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DE3886791T2 - Zündsystem mit verstellbarer Energie für Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Zündsystem mit verstellbarer Energie für Brennkraftmaschinen.

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DE3886791T2
DE3886791T2 DE3886791T DE3886791T DE3886791T2 DE 3886791 T2 DE3886791 T2 DE 3886791T2 DE 3886791 T DE3886791 T DE 3886791T DE 3886791 T DE3886791 T DE 3886791T DE 3886791 T2 DE3886791 T2 DE 3886791T2
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Guido Scollo
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Marelli Autronica SpA
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere auf ein System der im ersten Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art.
  • Ein Zündsystem dieser Art ist in der US-A-4 230 078 offenbart. Dieses ältere Zündsystem beruht auf einer offenen Verweilzeit-Steuerkette. In einem solchen System kann der Endwert des Stroms in der Primärwicklung der Zündspule merklich durch Veränderungen der Speisespannung und der Temperatur und Induktivität der Spule beeinflußt werden.
  • Ein Zündsystem, das eine geschlossene Regelkreisanordnung zur Einstellung des Stromflusses in der Primärwicklung der Zündspule aufweist, ist in der JP-A-60 116 863 offenbart.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündsystem der oben beschriebenen Art, das in bezug auf die Zündsysteme gemäß dem Stand der Technik verbessert ist, zur Verfügung zu stellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zündsystem mit den im Anspruch 1 definierten Merkmalen gelöst.
  • Weitere Charakteristiken und Vorteile des Zündsystems gemäß Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei die Beschreibung und die Zeichnung nur als nicht beschränkendes Beispiel angegeben werden.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 ein elektrisches Funktionsschaltbild, teilweise in Blockform, eines Zündsystems gemäß der Erfindung,
  • Fig. 2 eine graphische Darstellung möglicher Strompegel I in der Primärwicklung einer Zündspule des Systems gemäß Fig. 1 als Funktion der Zeit t und
  • Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm, in vergrößertem Maßstab, mit möglichen Pegeln des Stroms I als Funktion der Zeit t, das für das Verständnis der Art, in der das System gemäß der Erfindung die vom Strom in der Primärwicklung der Zündspule erreichten Endwerte steuert, nützlich ist.
  • Unter Bezug auf Fig. 1 ist ein Sensor der als phonisches Rad bekannten Art allgemein mit (1) bezeichnet und weist einen gezahnten Rotor (2) auf, der direkt oder indirekt durch die Welle einer Verbrennungskraftmaschine -nicht dargestellt- in bekannter Weise gedreht wird. Dieser Rotor ist induktiv mit einem Empfänger (Aufnehmer) 3 gekoppelt, der in bekannter Weise ein Signal ausgibt, dessen Frequenz die Drehgeschwindigkeit der Welle der Verbrennungskraftmaschine angibt. Darüberhinaus ist es aus den Signalen wiederum in bekannter Weise möglich, eine Information über die Winkelposition der Welle des Motors abzuleiten und den Augenblick zu bestimmen, in dem ein Zündfunken in den verschiedenen Zylindern aus den Signalen des Ausgangs des Aufnehmers (3) erzeugt werden sollte.
  • Die Bezugsziffer (4) deutet einen elektrischen Sensor zum Erfassen des Vakuums im Ansaugluftverteiler der Verbrennungskraftmaschine an. Die Bezugsziffer (5) deutet einen Sensor zur Erfassung der Temperatur des Ansaugstutzens zur Verbrennungskraftmaschine an, während die Bezugsziffer (6) einen möglichen weiteren Sensor zur Erfassung der Temperatur des Motorkühlmittels andeutet. Der Aufnehmer (3) und die Sensoren (4) bis (6) sind mit einer elektronischen Mikroprozessoreinheit (7) bekannter Art verbunden, die zugeordnete Speicher, die allgemein mit (8) bezeichnet sind, aufweist.
