DE4305197C2 - Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor, wobei die Zündvorrichtung eine Strombegrenzungsfunktion aufweist, durch welche ein Schalter, wie beispielsweise ein Leistungstransistor zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung zu einer Zündspule, um hierdurch eine Hochspannung zu erzeugen, gegen eine Beschädigung infolge eines zu hohen durchfließenden Stroms geschützt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Zündvorrichtung, welche einen einfachen Aufbau aufweist und nur geringe Herstellungskosten verursacht.

Fig. 3 zeigt ein typisches Beispiel einer Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor (einen Vierzylindermotor in der Zeichnung) mit einer Strombegrenzungsfunktion. In dieser Figur weist die dargestellte Zündvorrichtung eine Stromversorgung in Form einer Batterie 1 auf, und mehrere Zündspulen 2, die jeweils für einen Zylinder des Motors vorgesehen und gemeinsam an die Batterie 1 angeschlossen sind. Jede Zündspule 2 ist mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung versehen. Die Primärwicklung jeder Zündspule 2 ist an ihrem einen Ende mit der Batterie verbunden, und an ihrem anderen Ende mit Masse über einen Schalter 3 in Form eines elektronischen Schalters, der zwei Transistoren in Darlington-Schaltung aufweist. Die Sekundärwicklung jeder Zündspule 2 ist mit einer (nicht gezeigten) Zündkerze für den entsprechenden Zylinder verbunden. Jeder Schalter oder jedes Darlington-Paar 3 weist einen gemeinsamen Kollektor auf, der mit der Sekundärwicklung einer zugehörigen Zündspule 2 verbunden ist, einen Emitter, der an Masse angeschlossen ist, und eine Basis, die mit einer nicht dargestellten Motorsteuereinheit verbunden ist, welche periodisch ein Zündsignal D zum geeigneten Zündzeitpunkt liefert, wodurch der Schalter 3 ausgeschaltet wird, und so eine Hochspannung Vi über der Sekundärwicklung erzeugt wird, die an die Elektroden einer zugehörigen Zündkerze angelegt wird.

Eine Strombegrenzungsschaltung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet ist, ist für jeden der Schalter 3 zu dem Zweck vorgesehen, diesen gegen einen durch den Schalter fließenden, zu hohen Strom zu schützen. Jede Strombegrenzungsschaltung 9 weist einen Strommeßwiderstand 5 auf, der einen begrenzten Widerstand hat und zwischen den Emitter eines zugehörigen Schalters 3 und Masse geschaltet ist, um einen von der Batterie 1 nach Masse durch die Primärwicklung einer zugehörigen Zündspule 2 und den Schalter 3 fließenden Strom zu messen, und so eine entsprechende Spannung Vt über dem Widerstand zu erzeugen, die dem durch den Schalter 3 fließenden Strom proportional ist. Bei einem Operationsverstärker 7 ist eine positive oder nicht-invertierende Eingangsklemme mit einem Ende (dem schalterseitigen Ende) des Strommeßwiderstands 5 verbunden, mit welchem der zugehörige Schalter 3 verbunden ist, und eine negative oder invertierende Eingangsklemme ist an eine positive Klemme einer Bezugsspannungsversorgung 6 angeschlossen, deren negative Klemme mit dem anderen Ende (also dem masseseitigen Ende) des Widerstands 5 verbunden ist, der an Masse angeschlossen ist. Die Bezugsspannungsversorgung 6 erzeugt eine Bezugsspannung Vr entsprechend einem oberen Grenzwert eines durch den Schalter 3 fließenden Stroms und führt diesen der negativen Eingangsklemme des Operationsverstärkers 7 zu, so daß der Operationsverstärker 7 die Spannung Vt über dem Widerstand 5 mit der Bezugsspannung Vr vergleicht, um ein Ausgangssignal oder eine Spannung A zu erzeugen, die der Differenz (Vt - Vr) proportional ist. Die Basis eines Transistors 8 ist an eine Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 7 angeschlossen, ein Kollektor mit der Basis eines zugehörigen Schalters 3 verbunden, und ein Emitter mit Masse verbunden. Wenn daher die Ausgangsspannung A des Operationsverstärkers 7 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird der Transistor 8 durch das Ausgangssignal A von dem Operationsverstärker 7 eingeschaltet, so daß die Basis des Schalters 3 an Masse angeschlossen oder kurzgeschlossen wird, über den nunmehr leitenden Transistor 8, wodurch der Schalter 3 ausgeschaltet wird, um so den Stromfluß durch die Primärwicklung der zugehörigen Zündspule 2 und den Schalter 3 zu unterbrechen.

