in dem Rahmen möglich ist, in dem gewährleistet ist, daß die gemeinsam erzeugten Zündfunken nur in einem Zylinder auf ein zündfähiges Gemisch treffen.
Die Umschaltung zwischen Einfachzündungsbetrieb und Doppel- zündungsbetrieb ist nicht nur in Abhängigkeit eines festleg¬ baren Last- und/oder Drehzahlwerts möglich. Diese Umschaltung kann auch in Abhängigkeit anderer Parameter erfolgen, wobei der Gesichtspunkt maßgeblich ist, daß in bezüglich der Zündung kritischen Betriebszuständen ein Doppel zündungs- betrieb vorliegt, während in unkritischen Betriebszuständen im Einfachzündungsbetrieb gefahren wird. Beispielsweise kann die Umschaltung in Abhängigkeit eines Diagnose- oder Startschal ers erfolgen, wobei dann nur im Diagnosefall (falls dies gewünscht wird) und/oder während des Starts auf den Doppel Zündungsbetrieb umgeschaltet wird. Weiterhin kann die Umschaltung auch durch einen Temperatursensor dadurch gesteuert werden, daß unterhalb einer vorgebbaren Temperatur, also in der Warm! aufphase, im Doppel zündungs- betrieb und danach im Einfachzündungsbetrieb gefahren wird. Eine Umschaltung in Abhängigkeit von weiteren Parametern oder Schaltern ist alternativ oder kumulativ möglich.
Eine weitere Ausgestaltung kann dadurch erfolgen, daß bei¬ spielsweise ein Mikrorechner eine Prüfeinri chtung zur Fest¬ stellung der ordnungsgemäßen Zündung an jeder Zündkerze aufweist. Wird eine defekte Zündkerze oder ein entsprechender defekter Zündkreis festgestellt, so erfolgt eine ständige Umschaltung auf die jeweils andere Zündkerze des Brennraums, so daß ein komfortabler Notl aufbetrieb gewährleistet ist. Dies dient nicht zuletzt dem Schutz eines Katalysators.
Eine alternative Anwendung der Erfindung besteht auch darin, daß ständig im Einfachzündungsbetrieb gefahren wird, wodurch entsprechende Umschaltvorrichtungen für den Doppel zündungs- betrieb entfallen können. Dies dient der Verlängerung- der Wartungsintervalle für die Zündanlage, da sich die Lebens¬ dauer der Zündkerzen hierdurch verdoppelt.

Claims

Ans prüche
1. Elektronische Zündsteuervorr chtung zur Erzeugung von Zündfunken an Zündkerzen in Brennräumen einer Brennkraft¬ maschine, wobei jeder Brennraum zwei Zündkerzen aufweist, die in wenigstens einem Betriebszustand der Brennkraftmaschi¬ ne jeweils einzeln gezündet werden (Einfachzündungsbetrieb), dadurch gekennzeichnet, daß eine die beiden Zündkerzen
(ZKl, ZK2; ZK3, ZK4; ZK5, ZK6; ZK7, ZK8) eines Brennraums (14-17) im Einfachzündungsbetrieb mit im wesentlichen glei¬ cher Häufigkeit zündende Schalteinrichtung (24) vorgesehen ist.
2. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in allen Betriebszuständen ein Einfachzündungs¬ betrieb vor! iegt.
3. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jeweils die beiden Zündkerzen (ZKl bis ZK8) eines Brennraums (14-17) unterhalb eines vorgebbaren Last- und/oder Drehzahl werts gemeinsam (Doppel Zündungsbetrie ) und oberhalb desselben jeweils einzeln gezündet werden (Einfachzündungsbertrieb).
4. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jeweils die beiden Zündkerzen (ZKl bis ZK8) eines Brennraums (14-17) unter Sonderbetriebsbedingungen, wie z.B. Diagnose-, Start- oder Warm! aufbetrieb, gemeinsam (Doppel Zündungsbetrieb) und im übrigen jeweils einzeln gezündet werden (Einfachzündungsbetrieb).
5. Zündsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall einer Zündkerze im Einfachzündungsbetrieb Mittel zur vollständigen Umschaltung auf die andere Zündkerze vorgesehen sind.
6. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß im Einfachzündungsbetrieb jeweils eine abwech¬ selnde Zündfolge für die beiden Zündkerzen (ZKl, ZK2; ZK3, ZK4; ZK5, ZK6; ZK7, ZK8) jedes Brennraums (14-17) vorgesehen ist.
7. Zündsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Brenn¬ räumen (14,17; 15,16) zwei Doppelfunkenspulen (ZS1, ZS2; ZS3, ZS4) zugeordnet sind, wobei jede dieser Doppelfunken¬ spulen mit einer Zündkerze des einen und einer Zündkerze des anderen Brennraums verbunden ist und wobei sich jeweils während der Zündauslösung in einem Brennraum der andere Brennraum im Auspufftakt befindet.
8. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die beiden Doppelfunkenspulen (ZS1, ZS2;
ZS3, ZS4) im Doppe1 Zündungsbetrieb gemeinsam und im Einfach¬ zündungsbetrieb einzeln ansteuerbar sind.
9. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß wenigstens zwei Gruppen von je zwei Doppel¬ funkenspulen (ZS1, ZS2; ZS3, ZS4) vorgesehen sind, wobei jede Gruppe zwei Brennräumen (14,17; 15,16) zugeordnet ist und daß die Schalteinrichtung (24) im Einfachzündungs¬ betrieb nacheinander die erste Doppelfunkenspule (ZS1) der ersten Gruppe, die erste Doppelfunkenspule (ZS3) der zweiten Gruppe, die zweite Doppelfunkenspule (ZS2) der ersten Gruppe und die zweite Doppelfunkenspule (ZS4) der zweiten Gruppe einschaltet, wobei in den entsprechenden nachfolgenden Zyklen jeweils die Reihenfolge der ersten Doppelfunkenspule und zweiten Doppelfunkenspule wechselt.
10. Zündsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zündkerze (ZKl bis ZK8) eine Einzelfunkenspule zugeordnet ist.
11. Zündsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit der Schalteinrichtung (24) als Mikrorechner (22) ausgebildet ist, wobei Leistungsendstufen (18-21) zwischen dem Mikro¬ rechner (22) und den Einzel- oder Doppelfunkenspulen (ZS1 - ZS4) vorgesehen sind.
12. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein Funktionsschalter oder Geber (23) mit dem Mikrorechner (22) verbunden ist, und daß in Abhängig¬ keit der Unter- oder Überschreitung eines vorgebbaren Schwell werts und/oder des Schaltzustands des Funktionsschal ers eine Umschaltung zwischen dem Einfachzündungsbetrieb und dem Doppel Zündungsbetrieb vorgesehen ist.
13. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß den beiden Betriebsarten unterschiedliche Zünd- und/oder Lambda-Kennfeider zugeordnet sind.
14. Zündsteuervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsschalter ein Diagnose¬ oder Startschalter ist.
15. Zündsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber ein Last-, Dreh, zahl- und/oder Temperaturgeber ist.
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