  • Eine Zündspule, die allgemein mit (10) bezeichnet ist, hat eine Primärwicklung (11), die mit einer Spannungsquelle V verbunden ist (zum Beispiel der Batterie des Motorfahrzeugs), und eine Sekundärwicklung (12), die wahlweise mit den Zündkerzen SP des Verbrennungsmotors, z.B. über einen rotierenden Verteiler bekannter Art, verbindbar ist.
  • Die Primärwicklung (11) der Spule (10) ist mit einer Kommutatoreinrichtung verbunden, die ganz allgemein mit (13) bezeichnet ist und die bei der gezeigten Ausführungsform eine Paar in Darlington-Schaltung verbundene Transistoren enthält, die über eine Treiberschaltung (14) von an sich bekannter Art durch die Mikroprozessoreinheit (7) gesteuert werden.
  • Ein Widerstand (15) ist mit dem Emitter des Ausgangstransistors der Kommutatoreinrichtung (13) verbunden, so daß im Betrieb in dieser im wesentlichen der gleiche Strom fließt wie in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10). Der ungeerdete Anschluß des Rückkopplungswiderstandes (15) ist mit einem Eingang eines Schwellenwertkomparators (16) verbunden, der den Spannungsabfall über dem Widerstand (15) mit einer, beispielsweise von einem Potentiometer (17) erzeugten Referenzspannung, vergleicht. Im Betrieb speist der Komparator (16) ein Signal in die Mikroprozessoreinheit (7), wenn die Spannung über dem Widerstand (15) anzeigt, daß der Strom in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht hat.
  • Wenn der Darlington-Transistor (13) im Betrieb in gesättigtem Zustand ist, beginnt ein Strom in der Primärwicklung (11) der Zündspule zu fließen. Dieser Strom, dessen ursprünglicher Verlauf fast linear ist, nimmt im wesentlichen exponentiell zu.
  • Wenn der Darlington-Transistor abgeschaltet wird, wird der Strom in der Primärwicklung (11) unterbrochen und die entsprechende hohe Spannung, die in der Sekundärwicklug erzeugt wird, löst die Zündfunken in der Zündkerze oder den Zündkerzen SP aus, die mit der Zündspule (10) in diesem Augenblick verbunden sind.
  • In den Speicheranordnungen (8) der Mikroprozessoreinheit (7) sind Daten gespeichert, die vorbestimmte Endwerte des Stroms in der Primärwicklung der Spule (10) angeben, die verschiedenen Werten oder Wertebereichen zugeordnet sind, die von den Parametern oder Größen angenonmmen werden, die von den Sensoren (4) bis (6) überwacht werden. Praktisch sind Diagramme, die den optimalen Endwert des Stroms in der Primärwicklung der Zündspule (10) mit den Werten, die von den durch die Sensoren (3) bis (6) überwachten Größen angenommen werden, in Beziehung bringen, in den Speichern (8) in digitaler Form gespeichert.
  • Die Steuereinheit (7) ist mit herkömmlichen Techniken programmiert, um den Darlington-Transistor (13) zu Zeiten, die aus der Analyse des vom Aufnehmer (3) zur Verfügung gestellten Signals abgeleitet werden, zu sättigen und abzuschalten. Wie oben dargelegt, beginnt der Strom in der Primärwicklung der Zündspule in ungefähr linearer Weise anzusteigen, wie dies z.B. durch die in Fig. 2 gezeigte Kurvenform angedeutet ist, wenn der Darlington-Transistor (13) gesättigt ist. Die Zeitkonstante oder die Rate, mit der der Strom in der Primärwicklung zunimmt, ist mit dem Widerstand und der Induktivität der Primärwicklung und dem Widerstandswert des Widerstands (15) verknüpft.
  • Darüberhinaus kann der Widerstand der Primärwicklung mit Änderungen der Temperatur variieren. Die Stärke des Stroms zu irgend einer besondern Zeit kann auch durch Variationen der Spannung V beeinflußt werden.