Nachstehend wird der Betrieb der voranstehend erwähnten Zündvorrichtung von Fig. 3 beschrieben. Wenn ein Zündsignal D, welches von der nicht dargestellten Motorsteuereinheit einem Schalter 3 zugeführt wird, seinen Pegel so ändert, daß es einen hohen Pegel annimmt, und zwar zu einem geeigneten Stromzuführungsstartzeitpunkt, um hierdurch den Schalter 3 einzuschalten, beginnt ein Strom von der Batterie 1 nach Masse zu fließen, und zwar durch die Primärwicklung einer zugeordneten Zündspule 2, den Schalter 3 und einen zugehörigen Widerstand 5. Dies führt dazu, daß eine Spannung Vt über dem Widerstand 5 abfällt und der positiven oder nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 7 zugeführt wird. Der Operationsverstärker 7 vergleicht die Spannung Vt mit der Bezugsspannung Vr, die von der Bezugsspannungsversorgung 6 der negativen oder invertierenden Eingangsklemme des Verstärkers 7 zugeführt wird, und erzeugt dann ein Ausgangssignal A proportional zur Differenz (Vt - Vr) zwischen den Spannungen Vt, Vr, um so einen zugehörigen Transistor 8 zu steuern. Wenn beispielsweise die Spannung Vt die Bezugsspannung Vr übersteigt (also Vt < Vr), was bedeutet, daß ein zu hoher Strom durch den Schalter 3 fließt, dann arbeitet der Operationsverstärker 7 so, daß er den Pegel oder die Größe seines Ausgangssignals A erhöht. Wenn das Ausgangssignal A von dem Operationsverstärker 7 eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, so wird der Transistor 8 leitend, so daß das Zündsignal D von der Motorsteuereinheit nunmehr über den jetzt leitenden Transistor 8 zur Masse fließen kann, während der Schalter 3 umgangen wird. Dies führt dazu, daß der Basisstrom, welcher der Basis des Schalters 3 zugeführt werden soll, unterdrückt wird. Durch eine derartige Steuerung des Basisstroms wird der durch den Schalter 3 fließende Strom auf einen vorbestimmten oberen Grenzpegel begrenzt.

Daher überschreitet der durch jeden Schalter 3 während der Leitung oder Energieversorgung einer zugehörigen Zündspule 2 fließende Strom nicht den oberen Grenzwert, und daher wird jeder Schalter 3 wirksam gegen eine Beschädigung infolge eines durch ihn fließenden, zu hohen Stroms geschützt.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß in jeder Strombegrenzungsschaltung 9 eine Schaltungskonstante des Widerstands 5 zur Erzeugung einer Hochstrom-Meßspannung Vt und eine Schaltungskonstante der Bezugsspannungsversorgung 6 vorher ordnungsgemäß eingestellt werden.

Wenn daraufhin das dem Schalter 3 zugeführte Zündsignal D zum Zündzeitpunkt einen niedrigen Pegel annimmt, um den Schalter 3 auszuschalten, so wird eine Hochspannung Vi über der Sekundärwicklung einer zugehörigen Zündspule 2 erzeugt, und einer nicht dargestellten zugehörigen Zündkerze zugeführt, um hierdurch eine Zündung in dem zugehörigen Zylinder hervorzurufen.

Bei der wie voranstehend beschrieben aufgebauten Zündvorrichtung sind allerdings die Strombegrenzungsschaltungen 9 jeweils für jede Zündspule 2 und daher für jeden Zylinder vorgesehen, so daß die Anzahl erforderlicher Strombegrenzungsschaltungen gleich der Anzahl der Zylinder ist, wodurch der Gesamtaufbau der Zündvorrichtung kompliziert wird. Dies führt dazu, daß eine Herstellung der Vorrichtung bei verringerten Kosten schwierig ist. Darüber hinaus muß der Widerstandswert des Widerstands 5 und die Bezugsspannung Vr zum Vergleich mit der Spannung über dem Widerstand 5 in jeder Strombegrenzungsschaltung 9 jeweils eingestellt werden, was zu Variationen der Werte der Ströme führt, die durch die jeweilige Strombegrenzungsschaltung 9 begrenzt werden.

