ZÜNDANLAGE FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung für Zündanlagen wie sie bereits aus der DE-OS 27 59 155 bekannt ist. Hier wird zur Erfassung der Funkendauer die auf die Primärseite transformierte Brennspannung einer Integratoreinrichtung vorgesehen, um die Spannung zu glätten. Anschließend wird diese geglättete Spannung über eine Zenerdiode und einen Widerstand einem Transistor zugeführt, so daß die Funkendauer erfaßt werden kann.

[0002] Es ist weiterhin 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.

[0003] 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.

[0004] 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

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] Ein weiterer Vorteil ist die Auskopplung des Spannungssignals und-die Einkopplung des Steuersignals für den Zündtransistor über eine Signalleitung.

Zeichnung

[0008] 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

[0009] 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 U_B 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.

[0010] Die eben beschriebene Schaltungsanordnung in Figur 1 hat folgende Wirkungsweise.

[0011] 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 (U_BRENN) 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.

[0012] Der Kollektorstrom Ic ist demzufolge etwa proportional dem Quotionenten aus Brennspannung (U_BRENN) minus der Basis-Emitterspannung (U_BE) des Transistors 8 und dem Widerstandswert, des als Emitterfolge ausgebildeten Widerstandes 9. Da dieser Widerstand 9 jedoch einen konstanten Wert hat und(U_BE)vernachlässigbar gering ist, ist der Kollektorstrom Ic etwa proportional der Brennspannung U_BRENN. 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.

[0013] 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 U_B 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 (U_S) der Zündtransistor 7 leitend geschaltet und zum anderen die Funkenbrennspannung an die an Klemme 11 anzuschließende Auswerteschaltung abgegeben werden kann.

[0014] Diese beschriebenen Schaltungen zur Erfassung des auf die Primärseite transformierten Spannungssignals der Brennspannung können auch monolithisch integriert werden, wodurch sie einen geringeren Platz benötigen.

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung für Zündanlagen zur Erfassung der auf die Primärseite einer Zündspule transformierten Brennspannung an der Zündkerze, wobei ein Zündschalter (7) in Reihe mit der Primärwicklung (2) der Zündspule (1) liegt und wobei die auf die Primärseite (2) transformierte Brennspannung (U_BRENN) die Steuerstrecke eines als Spannungswandler arbeitenden pnp-Transistors (8) ansteuert, daß ein Widerstand (9) als Emitterfolger zwischen dem Emitter des pnp-Transistors (8) und der Verbindung zwischen Primärwicklung und Zündschalter angeordnet, daß der pnp-Transistor basisseitig an die Batteriespannung (U_B) angeschlossen ist und daß der pnp-Transistor (8) mit seinem Kollektoranschluß einem als Widerstand ausgebildeten Meßglied (10) einen Kollektorstrom (Ic) zuführt, der proportional der Brennspannung (U_BRENN) ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Emitterfolger wirkende Widerstand (9) und der als Meßglied ausgebildete Widerstand (10) denselben Temperaturkoeffizienten haben.

3. 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) verbunden ist, daß über eine dort anzuschließende Signalleitung (an Klemme 11) einerseits das Steuersignal für den Zündschalter (7) einkoppelbar und andererseits das der Brennspannung proportionale Spannungssignal auskoppelbar ist.

Claims

1. Circuit arrangement for ignition systems for detecting the arc voltage at the spark plug, said arc voltage being transformed onto the primary side of an ignition coil, an ignition switch (7) being located in series with the primary winding (2) of the ignition coil (1) and the arc voltage (U_ARC) transformed onto the primary side (2) activating the control stage of a pnp-type transistor (8) working as a voltage converter, characterised in that a resistor (9) is arranged as an emitter follower between the emitter of the pnp-type transistor (8) and the connection between the primary winding and ignition switch, in that the pnp-type transistor is connected on the base side to the battery voltage (U_B) and in that the pnp-type transistor (8), with its collector connection, feeds to a measuring element (10), which is designed as a resistor, a collector current (Ic) which is proportional to the arc voltage (U_ARC).

2. Circuit arrangement according to Claim 1, characterised in that the resistor (9) acting as emitter follower and the resistor (10) designed as measuring element have the same temperature coefficient.

3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterised in that the control electrode of the ignition switch (7) is connected by way of a resistor (16) to the collector of the transistor (8) working as a voltage converter, in such a way that, by way of a signal line to be connected there (at the terminal 11), on the one hand the control signal for the ignition switch (7) can be fed in and on the other hand the voltage signal proportional to the arc voltage can be extracted.

Revendications

1. Système de circuit pour installations d'allumage servant à détecter la tension de combustion transformée sur le côté primaire d'une bobine d'allumage sur la bougie d'allumage, un interrupteur d'allumage (7) se trouvant en série avec l'enroulement primaire (2) de la bobine d'allumage (1) et la tension de combustion (U_BRENN) transformée sur le côté primaire (2) commande le trajet de commande d'un transistor (8) pnp fonctionnant comme transformateur de tension, en ce qu'une résistance (9) est disposée sous la forme d'une électrode d'émetteur entre l'émetteur du transistor pnp (8) et la liaison entre l'enroulement primaire et l'interrupteur d'allumage, en ce que le transistor pnp du côté de la base est raccordé à la tension de batterie (U_B) et en ce que le transistor pnp (8) amène par son raccordement au collecteur à un organe de mesure (10) constitué sous la forme d'une résistance un courant de collecteur (Ic), qui est proportionnel à la tension de combustion (U_BRENN)

2. Système de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance (9) agissant comme électrode d'émetteur et la résistance (10) constituée sous la forme d'un organe de mesure ont les mêmes coefficients de température.

3. Système de circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrode de commande de l'interrupteur d'allumage (7) est reliée par l'intermédiaire d'une résistance (16) au collecteur du transistor (8) fonctionnant comme transformateur de tension, en ce que l'on peut coupler par l'intermédiaire d'une ligne de signal raccordée à cet endroit (sur la borne 11) d'une part le signal de commande pour l'interrupteur d'allumage (7) et d'autre part le signal de tension proportionnel à la tension de combustion.

Zeichnung