WO1992010673A1 - Zündanlage für brennkraftmaschinen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement for ignition systems according to the preamble of the main claim.
- the solution according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the known that a current is generated which is proportional to the operating voltage, which is monitored by a measuring element, and whereby exact information about the course of combustion is obtained.
- Another advantage is the decoupling of the voltage signal and the coupling of the control signal for the ignition transistor via a signal line.
- FIG. 1 shows the basic circuit for detecting the burning voltage
- FIG. 2 shows the basic circuit in a modified form. Description of the embodiments
- the basic circuit shown in FIG. 1 for detecting the internal voltage shows an ignition coil 1 consisting of a primary winding 2 and a secondary winding 3, which is connected to a spark plug 4 for the transmission of the high voltage.
- the primary winding 2 is connected on the one hand via a supply line 5 to a battery voltage U B and on the other hand via a supply line 6 and via an ignition transistor 7 to ground potential.
- the lead 5 is connected to the base of a pnp transistor 8, while this is connected to the lead 6 on the emitter side via a resistor 9 serving as an emitter follower.
- the pnp transistor 8 is assigned a resistor 10, which on the other hand is connected to ground potential. The voltage drop across this resistor is detected between terminal 11 and ground potential.
- the current flow in the primary winding 2 of the ignition coil 1 is switched on via the ignition transistor 7, that is to say energy can be stored in the primary winding 2 when the ignition transistor is activated at the base. If the control of this control transistor 7 is now interrupted, a high voltage is induced in the secondary winding 3, which is then passed on to the spark plug 4. If the explosion course is correct, the ignition spark burns out with a typical voltage curve, this burning voltage (U BRENN ) in turn being transformed into the primary winding 2 of the ignition coil 1.
- This operating voltage transformed on the primary side also controls the pnp transistor 8. corresponding to the resistor 9 as an emitter follower, so that it converts the operating voltage into a collector current (Ic) proportional to it.
- the collector current Ic is therefore approximately proportional to the quotient of the operating voltage (U BRENN ) minus the base-emitter voltage (U BE ) of the transistor 8 and the resistance value of the as
- this resistor 9 has a constant value and (U BE ) is negligibly small, the collector current Ic is approximately proportional to the operating voltage U BRENN .
- This current Ic flows from the collector of transistor 8 via resistor 10 to ground potential, it being converted at resistor 10 into an easily evaluable voltage signal which is tapped between terminal 11 and ground potential.
- This voltage signal can now be fed via terminal 11 to evaluation electronics which, for example, monitors the function of the ignition system by comparing the detected voltage signal with a stored signal curve and initiates appropriate protective measures if errors are detected. In order to avoid that temperature influences falsify the measurement result, it is expedient if the resistors 9 and 10 have the same temperature coefficient.
- FIG. 2 shows the basic circuit described in a slightly modified
- a diode 12 is connected in this figure between the base of the transistor 8 and the battery voltage U B , which ensures that the base-emitter path of the ignition transistor 8 does not break down when the battery voltage is high and the transistor 7 is switched on.
- a resistor 13 with a downstream Zener diode 14 between lead 6 and the base of a transistor 15 and a further resistor 16 are provided.
- the pnp transistor 15 is connected on the emitter side to ground potential and on the collector side to the base of the ignition transistor 7.
- the further resistor 16 is between the terminal 11 and the base of the ignition transistor 7.
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Abstract
Es wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die in Zündanlagen für Brennkraftmaschinen zur Erfassung der auf die Primärseite einer Zündspule transformierten Brennspannung an der Zündkerze dient. Die Schaltungsanordnung umfaßt einen Spannungswandler (8), dessen Steuerstrecke von der auf die Primärseite (2) transformierten Brennspannung derart angesteuert wird, daß ein Strom erzeugt wird, der einem Meßglied zugeführt werden kann und proportional der Brennspannung ist.
Description
Zündanlage für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung für Zündanlagen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bereits eine Zündanlage aus der US-PS 4 918 389 beziehungsweise der entsprechenden EP-A-0 344 349 bekannt, bei der die Überwachung der Zündanlage anhand einer primärseitigen Überwachung der Funkendauer erfolgt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es keine exakten Informationen über den Verbrennungsverlauf liefert, um so Rückschlüsse über die Funktion der Zünd- und/oder Einspritzanlage zu ziehen. Fehlfunktionen können also nicht mit Sicherheit erkannt werden, wodurch es zu einem erhöhten Schadstoffaustausch und zu einer Gefährdung des Katalysators kommen kann.