Um zu ermitteln, ob ein zu steuernder Zylinder tatsächlich gezündet wurde, kann darüber hinaus, soweit erforderlich, eine nicht dargestellte Zündermittlungsschaltung vorgesehen werden. Eine derartige Zündermittlungsschaltung ist beispielsweise so aufgebaut, daß sie ein Zünderfassungssignal für die nicht dargestellte Motorsteuereinheit erzeugt, wenn eine Spannung entsprechend einem Primärwicklungsstrom, der durch die Primärwicklung einer Zündspule 2 fließt, kleiner ist als ein vorbestimmter unterer Grenzwert, der für eine ordnungsgemäße Zündung erforderlich ist. Auf der Grundlage dieses Zünderfassungssignals legt die Motorsteuereinheit fest, ob die Zündspule 2 normal arbeitet. Ist die dem Primärwicklungsstrom entsprechende Spannung kleiner als der vorbestimmte untere Grenzwert, so stellt die Motorsteuereinheit fest, daß die Zündspule 2 nicht normal arbeitet, und führt eine geeignete Maßnahme durch, beispielsweise die Unterbrechung der Brennstoffeinspritzung zu einem Zylinder, der zu der nicht normal arbeitenden Zündspule 2 gehört.

In diesem Fall ist allerdings die Zünderfassungsschaltung unabhängig und getrennt von der Strombegrenzungsschaltung 9 vorgesehen, so daß die Bereitstellung der unabhängigen und getrennten Zünderfassungsschaltung zu einem noch komplizierteren Aufbau und zu weiteren Kostenerhöhungen bei der Herstellung führt.

Die US 40 30 468 offenbart ein Zündsystem, bei dem ein Widerstand zwischen der Zündspule und der Stromversorgung angeschlossen ist. Eine Spannung über dem Widerstand ist zu dem Primärstrom der Zündspule proportional und an die Basis eines Transistors angelegt und führt (über einige andere Bauelemente) schließlich dazu, daß ein Leistungstransistor einen maximalen Primärstrom einer Zündspule unterdrückt. Diese Druckschrift offenbart ein Messen des Stroms durch die Zündspule durch einen Widerstand, der zwischen der Stromversorgung und der Zündspule angeschlossen ist.

Die JP 52-3943 (A) offenbart eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein Strom durch einen Widerstand gemessen wird, der zwischen der Stromversorgung und der Zündspule angeschlossen ist. Der Spannungsabfall über dem Widerstand wird mit einer Bezugsspannung verglichen, was ein Ausgangssignal zum Steuern des Stroms zur Folge hat, der durch einen Leistungstransistor fließt.

Die DE 40 16 307 A1 offenbart das Überwachen eines Zündschaltkreises eines Verbrennungsmotors. Zusammen mit jeder Zündung wird durch einen Zündstromsensor 5 ein Meßsignal erzeugt. Das Signal wird über eine Impulsformungseinrichtung einer Speichereinheit zugeführt. Ein Zündcomputer liest den Inhalt des Speichers nach jeder Zündung aus und setzt die Speichereinheit zurück. Auf diese Weise wird ein fehlendes Zünden erfaßt, worauf hin Steuermaßnahmen eingeleitet werden.

Die DE 42 15 153 A1 offenbart eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei ein einzelner Zünderfassungsschaltkreis zwischen der Stromversorgung und allen Zündspulen vorgesehen ist.

Die DE 39 33 504 A1 offenbart eine Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit vielen Leistungstransistoren für jede Zündspule des Verbrennungsmotors. Ein Strommeß-Widerstand ist zwischen den Emittern der Transistoren und Masse angeschlossen. Der Spannungsabfall über dem Widerstand entspricht dem Spannungsabfall über einem Widerstand und einem einstellbaren Widerstand. Der Widerstand ist an einen Differenzverstärker angeschlossen, wo der Spannungsabfall über dem Widerstand mit einer Bezugsspannung verglichen wird, wodurch der Stromfluß durch die Leistungstransistoren begrenzt wird.

Ausgehend von einer Zündvorrichtung, wie sie in der gerade diskutierten DE 39 33 504 A1 gezeigt ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche bekannte Zündvorrichtung derart weiterzubilden, daß eine Strombegrenzungsfunktion auf einfach Weise aufgebaut werden kann und Schwankungen der Strombegrenzungswerte für jeweilige Schalter vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Zündvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1.

Gemäß der Erfindung wird insbesondere durch Vorsehen nur eines einzigen gemeinsamen Widerstands zur Erfassung bzw. zum Messen des Stroms durch die Zündspule und dadurch, daß dieser einzige gemeinsame Widerstand nicht einstellbar ist und einen vorbestimmten Strombegrenzungswert hat, erreicht, daß Schwankungen der Eigenschaften des gesamten Schaltkreises wirksam gedämpft oder verringert werden können. Der Widerstandswert wird vor dem Einbau in den Schaltkreis eingestellt und dann beibehalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor zur Verfügung gestellt, welche folgende Teile aufweist: Mehrere Zündspannungserzeugungsschaltungen, jeweils eine für jeden von mehreren Motorzylindern, wobei jede eine Zündspule aufweist, die an eine Stromversorgung angeschlossen ist, und einen Schalter zum Steuern der Stromversorgung zu der Zündspule in Reaktion auf ein Zündsignal, und jede Zündspule durch den zugehörigen Schalter so gesteuert wird, daß eine Hochspannung zur Zündung eines zugehörigen Zylinders erzeugt wird; und weiterhin ist eine Strombegrenzungseinrichtung vorgesehen, um einen Strom durch jeden Schalter auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Pegeln zu begrenzen.

