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Dokumentenidentifikation DE102007025427A1 26.06.2008
Titel Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor
Anmelder MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Naruse, Yusuke, Tokyo, JP;
Okamura, Koichi, Tokyo, JP;
Aida, Futoshi, Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 31.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007025427
Offenlegungstag 26.06.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.06.2008
IPC-Hauptklasse F02P 17/12(2006.01)A, F, I, 20070531, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Zündvorrichtung enthält Folgendes: eine Zündspule (1) mit einer Primärspule und einer Sekundärspule; ein Schaltelement (5) zum Veranlassen, dass ein Primärstrom durch die Primärspule der Zündspule geführt und von dieser abgeschaltet wird; eine Wellenform-Formungsschaltung (6) zum Formen einer Wellenform eines Zündsignals, das von einer Außenseite durch eine Signalleitung übertragen wird, um ein so erhaltenes Leitungssignal zum Schaltelement zuzuführen; eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (8, 9), die an die Sekundärspule der Zündspule angeschlossen ist, zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch die Sekundärspule fließt; und eine Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (10, 11, 12) zum Ausgeben eines Ionensignals, das den Ionenstrom, der für eine vorbestimmte Periode erfasst wird, nachdem das Leitungssignal der Wellenform-Formungsschaltung ausgeschaltet worden ist, zur Außenseite durch die Signalleitung anzeigt, während das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig gemacht ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zündsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, der beispielsweise in einem Motorfahrzeug angebracht ist, und insbesondere eine Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor, das veranlasst, dass ein Strom durch eine Primärspule einer Zündspule geführt und von dieser mittels eines Schaltelements abgeschaltet wird, um eine hohe Spannung zur Zündung in einer Sekundärspule der Zündspule zu erzeugen.

Bei einem herkömmlichen Zündsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor ist eine Zündvorrichtung mit einer Spule mit einem bestimmten Anschluss zum Ausgeben eines Fehlerdiagnosesignals versehen, das durch Überwachen eines Zündbetriebs erhalten wird, so dass das Fehlerdiagnosesignal zu einer Seite einer elektronischen Steuerschaltung über einen Pfad ausgegeben wird, der unterschiedlich von einem Pfad für einen Zündsignalanschluss ist (siehe z. B. JP 64-35078 A).

Bei der oben angegebenen Struktur verursacht jedoch die Notwendigkeit für den bestimmten Anschluss zum Ausgeben des Fehlerdiagnosesignals Probleme, wie beispielsweise eine Erhöhung bezüglich der Anzahl von Teilen einer Zündvorrichtung und eine Erhöhung bezüglich der Anzahl von Kabelbäumen zwischen der Zündvorrichtung und der elektronischen Steuerschaltung.

Um diese Probleme zu lösen, ist eine andere Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer elektronischen Steuerschaltung zum Ausgeben eines Zündsignals zum Steuern einer Zündzeitgabe, einem Zünder, der basierend auf dem Zündsignal von der elektronischen Steuerschaltung angetrieben wird, und einer Fehlererfassungsschaltung zum Erfassen eines Fehlersignals, das aus einem Strom erhalten wird, der durch eine Sekundärspule einer Zündspule im Zünder fließt und das Fehlersignal zu der elektronischen Steuerschaltung zurückbringt, ausgestattet und ist so strukturiert, dass derselbe Signaldraht für das Zündsignal und das Fehlersignal verwendet wird. Bei der vorgenannten Zündvorrichtung für den Verbrennungsmotor wird mit einem Blick auf ein Verhindern, dass das Zündsignal und das Fehlersignal gleichzeitig ausgegeben werden, das Zündsignal davon abgehalten, innerhalb des Zünders EIN-geschaltet zu werden, wenn das Fehlersignal ausgegeben wird (siehe z. B. JP 08-128381 A).

Bei dieser Art von Zündsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor wird eine Fehlerdiagnose oft von einem Ionenstrom ausgeführt, der von einer Sekundärspule einer Zündspule nach einer Zündung und einer Explosion erhalten wird. Bei einer Vorrichtung mit diesem Aufbau werden auch gleiche Probleme, wie beispielsweise eine Erhöhung bezüglich der Anzahl von Teilen der Vorrichtung und eine Erhöhung bezüglich der Anzahl von Kabelbäumen, verursacht, wenn die Vorrichtung mit einem bestimmten Anschluss zum Ausgeben eines Fehlerdiagnosesignals versehen ist.