Um den Forderungen der Umweltbehörden an die Abgaswerte gerecht zu werden, ist man bestrebt, Zündsteuerungen zu entwickeln, die einen möglichst minimalen Schadstoffausstoß bei Viertakt-Ottomotoren gewährleisten.
Eine Möglichkeit einer Zünd- und Explosionserkennung ist mittels Drucksensor oder optischem Sensor gegeben. Jedoch ist eine solche Funktionsüberwachung durch die in die Zündanlage zusätzlich eingebauten Sensoren kostenaufwendig.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß ein Strom erzeugt wird, der proportional der Brennspannung ist, welcher über ein Meßglied überwacht wird und wodurch genaue Informationen über den Verbrennungsverlauf gewonnen werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß zur Vermeidung von Temperatureinflüssen die verwendeten Widerstände den gleichen Temperaturkoeffizienten haben.
Ein weiterer Vorteil ist die Auskopplung des Spannungssignals und die Einkopplung des Steuersignals für den Zündtransistor über eine Signalleitung.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Grundschaltung zur Erfassung der Brennspannung und Figur 2 die Grundschaltung in abgewandelter Form.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Figur 1 dargestellte Grundschaltung zur Erfassung der Brennspannung zeigt eine Zündspule 1 bestehend aus einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3, welche mit einer Zündkerze 4 zur Weitergabe der Hochspannung verbunden ist. Die Primärwicklung 2 ist einerseits über eine Zuleitung 5 mit einer Batteriespannung UB und andererseits über eine Zuleitung 6 und über einen Zündtransistor 7 mit Massepotential verbunden. Die Zuleitung 5 ist mit der Basis eines pnp-Transistors 8 verbunden während dieser emitterseitig über einen als Emitterfolger dienenden Widerstand 9 mit der Zuleitung 6 verbunden ist. Auf der Kollektorseite ist dem pnp-Transistor 8 ein Widerstand 10 zugeordnet, welcher andererseits an Massepotential angeschlossen ist. Die an diesem Widerstand abfallende Spannung wird zwischen Klemme 11 und Massepotential erfaßt.
Die eben beschriebene Schaltungsanordnung in Figur 1 hat folgende Wirkungsweise.
Über den Zündtransistor 7 wird der Stromfluß in der Primärwicklung 2 der Zündspule 1 eingeschaltet, das heißt, bei Ansteuerung des Zündtransistors an der Basis kann in der Primärwicklung 2 Energie gespeichert werden. Wird nun die Ansteuerung dieses Steuertransistors 7 unterbrochen, so wird in der Sekundärwicklung 3 eine Hochspannung induziert, die dann an die Zündkerze 4 weitergegeben wird. Bei ordnungsgemäßem Explosionsverlauf brennt der Zündfunke mit einem typischen Spannungsverlauf aus, wobei diese Brennspannung (UBRENN) wiederum in die Primärwicklung 2 der Zündspule 1 transformiert wird. Diese auf die Primärseite transformierte Brennspannung steuert den pnp-Transistor 8 mit. dem Widerstand 9 als Emitterfolger entsprechend an, so daß dieser die Brennspannung in einen zu ihr proportionalen Kollektorstrom (Ic) umwandelt.
Der Kollektorstrom Ic ist demzufolge etwa proportional dem Quotionenten aus Brennspannung (UBRENN) minus der Basis-Emitterspannung (UBE) des Transistors 8 und dem Widerstandswert, des als
Emitterfolge ausgebildeten Widerstandes 9. Da dieser Widerstand 9 jedoch einen konstanten Wert hat und(UBE) vernachlässigbar gering ist, ist der Kollektorstrom Ic etwa proportional der Brennspannung UBRENN. Dieser Strom Ic fließt vom Kollektor des Transistors 8 über den Widerstand 10 zum Massepotential, wobei er am Widerstand 10 in ein leicht auswertbares Spannungssignal umgewandelt wird, das zwischen Klemme 11 und Massepotential abgegriffen wird. Dieses Spannungssignal kann nun über Klemme 11 einer Auswerteelektronik zugeführt werden, die beispielsweise über einen Vergleich des erfaßten Spannungssignals mit einem gespeicherten Signalverlauf eine Überwachung der Funktion der Zündanlage vornimmt und bei erkannten Fehlern entsprechende Schutzmaßnahmen einleitet. Um zu vermeiden, daß Temperatureinflüsse das Meßergebnis verfälschen, ist es zweckmäßig, wenn die Widerstände 9 und 10 den gleichen Temperaturkoeffizienten haben.