  • Die Steuereinheit (7) ist so eingerichtet, daß sie die Zeit, während der der Darlington- Transistor (13) leitend bleibt, steuert, so daß der Strom in der Primärwicklung (11) der Zündspule den Endwert, der in den Speichern (8) den Werten der Größen, die von den Sensoren (3) bis (6) erfaßt werden, zugeordnet ist, in diesem Augenblick erreicht. Auf diese Weise bewirkt das System gemäß der Erfindung die Zündung mit einer Zündenergie, die veränderbar und folglich entsprechend den veränderlichen Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine optimiert ist. Wie oben angegeben, vermindert dies die mittlere Temperatur der Zündspule und die vom Darlington-Transistor (13) erzeugte Verlustleistung.
  • Die Mikroprozessoreinheit (7) kann vorteilhafterweise so eingerichtet sein, daß sie das Erreichen des erforderlichen Endwerts des Stroms in der Primärwicklung der Zündspule auf folgende Art steuert:
  • Der Schwellenwertkomparator (16) sendet ein Signal zur Steuereinheit (7), wenn der Strom I in der Wicklung (11) der Zündspule einen Schwellenwert Is (Fig. 3) erreicht, der geringer als der vorgeschriebene minimale Endwert Ifm, (Fig. 3) ist. Dies geschieht z.B. nach einem Zeitintervall to (Fig. 3) vom Augenblick an, in dem der Strom zu fließen beginnt.
  • Die Mikroprozessoreinheit (7) hat einen internen Taktgeber und ist so programmiert, daß sie die Dauer des Intervalls to bestimmt. Auf der Grundlage dieser Information und mittels eines einfachen Voraussage-Algorithmus kann die Steuereinheit (7) durch Interpolation die Dauer des weiteren Intervalls der Zeit t&sub1; (Figur 3) ableiten, das für den Strom I notwendig ist, um den Endwert Ifi zu erreichen, der in den Speichern (8) den Werten der Größen zugeordnet ist, die von den Sensoren (3) bis (6) zu dieser Zeit überwacht werden.
  • Es ist zu ersehen, daß dieses Verfahren zu Bestimmung der gesamten Zeit, zu der Strom in der Zündspule fließt, nicht durch Änderung des Stroms I aufgrund von Variationen im Widerstand der Wicklung (11) und/oder Variationen in der Spannung V beeinflußt wird.
  • Das System gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise elektrische Überwachungsmittel enthalten, die so eingerichtet sind, daß sie Signale zur Verfügung stellen, die die "Qualität" der von den Zündkerzen SP erzeugten Zündfunken anzeigen. Solche Überwachungsmittel könnten z.B. aus einem Sensor (18) (Fig. 1) bestehen, der mit dem Ausgang der Zündspule (10) verbunden und so ausgebildet ist, daß er ein Signal zur Verfügung stellt, das den Spitzenwert (z.B. in proportionaler Weise) der Hochspannung angibt, die an die Zündkerzen angelegt wird, um den Zündfunken auszulösen. Der Sensor (18), der z.B. ein Potentialteiler sein könnte, ist mit der Steuereinheit (7) verbunden. Diese kann weiterhin vorteilhafterweise so programmiert sein, daß sie das Ausgangssignal des Sensors (18) empfängt und mit den vorbestimmten Referenzpegeln vergleicht. Auf der Grundlage dieses Vergleichs kann die Einheit (7) entsprechend dem in ihrem Speicher enthaltenen Programm den Transistor (13) leitend steuern, bis der Strom in der Wicklung (11) einen Wert erreicht, der dem Weit entspricht, der im Speicher (8) den herrschenden Betriebszuständen der Verbrennungsmaschine zugeordnet ist, wobei dieser Wert jedoch durch einen Korrekturfaktor, der sich entsprechend dem vom Sensor (18) erzeugten Signal ändert, vermindert oder erhöht wird.