Weiterhin fließt bei einer Vorrichtung zum Ausgeben eines Ionenstroms als Fehlerdiagnosesignal ein Leckstrom, wenn Ruß oder ähnliches zwischen Elektroden aufgrund des Glimmens einer Zündkerze erzeugt wird, so dass ein Zustand verursacht wird, in welchem der Ionenstrom auf eine falsche Weise konstant fließt. Infolge davon wird der Ionenstrom selbst zu einer Zeitgabe ausgegeben, wenn ein Zündsignal zuzuführen ist, so dass es ein derartiges Problem gibt, dass das Zündsignal nicht genau zu einer Schaltung bei einer nachfolgenden Stufe übertragen werden kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Struktur zur Verfügung zu stellen, bei welcher ein Ionenstrom als Fehlerdiagnosesignal verwendet wird, was es möglich macht, ein Zündsignal stabil zuzuführen und den Ionenstrom stabil zu erfassen, während zugelassen wird, dass ein Ionensignal, das als das Fehlerdiagnosesignal dient, von der Seite der Zündvorrichtung zu einer Seite der elektronischen Steuereinheit ausgegeben wird, ohne die Struktur der Zündvorrichtung kompliziert zu machen.

Gemäß der vorliegenden erfindungsgemäß wird eine Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt, die Folgendes enthält: eine Zündspule mit einer Primärspule und einer Sekundärspule; ein Schaltelement zum veranlassen, dass ein primärer Strom durch die Primärspule der Zündspule geführt und von dieser abgeschaltet wird; eine Wellenform-Formungsschaltung zum Formen einer Wellenform eines von einer Außenseite über eine Signalleitung übertragenen Zündsignals, um ein so erhaltenes Leitungssignal zu dem Schaltelement zuzuführen; eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung, die an die Sekundärspule der Zündspule angeschlossen ist, zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch die Sekundärspule fließt; und eine Ionensignal-Erzeugungseinrichtung zum Ausgeben eines Ionensignals, das den erfassten Ionenstrom für eine vorbestimmte Periode anzeigt, nachdem das Leitungssignal der Wellenform-Formungsschaltung ausgeschaltet worden ist, zur Außenseite über die Signalleitung, während das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung für ungültig erklärt wird.

Die Zündvorrichtung des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung macht es möglich, ein Zündsignal stabil zuzuführen und einen Ionenstrom stabil zu erfassen, während zugelassen wird, dass ein Ionensignal, das als Fehlerdiagnosesignal dient, ausgegeben wird, ohne die Struktur der Zündvorrichtung kompliziert zu machen.

Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, wobei:

1 ein Diagramm ist, das die Konfiguration eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Schaltung von jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 1 zeigt;

3 ein Zeitdiagramm ist, das die Wellenformen von Signalen von den jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems der 2 zeigt;

4 ein Diagramm ist, das ein weiteres Beispiel der Schaltung der jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 1 zeigt;

5 eine Diagramm ist, das die Konfiguration eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

6 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Schaltung jeweiliger Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 5 zeigt;

7 ein Zeitdiagramm ist, das die Wellenformen von Signalen von den jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems der 6 zeigt;

8 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Schaltung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

9 ein Zeitdiagramm ist, das die Wellenformen von Signalen von jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems der 8 zeigt.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele.

Erstes Ausführungsbeispiel

1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 zeigt eine Schaltung für einen jeweiligen von Zylindern. Diese Schaltung besteht aus einer Zündvorrichtung 100 zum Zünden einer Zündkerze 4 und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 200 mit einem Computer (nicht besonders gezeigt) zum Durchführen einer Zündsteuerung für die Zündvorrichtung 100.

Die ECU 200 ist mit einer Zündsignal-Treiberschaltung 201 zum Zuführen eines Zündsignals, einem PNP-Transistor 202 zum Zuführen eines Signals zu einer Stufe nachfolgend dazu basierend auf dem von der Zündsignal-Treiberschaltung 201 ausgegebenen Zündsignal und einem Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 zum Erfassen eines Ionensignals als Fehlerdiagnosesignal von der später beschriebenen Seite der Zündvorrichtung 100 und zum Durchführen einer Steuerung basierend auf einem Ergebnis der Erfassung des Ionensignals ausgestattet.