Die Strombegrenzungseinrichtung umfaßt: Einen gemeinsamen Widerstand, der zwischen die Stromversorgung und die Zündspannungserzeugungsschaltungen geschaltet ist, um einen Strom zu messen, der von der Stromversorgung zu jeder Zündspannungserzeugungsschaltung fließt; einen Operationsverstärker zur Durchführung eines Vergleichs zwischen einer Spannung über dem gemeinsamen Widerstand und einer Bezugsspannung entsprechend einem vorbestimmten oberen Begrenzungsstrom für die Zündspannungserzeugungsschaltung, wobei der Betriebsverstärker so betreibbar ist, daß er eine Ausgangsspannung proportional einer Differenz zwischen der Spannung über dem gemeinsamen Widerstand und der Bezugs Spannung der Bezugsspannungsversorgung erzeugen kann; und eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung eines Stroms durch den Schalter jeder der Zündspannungserzeugungsschaltungen in Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Operationsverstärker.

Vorzugsweise weist die Begrenzungseinrichtung mehrere Transistoren auf, von denen jeweils einer für jede Zündspannungserzeugungsschaltung vorgesehen ist, und die Transistoren sind gemeinsam so angeschlossen, daß sie das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker empfangen, so daß hierdurch ihr Einschalten und Ausschalten gesteuert wird, wobei die Transistoren jeweils an die Zündspannungserzeugungsschaltungen auf solche Weise angeschlossen sind, daß sie so arbeiten, daß sie im eingeschalteten Zustand ein Zündsignal an Masse kurzschließen, welches dem Schalter einer der Zündspannungserzeugungsschaltungen zugeführt werden soll, so daß der Schalter umgangen wird.

Vorzugsweise ist eine nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers mit einem Ende des Widerstands verbunden, an welchen die Stromversorgung angeschlossen ist, und eine invertierende Eingangsklemme ist mit dem anderen Ende des Widerstands über eine Bezugsspannung verbunden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zündvorrichtung weiterhin eine Zünderfassungseinrichtung auf, um eine Zündung auf der Grundlage eines durch jede Zündspule fließenden Stroms festzustellen. Die Zünderfassungseinrichtung umfaßt: Den gemeinsamen Widerstand; und einen Komparator zur Durchführung eines Vergleichs zwischen der Spannung über dem Widerstand und einer zweiten Bezugsspannung, die einem vorbestimmten unteren Begrenzungsstrom für die Zündspule entspricht, und zur Erzeugung eines Zünderfassungssignals, wenn die Spannung über dem Widerstand größer als der vorbestimmte untere Begrenzungsstrom ist.

Vorzugsweise ist bei dem Komparator eine nicht-invertierende Eingangsklemme mit einem Ende des Widerstands verbunden, mit welchem die Stromversorgung verbunden ist, und eine invertierende Eingangsklemme über eine zweite Bezugsspannungsversorgung mit dem anderen Ende des Widerstands verbunden.

Die Zünderfassungseinrichtung kann weiterhin umfassen: Mehrere UND-Gates, von denen jeweils eines für jeden Zylinder vorgesehen ist, und von denen jedes eine erste Eingangsklemme aufweist, die zum Empfang eines Ausgangssignals von dem Komparator angeschlossen ist, sowie eine zweite Eingangsklemme, die zum Empfang eines Zündsignals für einen zugehörigen Zylinder angeschlossen ist, sowie ein ODER-Gate, welches so angeschlossen ist, daß es Ausgangssignale von den UND-Gates empfängt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn zumindest eines der Ausgangssignale von den UND-Gates auf einem hohen Pegel liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor mit einer Strombegrenzungsfunktion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor mit einer Strombegrenzungsfunktion und weiterhin einer Zünderfassungsfunktion gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ein Schaltbild eines Beispiels einer Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor mit einer Strombegrenzungsfunktion, welche Schwierigkeiten hervorruft, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden sollen.

