DE3939100C2 - Zündsystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Kraftfahrzeuge, das wahlweise mit und ohne Klopfregelung ausgestattet werden kann, mit einer Zündspule, die eine mit einer Niederspannungs-Impulsfolge beaufschlagte Primärwicklung und eine mit mindestens einer Zündkerze verbundene Sekundärwicklung aufweist und mit einem Steuergerät, das abhängig von einem Drehzahlgeber und von einem Klopfsensor die Niederspannungs-Impulsfolge liefert.

Bei Zündsystemen, wie sie heutzutage allgemein üblich sind und insbesondere in Form von elektronischen Zündsystemen zunehmend verstärkt zum Einsatz kom­ men, sitzt das Steuerteil, das die Klopfregelung in Abhängigkeit vom Ausgangs­ signal eines oder mehrerer Klopfsensoren vornimmt, im zentralen Steuergerät. Die in der Regel hochohmigen und im Verlauf häufig mehrere Steckverbindungen ent­ haltenden Leitungen sind störanfällig. Für ein und dieselbe Brennkraftmaschinenva­ riante ist, beispielsweise abhängig von der jeweiligen Kraftstoffqualität, für die ver­ schiedenen Einsatzgebiete bzw. -länder sowohl ein Steuergerät mit als auch ein Steuergerät ohne Klopfregelung erforderlich. Es müssen daher bereits werksseitig zwei unterschiedliche Steuergeräte vorgesehen sein, wobei dann noch zusätzlich das Problem der Unterbringung des für die Klopfregelung zuständigen Steuerteils im Steuergerät auftritt.

Aus der DE 35 04 039 A geht ein Zündsystem für Kraftfahrzeuge hervor, das eine Zündspule und ein Steuergerät aufweist. Die Zündspule besitzt eine mit einer Nie­ derspannungs-Impulsfolge beaufschlagte Primärwicklung und eine mit mindestens einer Zündkerze verbundene Sekundärwicklung. Das Steuergerät liefert eine Nie­ derspannungs-Impulsfolge, die von einem Drehzahlgeber und von einem Klopfsen­ sor abhängig ist. Ein gegebenenfalls erforderlicher nachträglicher Einbau einer Klopfregelung bzw. die Änderung eines Klopfregelalgorithmus ist dabei nur mit er­ heblichem Aufwand, wenn überhaupt, möglich.

Bei einem aus der DE 38 11 216 bekannten Zündsystem ist die Zündspule mit ei­ nem Steuergerät zu einer Baueinheit verbunden. Die Baueinheit ist zusätzlich durch eine Schutzkappe umschlossen. Mit einer derartigen Einrichtung, deren Kernstück eine einzige Zündspule für sämtliche Zylinder ist, läßt sich eine nachträgliche Klopf­ regelanpassung nicht erreichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Zündsystem so auszugestalten, daß es auch nachträglich mit einer Klopfregelung versehen werden kann.

Die Endung löst diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1.

Das Steuerteil, das die Klopfregelung übernimmt, befindet sich räumlich getrennt vom zentralen Steuergerät in räumlicher Verbindung mit der Zündspule. Damit las­ sen sich Störeinflüsse weitgehend vermeiden, da die elektrische Verbindung zwi­ schen dem Steuerteil und der Zündspule elektrisch stabil und mit kurzem Leitungs­ weg ausgeführt werden kann. Die genannten Unterbringungsprobleme des Steuer­ teils entfallen, da nur noch ein einheitliches Steuergerät erforderlich ist und die Klopfregelung dezentral "vor Ort" vorgenommen wird. Sofern auch die Leistungs­ schalter für die Zündspule räumlich benachbart zur Zündspule angeordnet werden, können elektromagnetische Abstrahlungen, wie sie bei einer langen Verbindungs­ leitung (Klemme 1-Leitung) zwischen dem Steuergerät mit Leistungsschaltern und der Zündspule auftreten, vermieden werden. Vom Steuergerät wird dann nur noch eine Niederspannungs-Impulsfolge geliefert, die relativ störsicher ist.