Die Zündvorrichtung 100 ist ausgestattet mit einer Zündspule 1 mit einer Primärspule 2 und einer Sekundärspule 3, einer Zündsignal-Wellenform-Formungsschaltung 6 zum Zuführen eines Signals zu einer Stufe nachfolgend dazu, basierend auf einem Zündsignal Igt, das von einem Emitter des PNP-Transistors 202 ausgegeben ist, einer Treiberschaltung 7 zum Antreiben der Zündspule 1 und einem Schaltelement 5 zum Veranlassen, dass ein Strom I1 durch die Primärspule 2 der Zündspule 1 geführt und von dieser abgeschaltet wird, basierend auf einem Ausgangssignal von der Treiberschaltung 7. Um die Zündspule 1 anzutreiben, überträgt die Treiberschaltung 7 ein Signal zu einer Stufe nachfolgend dazu basierend auf einem Ausgangssignal von der Wellenform-Formungsschaltung 6 und steuert dadurch das Schaltelement 5. Das Ausgangssignal von der Wellenform-Formungsschaltung 6 dient als Leitungssignal zum Veranlassen, dass ein Strom durch das Schaltelement 5 geführt und von diesem abgeschaltet wird.

Die Zündspule 1 erzeugt eine hohe Spannung zum Veranlassen, dass die Sekundärspule 3 die Zündkerze 4 zündet. Die Zündvorrichtung 100 ist weiterhin ausgestattet mit einer Ionen-Vorspannungsschaltung 8, die an eine Niederspannungsseite der Sekundärspule 3 angeschlossen ist, um einen Ionenstrom zu erzeugen, einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 zum Erfassen eines nach einer Zündung erzeugten Ionenstroms, um den erfassten Ionenstrom zu einer Stufe nachfolgend dazu auszugeben, einer Differenzierschaltung 10 zum Ausgeben eines Pulssignals basierend auf einem Ausgangssignal von der Wellenform-Formungsschaltung 6, einer Zeitgeberschaltung 11 zum Ausgeben eines Pulses einer bestimmten Zeitlänge mit einer Ausgabe von der Differenzierschaltung 10 als Trigger angesehen, und einer Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 zum Ausgeben eines Ionenstromsignals (Ionensignals) basierend auf einer Ausgabe von der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9, während ein Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung 11 empfangen wird.

Der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 der ECU 200 erfasst und analysiert ein Ionensignal als Ausgangssignal von der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12.

Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 veranlasst, dass ein nach einer Verbrennung erzeugter Ionenstrom fließt. Die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 führt einen Ionenstrom zu der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 zu. Die Differenzierschaltung 10 gibt ein Pulssignal zu der Zeitgeberschaltung 11 bei einer Stufe nachfolgend dazu zu einem Moment aus, wenn ein Zündsignal AUS-geschaltet wird. Die Zeitgeberschaltung 11 führt eine Pulsausgabe einer bestimmten Zeitlänge zu einer Stufe nachfolgend dazu mit einem Ausgangssignal von der Differenzierschaltung 10 als Trigger angesehen zu. Die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 führt Information über den Ionenstrom zu dem Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 in der ECU 200 zu, während ein Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung 11 zu der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 zugeführt wird. Der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 führt eine Analyse basierend auf der zugeführten Information durch, um dadurch einen Zustand einer Verbrennung in einer Verbrennungskammer (nicht gezeigt) innerhalb jedes der Zylinder zu bestätigen.

2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Schaltung jeweiliger Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 1 zeigt. Das Zündsteuerungssystem für den Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist für einen Verbrennungsmotor entwickelt, der in einem Motorfahrzeug angebracht ist. Die in 2 gezeigten jeweiligen Komponenten sind im Motorfahrzeug angebracht. Die Zündspule 1, die die Primärspule 1 und die Sekundärspule 3 hat, ist an einen Energieversorgungsanschluss VB, wie beispielsweise eine Batterie im Fahrzeug (nicht gezeigt) angeschlossen. Die Batterie im Fahrzeug hat eine Batteriespannung von beispielsweise 12 V. Der Energieversorgungsanschluss VB hat eine Anschlussspannung von beispielsweise 12 V. Die Zündkerze 4 ist an eine Hochspannungsseite der Sekundärspule 3 angeschlossen. Die Zündspule 4 ist in der Verbrennungskammer innerhalb jedes der Zylinder angeordnet. Wenn ein Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, in die Verbrennungskammer zugeführt wird, zündet die Zündspule 4 und verbrennt den Kraftstoff.