Figur 2 zeigt die beschriebene Grundschaltung in etwas abgewandelter
Form, wobei jedoch das Prinzip der Erfassung des Spannungssignals und die dazu verwendeten Bauelemente dieselben sind. Dieses wird deutlich durch die Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche
Bauelemente. Zusätzlich ist in dieser Figur eine Diode 12 zwischen der Basis des Transistors 8 und der Batteriespannung UB geschaltet, die dafür sorgt, daß die Basis-Emitter-Strecke des Zündtransistors 8 bei hoher positiver Batteriespannung und durchgeschalteten Transistor 7 nicht durchbricht. Zusätzlich sind in dieser
Schaltung noch ein Widerstand 13 mit nachgeschalteter Zenerdiode 14 zwischen Zuleitung 6 und der Basis eines Transistors 15 sowie ein weiterer Widerstand 16 vorgesehen. Der pnp-Transistor 15 ist dabei emitterseitig auf Massepotential und kollektorseitig auf die Basis des Zündtransistors 7 geschaltet. Der weitere Widerstand 16 liegt zwischen Klemme 11 und Basis des Zündtransistors 7. Diese Bauelemente sorgen dafür, daß bei hoher Kollektorspannung am Zündtransistor 7 dieser Transistor nicht vorzeitig durchbricht. Das heißt, durch die Verwendung der Zenerdiode 14 werden Spannungen über einem bestimmten Potential an der Verbindungsleitung 6 über den Widerstand 13 und die Zenerdiode 14 an die Basis des Transistors 15 weitergegeben und steuern somit diesen Transistor 15 leitend, so daß die Basis des Transistors 7 auf Massepotential gezogen wird. Diese Figur 2 ist so angeordnet, daß zur Ausgabe des Spannungssignals, welches die Brennspannung repräsentiert, der Steuersignalanschluß des Zündtransistors 7 verwendet werden kann. Hierzu muß jedoch der Widerstand 10 entsprechend dimensioniert werden, um zu vermeiden, daß der Transistor 7 vorzeitig durchbricht. Das heißt, es ist zu sichern, daß während der Brenndauer eines Zündfunkens der Spannungsabfall am Widerstand 10 niedriger ist als die Spannung, die zur Ansteuerung des Transistors 7 benötigt wird. Damit wird sichergestellt, daß ohne eine zusätzliche Signalleitung für die Überwachung der Brennspannung an der Klemme 11 zeitversetzt einmal mit einem von der nicht dargestellten Steuerschaltung ausgelösten Spannungssignals (US) der Zündtransistor 7 leitend geschaltet und zum anderen die Funkenbrenn-spannung an die an Klemme 11 anzuschließende Auswerteschaltung abgegeben werden kann.
Diese beschriebenen Schaltungen zur Erfassung des auf die Primärseite transformierten Spannungssignals der Brennspannung können auch monolithisch integriert werden, wodurch sie einen geringeren Platz benötigen.
Claims
1. Schaltungsanordnung für Zündanlagen zur Erfassung der auf die
Primärseite einer Zündspule transformierten Brennspannung an der
Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Primärseite (2) transformierte Brennspannung (UBRENN) die Steuerstrecke eines als
Spannungswandler arbeitenden Transistors (8) mit einem Widerstand
(9) in einer Emitterfolgeschaltung derart ansteuert, daß dieser mit seinem Kollektoranschluß einem Meßglied (10) einen Strom zuführt, der proportional der Brennspannung (UBRENN) ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungswandler ein pnp-Transistor (8) basisseitig an die Batteriespannung (UB) und emitterseitig über den Widerstand (9) an die Verbindung zwischen Primärwicklung und Zündschalter (7) angeschlossen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorstrom (Ic) einem als Widerstand ausgebildeten Meßglied (10) zugeführt ist, in dem der Kollektorstrom (Ic) in ein auswertbares Spannungssignal umwandelbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstände (9) und (10) denselben Temperaturkoeffizienten haben.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (11) zwischen der Basis des Transistors (8) und der Batteriesßannung (UB) geschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Zündschalters (7) über einen Widerstand (16) mit dem Kollektor des als Spannungswandler arbeitenden Transistors (8) derart verbunden ist, daß über eine Signalleitung an Klemme (11) einerseits das Steuersignal für den Zündschalter (7) einkoppelbar und andererseits das der Brennspannung proportionale Spannungssignal auskoppelbar ist.
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