Die genannte länderspezifische, in der Regel auf die unterschiedliche Kraftstoffqua­ lität zurückzuführende Notwendigkeit, nur in bestimmten Fallen eine Klopfregelung vorzusehen, läßt sich durch die angegebene Gestaltung der Steckverbindungen einfach realisieren. Das Steuerteil kann dabei auch noch nachträglich angebracht werden. Zu seiner elektrischen Verbindung ist es lediglich erforderlich, die bisherige Verbindung der Zündspule mit dem Steuergerät zu lösen und das Steuerteil dazwi­ schenzuschalten. Die baugleiche Ausführung der jeweiligen Steckerteile ermöglicht ein schnelles Umrüsten.

Selbstverständlich ist es bei einem derartigen Austausch bzw. einer derartigen Nachrüstung auch möglich, den spezifischen Klopfregelalgorithmus zu verändern, beispielsweise dann, wenn sich das Einsatzgebiet bzw. die Einsatzländer oder aber auch die Kraftstoffqualität ändern sollte.

Es ergibt sich dann ein Höchstmaß an Flexibilität, da sowohl das Zündsystem ohne Klopfregelung als auch mit Klopfregelung ausgestattet werden kann und die jeweili­ ge Klopfregelung auch bedarfsweise geändert werden kann. Letzteres ist beispiels­ weise auch dann von Bedeutung, wenn aufgrund von Serienstreuung ein Zylinder außerhalb des Toleranzbands liegt und hierfür besondere Maßnahmen vorgesehen werden müssen.

Durch die Erfindung wird es möglich, die dann erforderlichen Maßnahmen schnell und kostengünstig durchzuführen. Diese Maßnahmen lassen sich dann auf den Zy­ linder beschränken, der besonders kritisch ist.

Schließlich ist im Patentanspruch 2 eine besonders vorteilhafte Variante der Erfin­ dung für den Fall eines Einzelspulenzündsystems vorgesehen. Bei einem derartigen System sitzt die Zündspule räumlich über der zugeordneten Zündkerze und ist mit dieser elektrisch über einen Zündkerzenstecker verbunden. Der Zündkerzenstecker und die Zündspule bilden dabei eine Baueinheit, die lediglich durch das Steuerteil ergänzt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem demontierbaren Steuerteil für die Klopfregelung einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 eine alternative konstruktive Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 die im Steuerteil realisierte Schaltungstechnik.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist im Querschnitt ein Einzelspulenzündsystem 1 dargestellt, das aus einer Zündspule 2, einem Zündkerzenstecker 3 und einer teil­ weise dargestellten Zündkerze 4 besteht. Ein derartiges Zündsystem 1 ist im Detail in der DE-A 37 27 458 be­ schrieben. Ergänzend zu der in dieser Druckschrift beschriebenen Konstruktion sitzt auf der Oberseite der Zündspule 2 ein Steuerteil 5, das der Klopfregelung und der Leistungssteuerung dient und das im Bedarfsfall den Zündzeitpunkt der Zündkerze 4 in Richtung "spät" ver­ stellt. Hierzu dient ein an sich bekannter, nicht im einzelnen dargestellter und an der gewünschten Stelle der Brennkraftmaschine sitzender Klopfsensor, dessen Ausgangssignal dem Steuerteil 5 zugeführt ist und das mit Hilfe der Schaltanordnung, die in Fig. 3 dargestellt ist, die Klopfregelung besorgt.

Das Steuerteil 5 seinerseits ist eingeschaltet zwischen die Energiezuleitung der Zündspule 2 und überträgt eine von einer nicht dargestellten Zündimpulsgeber stammende, drehzahlabhängige Impulsfolge niederer Spannung auf Leistungsschalter (Endstufe 12 von Fig. 3) für die Zündspule 2 bzw. wandelt diese Impulsfolge bei Klopfen der Brennkraftmaschine in eine zeitverzögerte Impuls­ folge um.