Ausführungsform 1

Fig. 1 zeigt eine Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor mit einer Strombegrenzungsfunktion, die entsprechend der Grundlagen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In dieser Figur dient die Zündvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform für einen Vierzylindermotor, der vier Zylinder aufweist, und umfaßt mehrere (in dem dargestellten Beispiel 4) Zündspannungserzeugungsschaltungen 104, von denen jede eine Zündspule 102 und einen Schalter 103 in Form eines elektronischen Schalters aufweist, beispielsweise eines Leistungstransistors. Bei jeder Zündspule 2 ist eine Primärwicklung an ihrem einen Ende an eine Stromversorgung in Form einer Batterie 101 angeschlossen, und eine Sekundärwicklung mit einer nicht dargestellten, zugehörigen Zündkerze verbunden. Bei jedem Leistungstransistor 103 ist ein Kollektor an das andere Ende der Primärwicklung einer zugehörigen Zündspule 102 angeschlossen, ein Emitter mit Masse verbunden, und eine Basis an eine nicht dargestellte Motorsteuereinheit angeschlossen, welche mehrere Zündsignale D1 bis D4 erzeugt, die den Basen der zugehörigen Leistungstransistoren 103 zugeführt werden.

Eine gemeinsame Strombegrenzungsschaltung 109 dient zur Begrenzung eines Stroms, der durch den Leistungstransistor 103 jeder Zündspannungserzeugungsschaltung 104 fließt, und weist einen einzigen, gemeinsamen Strommeßwidersand 105 auf, der zwischen die Stromversorgung 101 und die Zündspule 102 jeder Zündspannungserzeugungsschaltung 104 geschaltet ist, einen Operationsverstärker 107 zum Vergleichen einer Spannung über den Widerstand 105 mit einer Bezugsspannung Vr, die einem oberen Begrenzungsstrom für jeden Leistungstransistor 103 entspricht, sowie eine Begrenzungseinrichtung mit mehreren Transistoren 108 zur Begrenzung eines Stroms, der durch den Leistungstransistor 103 jeder Zündspannungserzeugungsschaltung 104 fließt, in Reaktion auf ein Ausgangssignal A von dem Operationsverstärker 107.

Bei dem Operationsverstärker 107 ist eine positive oder nicht-invertierende Eingangsklemme mit einem Ende (nämlich dem auf höherer Spannung liegenden Ende) des gemeinsamen Widerstands 105 verbunden, der an die Batterie 101 angeschlossen ist, und eine negative oder invertierende Eingangsklemme ist mit einer positiven Klemme einer Bezugsspannungsversorgung 106 verbunden, deren negative Klemme mit dem anderen Ende (also dem auf niedrigerer Spannung liegenden Ende) des Widerstands 105 verbunden ist, welches an die Zündspannungserzeugungsschaltungen 104 angeschlossen ist. Daher wird an die positive Eingangsklemme des Operationsverstärkers 107 eine Quellenspannung der Batterie 101 geliefert, und an seine negative Eingangsklemme eine Gesamtsumme einer Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 und einer Bezugsspannung Vr der Bezugsspannungsversorgung 106 geliefert, so daß der Operationsverstärker eine Ausgangsspannung A erzeugt, die proportional einer Differenz (Vb - Va) zwischen den Spannungen Vb, Va an der positiven und negativen Eingangsklemme des Operationsverstärkers 107 ist.

Daher gilt die folgende Gleichung:

Va = Vb - V₁₀₅ + Vr

Diese Gleichung wird wie folgt umgeformt:

Vb - Va = V₁₀₅ - Vr

Dies führt dazu, daß das Ausgangssignal A des Operationsverstärkers 107 proportional einer Differenz zwischen der Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 und der Bezugsspannung Vr der Bezugsspannungsversorgung 106 ist.

Die Anzahl der Transistoren 108 der Strombegrenzungsschaltung 109 entspricht der Anzahl der Zündspannungserzeugungsschaltungen 104, so daß für jede Zündspannungserzeugungsschaltung 104 ein Transistor vorgesehen ist. Bei jedem der Transistoren 108 ist ein Kollektor mit der Basis des Leistungstransistors 103 einer zugehörigen Zündspannungserzeugungsschaltung 104 verbunden, eine Basis gemeinsam an die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 107 angeschlossen, und ein Emitter mit Masse verbunden. Auf diese Weise werden die Transistoren 108 gemeinsam durch das Ausgangssignal A des Operationsverstärkers 107 gesteuert.

Nachstehend wird der Betrieb dieser Ausführungsform im einzelnen beschrieben. Der grundsätzliche Betrieb ist allerdings im wesentlichen gleich dem Betrieb der voranstehend beschriebenen Vorrichtung von Fig. 3, und daher ist eine erneute Beschreibung dieser Einzelheiten nicht erforderlich.