  • Diese Art Rückkopplungssteuerung des Stroms in der Wicklung (11) hat insofern Vorteile, als die Energie des Zündfunkens nicht nur in Abhängigkeit von den herrschenden Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, sondern auch in Abhängigkeit von den herrschenden Zuständen des Zündsystems optimiert werden kann.

Claims (4)

1. Zündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine enthaltend wenigstens eine Zündkerze (SP),
wenigstens eine Zündspule (10), deren Sekundärwicklung (12) zur Induzierung der Zündfunkenerzeugung mit der wenigstens einen Zündkerze (SP) verbindbar ist,
Kommutatormittel (13) die für die Annahme erster und zweiter Zustände, die jeweils den Fluß eines Stroms (I) in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) zulassen oder unterbrechen, ausgebildet sind,
elektrische Sensormittel (3 bis 6) für die Erfassung der Betnebszustände der Verbrennungskraftmaschine und
eine elektronische Steuereinheit (7), die für die Steuerung der Kommutatormittel (13) in einer vorgegebenen Weise gemäß den von den Sensormitteln (3 bis 6) erzeugten Signalen ausgebildet ist,
wobei die Steuereinheit (7) mit Speichermitteln (8) versehen ist, in denen Daten gespeichert sind, die vorbestimmte Endwerte (Ifi) des Stroms (I) in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) angeben, die verschiedenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, die aus den Signalen der Sensormittel (3 bis 6) identifizierbar sind, zugeordnet sind, und wobei die elektronische Steuereinheit (7) derart zur Steuerung der Kommutatormittel (13) eingerichtet ist, daß jedes Mal, wenn ein Zündfunken erzeugt werden muß, der Stromfluß in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) unterbrochen wird, wenn seine Intensität (I) den vorbestimmten Endwert (Ifi) erreicht hat, der in den Speichermitteln (8) den Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, die von den Sensormitteln (3 bis 6) angegeben werden,
gekennzeichnet durch
Überwachungsmittel (15 bis 17), die die elektronische Steuereinheit (7) mit einem Signal versorgen, wenn die Intensität des Stroms (I) in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) einen Schwellenwert (Is) erreicht, der geringer als ein vorgeschriebener minimaler Endwert (Ifm) ist, der in den Speichermitteln (8) gespeichert ist, und daß die Steuereinheit (7)
- zur Überwachung der vom Strom (I) bis zum Erreichen des Schwellenwerts (Is) benötigten Zeit (to),
- zur Berechnung des weiteren Zeitintervalls (t&sub1;), daß vom Strom (I) bis zum Erreichen des vorbestimmten Endwerts (Ifi) benötigt wird, der den von den Sensormitteln (3 bis 6) erfassten Betriebszuständen der Ver- brennungskraftmaschine zugeordnet und in den Speichermitteln (8) gespeichert ist, und
- zur Aufrechterhaltung der Kommutatormittel (13) im ersten Zustand für das weitere Zeitintervall (t&sub1;)
eingerichtet ist.
2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Überwachungsmittel (18) für die Erzeugung elektrischer Signale, die die Qualität des von wenigstens der einen Zündkerze (SP) ausgelösten Zündfunkens angeben, vorgesehen sind und daß die elektronische Steuereinheit (7) auch zur Steuerung der Kommutatormittel (13) derart eingerichtet ist, daß für die Erzeugung eines Zündfunkens der Strom in der Primärwicklung (11) der Zündspule (10) unterbrochen wird, wenn seine Intensität einen Weit erreicht hat, der dem in den Speichermitteln (8) den herrschenden Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Endweit (Ifi) entspricht, vermindert oder erhöht um einen Korrekturfaktor, der sich gemäß dem von den weiteren Überwachungsmitteln (18) gelieferten Signal ändert.
3. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel einen Sensor (4) zum Erfassen des Vakuums im Ansaugluftverteiler der Verbrennungskraftmaschine aufweisen.
4. Zündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel Einrichtungen (5, 6) zur Überwachung der Temperatur der Verbrennungskraftmaschine aufweisen.
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