Den elektrischen Anschluß des Steuerteils 5 mit dem der Stromversorgung der Zündspule 2 dienenden Bordnetz und der vom Zündimpulsgeber stammenden Impulsfolge dient ein mehrpoliger Stecker 6. Zwischen dem Steuerteil 5 und der Zündspule 2 besteht eine entsprechende Anzahl von Kontaktverbindungen, die in geeigneter Form unlösbar ausgeführt sind. Durch zusätzliche konstruktive Maß­ nahmen, beispielsweise Gehäuseteile der Zündspule 2 (nicht dargestellt), die das Steuerteil 5 fixieren bzw. umschließen, wird das Einzelspulenzündsystem 1 zusammen mit dem Steuerteil 5 zu einer kompakten Baueinheit, die alternativ zu einer entsprechenden Baueinheit ohne das Steuerteil 5 einsetzbar ist. Die Kompatibilität der beiden Baueinheiten wird erreicht, indem die Baueinheit ohne das Steuerteil 5 mit einem Stecker versehen ist, der gleich dem Stecker 6 ist.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist ebenfalls ein Einzelspulen-Zündsystem 1 vorgesehen, das nahezu iden­ tisch mit dem System von Fig. 1 ist. Der einzige Unter­ schied gegenüber Fig. 1 besteht lediglich darin, daß das Steuerteil 5' entsprechend dem Steuerteil 5 nunmehr mit der abschnittsweise gezeigten, zum Bordnetz führenden Zuleitung 6' zu einer Baueinheit verbunden ist. Das Steuerteil 5' ist auf der Oberseite der Zündspule 2 über Steckerteile 7 aufsteckbar. Damit ist es möglich, eine Verbindung des Einzelspulenzündsystems 1 zum Bordnetz entweder über die das Steuerteil 5 enthaltene Bauein­ heit oder ohne diese Baueinheit über eine Zuleitung entsprechend der Zuleitung 6' herzustellen, die direkt über entsprechende, nicht im Detail dargestellte Steck­ verbindungen auf der Zündspule 2 aufsteckbar ist. Die beiden alternativen Ausführungsformen mit und ohne das Steuerteil 5' lassen sich somit bei unverändertem Aufbau des Einzelspulenzündsystems 1 realisieren.

Weitere Ausführungsformen, die nicht in der Zeichnung dargestellt sind, bestehen beispielsweise bei Verwendung eines in der Zündkerze 4 vorgesehenen Klopfsensors in einem Anschluß dieses Sensors am Steuerteil 5 bzw. 5' über den Zündkerzenstecker 3 oder aber anstelle der dargestellten unlösbaren Verbindung des Steuerteils 5 auf dem Zündsystem 2 (Fig. 1) in einer lösbaren, bei­ spielsweise geschraubten Verbindung. Alternativ dazu das Steuerteil auch über eine jederzeit lösbare Steckver­ bindung auf der Zündspule aufgesteckt sein, wie dies in Fig. 2 für das Steuerteil 5' dargestellt ist.

Zur schaltungstechnischen Realisierung der Klopfregelung mit Hilfe der Steuerteile 5 bzw. 5' dient die in Fig. 3 dargestellte Schaltanordnung. Dabei liegt an einem Signaleingang 8 ein Steuersignal von einem nicht darge­ stellten Zündungs-Steuergerät (Klemme 1) an. Die Signal­ übertragung kann dabei elektrisch oder zur Vermeidung von Störsignalen optisch mittels Lichtwellenleiter erfolgen.

Einem weiteren Eingang 9 ist das Ausgangssignal eines Klopfsensors zugeführt. Dieses Signal wird in einer Auswerteschaltung 10 ausgewertet und in eine Information "Brennkraftmaschine klopft nicht/klopft" umgesetzt.

Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen mit nur einem Klopfsensor ist ein zusätzlicher Sensor zur Zylinder­ erkennung notwendig, dessen Signal an einem Eingang 9' anliegt. Durch Verknüpfung der Eingangssignale an den Eingängen 8, 9 und ggf. 9' läßt sich somit ein klopfen­ der Zylinder erkennen. In diesem Fall wird in einem weiteren nicht im Detail gezeigten Schaltungsteil 11 ein Signal erzeugt. Das Zündungssignal, das am Eingang 8 ansteht wird dann durch den Schaltungsteil 11 verzögert an eine Endstufe 12 weitergegeben. Die Endstufe 12 schaltet dann verzögert und verursacht dadurch eine Verschiebung des Zündwinkels nach "spät". Klopferschei­ nungen lassen sich dann beseitigen.

Der Schaltungsteil 11 kann zusätzlich weitere program­ mierbare Abläufe enthalten. So kann beispielsweise nach dem ersten Auftreten einer klopfenden Verbrennung der Zündzeitpunkt um einen größeren Betrag nach "spät" verstellt werden und diese Verstellung bei den darauf­ folgenden Arbeitstakten schrittweise reduziert werden. Damit kann der Zündwinkel allmählich in Richtung "frü­ her" und damit wieder in die Nähe der Klopfgrenze gebracht werden.

Strichliert eingezeichnet ist eine als Steckkontakt zu verstehende Verbindung 13 zwischen dem Bordnetz und dem Steuerteil 5, wie sich in Fig. 1 in Form des Steckers 6 dargestellt ist. Alternativ kann auch die Verbindung vom Steuerteil 5 bzw. 5' zur Zündspule 2 sowie im Falle eines mit der jeweiligen Zündkerze 4 integrierten Klopfsensors über den Zündkerzenstecker 5 vorgenommene Verbindung zum Steuerteil 5 bzw. 5' als Steckkontakt ausgebildet sein. Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 strichpunktiert in Form einer Verbindung 14 angedeutet.

Wie dargestellt, läßt sich eine Klopfregelung in Abhän­ gigkeit vom Ausgangssignal eines Klopfsensors bei einem Einzelspulenzündsystem in vielfältiger schaltungs- bzw. steckkontaktmäßiger Weise realisieren. Damit öffnet sich eine breite Palette von Möglichkeiten, eine Brennkraft­ maschine ohne Klopfregelung nachträglich oder alternativ mit einer Klopfregelung anstelle einer nicht klopfge­ regelten Brennkraftmaschine ausrüsten.

Claims (2)

1. Zündsystem für Kraftfahrzeuge, das wahlweise mit und ohne Klopfregelung aus­ gestattet werden kann, mit einer Zündspule, die eine mit einer Niederspannungs- Impulsfolge beaufschlagte Primärwicklung und eine mit mindestens einer Zünd­ kerze verbundene Sekundärwicklung aufweist und mit einem Steuergerät, das abhängig von einem Drehzahlgeber und von einem Klopfsensor die Niederspan­ nungs-Impulsfolge liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät ei­ ne vom Klopfsensor unabhängige Steuer-Impulsfolge liefert, daß zur Durchfüh­ rung der Klopfregelung ein hierfür vorgesehenes und mit der Zündspule in räum­ licher Verbindung stehendes Steuerteil diese Impulsfolge entsprechend dem Ausgangssignal des Klopfsensors verändert und daß das Steuerteil von der Zündspule abnehmbar ist und eine elektrische Steckverbindung mit der Zünd­ spule besitzt, die baugleich ist mit der Steckverbindung zwischen dem Steuerteil und der zum Steuergerät führenden Zuleitung.

2. Zündsystem nach Anspruch 1 mit je einer Zündspule pro Zündkerze, die mit ei­ nem zugehörigen Zündkerzenstecker eine Baueinheit bildet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Baueinheit auch das Steuerteil umfaßt.