Wenn ein Zündsignal D1 von der nicht dargestellten Motorsteuereinheit, welches einem der Leistungstransistoren 103 zugeführt wird, seinen Pegel so ändert, daß ein hoher Pegel eingenommen wird, um den Leistungstransistor einzuschalten, so beginnt ein Strom von der Batterie 101 nach Masse zu fließen, und zwar über den gemeinsamen Widerstand 105, die Primärwicklung einer zugeordneten Zündspule 102, und den nunmehr leitenden Leistungstransistor 103. Daher entwickelt sich eine Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105.

Dies führt dazu, daß der Operationsverstärker 107 ein Ausgangssignal A erzeugt, welches proportional zu der Differenz zwischen der Quellenspannung oder Batteriespannung Vb und der Vergleichsspannung Va ist (also der Spannung V₁₀₅ über dem gemeinsamen Widerstand 105 plus der Bezugsspannung Vr) an der positiven bzw. negativen Eingangsklemme, so daß die Transistoren 108 auf diese Weise so gesteuert werden, daß sie ein- bzw. ausschalten.

Wenn der von der Batterie 101 nach Masse fließende Strom, nämlich durch den gemeinsamen Widerstand 105, die Primärwicklung einer zugeordneten Zündspule 102, und den zugeordneten Leistungstransistor 103, einen vorbestimmten Pegel überschreitet, nimmt das Ausgangssignal oder die Spannung A von dem Operationsverstärker 107 zu, welches proportional zur Differenz (Vb - Va) zwischen der Quellenspannung Vb und der Vergleichsspannung Va und daher zur Differenz (V₁₀₅ - Vr) zwischen der Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 und der Bezugsspannung Vr der Bezugsspannungsversorgung 106 ist, wie voranstehend erläutert, und zwar erfolgt eine Erhöhung über einen vorbestimmten Schwellenwert für jeden Transistor 108 hinaus, wodurch die Transistoren 108 sämtlich eingeschaltet werden, so daß sie die Basen der Leistungstransistoren 103 kurzschließen. Daher kann das Zündsignal D1 auf hohem Pegel von der nicht dargestellten Motorsteuereinheit, welches einem der Leistungstransistoren 103 zugeführt werden soll, über den nunmehr leitenden, entsprechenden Transistor 108 zur Masse geleitet werden, und wird hierdurch daran gehindert, der Basis des zugehörigen Leistungstransistors 103 zugeführt zu werden. Dies führt dazu, daß der zugehörige Leistungstransistor 103 ausgeschaltet wird und so der Stromfluß durch die Primärwicklung der zugehörigen Zündspule 102 unterbrochen wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein zu hoher Strom durch jeden Leistungstransistor 103 fließt. Mit anderen Worten ist es durch Einsatz der einzigen Strombegrenzungsschaltung 109 möglich, den Strom durch den Leistungstransistor 103 jeder Zündspannungserzeugungsschaltung 104 auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Wertes zu begrenzen. Dies dient nicht nur zur Vereinfachung der Gesamtanordnung der Strombegrenzungsschaltung 109, sondern verringert oder eliminiert auch Variationen der Einstellung des Widerstandswertes des Strommeßwiderstands 105 und der Bezugsspannung Vr der Bezugsspannungsversorgung 106, die sich anderenfalls aus der Verwendung mehrerer Strommeßwiderstände und mehrerer Bezugsspannungsversorgungen ergeben würden, wie sich dies im Falle der voranstehend, in bezug auf Fig. 3 erläuterten Schaltung ergibt.

Ausführungsform 2

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die bei einer Zündvorrichtung eingesetzt wird, die sowohl eine Strombegrenzungsfunktion als auch eine Zünderfassungsfunktion aufweist.

Diese Ausführungsform gleicht im wesentlichen der voranstehend erläuterten ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der nachstehend angegebenen Einzelheiten. Ein Komparator 112 weist eine positive oder nicht-invertierende Eingangsklemme auf, die mit einem Ende des gemeinsamen Strommeßwiderstands 105 verbunden ist, welches an die Batterie 101 angeschlossen ist, eine negative oder invertierende Eingangsklemme, die mit einer positiven Klemme einer zweiten Bezugsspannungsversorgung 111 verbunden ist, deren negative Klemme an das andere Ende des Strommeßwiderstands 105 angeschlossen ist, welches gemeinsam an die Zündspannungserzeugungsschaltungen 104 angeschlossen ist. Die zweite Bezugsspannungsversorgung 111 erzeugt eine zweite Bezugsspannung VR, welche einem vorbestimmten unteren Begrenzungsstrom jeder Zündspule 102 entspricht, der zur Erzeugung einer Zündung erforderlich ist. Die zweite Bezugsspannung VR ist niedriger als die erste Bezugsspannung Vr der ersten Bezugsspannungsversorgung 106. Der Komparator 112 vergleicht die Quellenspannung Vb der Batterie 101 an dem einen Ende des Widerstands 105, die an seiner positiven Eingangsklemme anliegt, mit einer Vergleichsspannung Va (also einer Gesamtsumme der Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 und der zweiten Bezugsspannung VR der zweiten Bezugsspannungsversorgung 111), welche an seiner negativen Eingangsklemme anliegt, so daß er ein Ausgangssignal E erzeugt, welches die Ermittlung einer normalen Zündung anzeigt, wenn die Vergleichsspannung VA größer als die Quellenspannung Vb ist, also wenn die Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 größer als die zweite Bezugsspannung VR der zweiten Bezugsspannungsversorgung 111 ist. In diesem Zusammenhang gilt die folgende Gleichung:

Vb - VA = V₁₀₅ - VR

Wenn, mit anderen Worten, ein Primärwicklungsstrom einer Größe vorliegt, welche die vorbestimmte untere Grenze des Stroms überschreitet, der durch die Primärwicklung einer Zündspule 102 fließt, wird die Spannung V₁₀₅ über dem Widerstand 105 größer als die zweite Bezugsspannung VR, so daß der Komparator 112 ein Zünderfassungssignal E erzeugt. Daher wird auf der Grundlage des Zünderfassungssignals E das Auftreten einer Zündung verläßlich ermittelt.

Der Widerstand 105, die zweite Bezugsspannungsversorgung 112 und der Komparator 112 bilden zusammen eine Zünderfassungsschaltung zur Ermittlung einer normalen Zündung auf der Grundlage eines Stroms, der durch die Primärwicklung jeder Zündspule 102 fließt.

Mehrere UND-Gates 113 sind vorgesehen, in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Zylinder des Motors und daher der Zündspannungserzeugungsschaltungen 104. Jeder der UND-Gates 113 weist eine erste Eingangsklemme auf, die an eine Ausgangsklemme des Komparators 112 angeschlossen ist, eine zweite Eingangsklemme, die mit einer nicht dargestellten Motorsteuervorrichtung verbunden ist, um so ein Zündsignal D1, D2, D3 oder D4 für einen zugehörigen Zylinder zu empfangen, und eine Ausgangsklemme, die mit einer entsprechenden Eingangsklemme eines ODER-Gates 114 verbunden ist. Jedes UND-Gate 113 erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel für das ODER-Gate 114, wenn beide Eingangssignale auf hohem Pegel liegen. Das ODER-Gate 114 erzeugt ein logisches Ausgangssignal F, welches die Erzeugung eines Zünderfassungssignals E für jeden Zylinder anzeigt, wenn irgendeines der UND-Gates 113 ein Ausgangssignal auf hohem Pegel erzeugt. Zumindest eines der Zündungserfassungssignale E von dem Komparator 112 und dem logischen Ausgangssignal F von dem ODER-Gate 114 wird der nicht dargestellten Motorsteuereinheit zugeführt, um den Motorbetrieb ordnungsgemäß zu steuern.

In dieser Ausführungsform arbeitet der Widerstand 105 als Bauteil mit zwei Funktionen, da er nämlich einmal als Teil der Strombegrenzungsschaltung 109 und zweitens als Teil der Zündungserfassungsschaltung arbeitet.

Durch Verwendung der UND-Gates 113, von denen jedes ein Ausgangssignal auf hohem Pegel erzeugt, wenn sowohl ein Zündungserfassungssignal E als auch ein Zündsignal D1, D2, D3 oder D4 für einen zugehörigen Zylinder existiert, in Kombination mit dem ODER-Gate 114, welches ein Ausgangssignal F erzeugt, wenn ein hochpegeliges Ausgangssignal von einem der UND-Gates 113 vorhanden ist, wird darüber hinaus bei dieser Ausführungsform ein logisches Ausgangssignal F als ein äußerst verläßliches Zündungserfassungssignal entsprechend jedem Zündsignal D1, D2, D3 oder D4 erhalten.

Durch Verwendung des Doppelfunktions-Strommeßwiderstands 105 für die Strombegrenzungsschaltung 109 und ebenso für die Zündungserfassungsschaltung kann die Vorrichtung insgesamt weiter vereinfacht und daher mit geringeren Kosten hergestellt werden.

Claims (7)

1. Zündvorrichtung für einen Mehrzylindermotor mit einer Vielzahl von Zündspannungs-Erzeugungsschaltungen (104), von denen jeweils eine für jeden mehrerer Motorzylinder vorgesehen ist, und jede eine Zündspule (102) aufweist, die an eine Stromversorgung (101) und an einen Schalter (103) angeschlossen ist, der zum Steuern der Stromversorgung zu jeder Zündspule in Reaktion auf ein Zündsignal dient, wobei jede Zündspule durch den zugehörigen Schalter so gesteuert wird, daß sie eine Hochspannung zum Zünden eines zugehörigen Zylinders erzeugt; und
einer Strombegrenzungseinrichtung (109) zum Begrenzen eines Stroms durch jeden Schalter auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Pegels, wobei die Strombegrenzungseinrichtung umfaßt:

• - eine Stromerfassungseinrichtung (105) zum Erfassen eines Stroms, der von der Stromversorgung zu jeder der Zündspulen fließt;
• - einen Operationsverstärker (107) zur Durchführung eines Vergleichs zwischen einer Spannung über der Stromerfassungseinrichtung und einer Bezugsspannung entsprechend einem vorbestimmten oberen Begrenzungsstrom für die Zündspannungs-Erzeugungsschaltungen, um eine Ausgangsspannung proportional einer Differenz zwischen der Spannung über der Stromerfassungseinrichtung und der Bezugsspannung zu erzeugen; und
• - eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung eines Stroms durch den Schalter jeder der Zündspannungs-Er­ zeugungsschaltungen in Reaktion auf ein Ausgangssignal (A) von dem Operationsverstärker; dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerfassungseinrichtung (105) ein einziger nicht einstellbarer gemeinsamer Widerstand (105) ist, der zwischen der Stromversorgung und den Zündspannungs-Er­ zeugungsschaltungen angeschlossen ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung mehrere Transistoren (108) aufweist, von denen jeweils einer für jede Zündspannungs-Er­ zeugungsschaltung (104) vorgesehen ist, daß die Transistoren (108) gemeinsam so angeschlossen sind, daß sie das Ausgangssignal von dem Operationsverstärker (107) empfangen, um hierdurch gesteuert ein- und ausgeschaltet zu werden, und daß die Transistoren (108) jeweils an die Zündspannungs-Erzeugungsschaltungen (104) auf solche Weise angeschlossen sind, daß sie so arbeiten, daß sie im eingeschalteten Zustand ein Zündsignal an Masse kurzschließen, welches dem Schalter (103) einer der Zündspannungs-Erzeugungsschaltungen (104) zugeführt werden soll, wodurch der Schalter (103) umgangen wird.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (107) eine nicht-invertierende Eingangsklemme aufweist, die mit dem Ende des gemeinsamen Widerstands (105) verbunden ist, an welchen die Stromversorgung (101) angeschlossen ist, und eine invertierende Eingangsklemme aufweist, die an das andere Ende des gemeinsamen Widerstands (105) über eine Bezugsspannungsversorgung (106) angeschlossen ist.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zündspulen (102) eine Primärwicklung und eine an eine Zündkerze angeschlossene Sekundärwicklung aufweist, und daß jeder der Schalter (103) einen Transistorschalter umfaßt.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zünderfassungseinrichtung vorgesehen ist zum Erfassen eines Zündens basierend auf einem Strom, der durch jede Zündspule fließt; und
daß die Zünderfassungseinrichtung umfaßt: den gemeinsamen Widerstand (105) und einen Komparator (112) zum Durchführen eines Vergleichs zwischen der Spannung über dem gemeinsamen Widerstand (105) und einer zweiten Bezugsspannung (VR) entsprechend einem vorbestimmten unteren Begrenzungsstrom für die Zündspule (102) und zum Erzeugen eines Zünderfassungssignals, wenn die Spannung über dem Widerstand größer als der vorbestimmte untere Begrenzungsstrom ist.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (112) eine nicht-invertierende Eingangsklemme aufweist, die mit dem einen Ende des gemeinsamen Widerstands (105) verbunden ist, an welches die Stromversorgung (101) angeschlossen ist, und eine invertierende Eingangsklemme aufweist, die mit dem anderen Ende des gemeinsamen Widerstands (105) über eine zweite Bezugsspannungsversorgung (111) verbunden ist.

7. Zündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zünderfassungseinrichtung weiterhin aufweist:
mehrere UND-Gatter (113), von denen jeweils eines für jeden Zylinder vorgesehen ist, und jedes eine erste Eingangsklemme aufweist, die zum Empfang eines Ausgangssignals von dem Komparator (112) angeschlossen ist, sowie eine zweite Eingangsklemme, die zum Empfang eines Zündsignals für einen zugehörigen Zylinder angeschlossen ist; und
ein ODER-Gatter (114), welches zum Empfang von Ausgangssignalen von den UND-Gattern (113) angeschlossen ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn zumindest eines der Ausgangssignale von den UND-Gattern (113) auf einem hohen Pegel liegt.