Die ECU 200 hat die Zündsignal-Treiberschaltung 201 und den Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203. Die Zündsignal-Treiberschaltung 201 führt ein Zündsignal (z. B. ein Rechteckwellensignal) zu der Wellenform-Formungsschaltung 6 über den PNP-Transistor 202 und einen Widerstand 204 zu.

Die Wellenform-Formungsschaltung 6 hat drei Anschlüsse, nämlich einen Ausgangsanschluss 6a und Eingangsanschlüsse 6b und 6c. Der Ausgangsanschluss 6a ist an die Treiberschaltung 7 und die Differenzierschaltung 10 bei Stufen nachfolgend dazu angeschlossen. Der Eingangsanschluss 6b ist an die ECU 200 angeschlossen und der Eingangsanschluss 6c ist an die Zeitgeberschaltung 11 angeschlossen.

Die interne Struktur der Wellenform-Formungsschaltung 6 wird beschrieben werden. Die Wellenform-Formungsschaltung 6 besteht aus einer Komparatorschaltung 13, einer Referenzspannungsversorgung 14 und einem Transistor 15. Wenn das Zündsignal Igt über einer Spannung Vton ist, die in der Referenzspannungsversorgung 14 eingestellt ist, gibt die Wellenform-Formungsschaltung 6 das Zündsignal Igt zur Treiberschaltung 7 aus, um das Schaltelement 5 anzutreiben. Das Schaltelement 5 ist als beispielsweise ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) mit einem Gateanschluss an die Treiberschaltung 7 angeschlossen, einem Kollektoranschluss an die Primärspule 2 der Zündspule 1 angeschlossen und einem Emitteranschluss an eine Referenzpotentialstelle GND einer Fahrzeugkarosserie oder von ähnlichem des Motorfahrzeugs angeschlossen, entwickelt. Die Referenzpotentialstelle GND wird allgemein Erdung genannt.

Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 ist an die Niederspannungsseite der Sekundärspule 3 angeschlossen. Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 hat zwei Anschlüsse, nämlich einen Ausgangsanschluss 8a und einen Eingangsanschluss 8b. Der Ausgangsanschluss 8a ist an einen Eingangsanschluss 9b der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen und der Eingangsanschluss 8b ist an die Niederspannungsseite der Sekundärspule 3 angeschlossen.

Die interne Struktur der Ionen-Vorspannungsschaltung 8 wird beschrieben werden. Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 enthält Dioden 81 und 85, einen Widerstand 82, eine Zenerdiode 83 und einen Kondensator 84. Eine Anode der Diode 81 und ein Ende des Widerstands 82 sind an den Eingangsanschluss 8b angeschlossen. Eine Kathode der Diode 81 und das andere Ende des Widerstands 82 sind beide an eine Kathode der Zenerdiode 83 und ein Ende des Kondensators 84 angeschlossen. Eine Anode der Zenerdiode 83 und das andere Ende des Kondensators 84 sind beide an eine Kathode der Diode 85 und den Ausgangsanschluss 8a angeschlossen. Eine Anode der Diode 85 ist an die Erdung GND angeschlossen. Die Diode 84 unterdrückt eine Sekundärspannung, die während des Ansteigens eines primären Stroms der Zündspule 1 erzeugt wird, um dadurch eine fehlerhafte Zündung zu verhindern. Der Widerstand 82 stellt einen Pfad sicher, durch welchen ein Ionenstrom fließt. Die Zenerdiode 83 und der Kondensator 84 akkumulieren elektrische Ladungen aufgrund einer auf der sekundären Hochspannungsseite erzeugten Spannung. Die Diode 85 wird für einen Spannungsstoßschutz verwendet.

Die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 hat zwei Anschlüsse, nämlich einen Ausgangsanschluss 9a und den Eingangsanschluss 9b. Der Ausgangsanschluss 9a ist an einen Eingangsanschluss 9b der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen und der Eingangsanschluss 9b ist an den Ausgangsanschluss 8a der Ionen-Vorspannungsschaltung 8 angeschlossen.

Die interne Struktur der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 wird beschrieben werden. Die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 enthält eine Stromspiegelschaltung 93 mit zwei Transistoren 91 und 92, einer Diodengruppe 94 und einer Verstärkerschaltung 95. Ein Kollektor und eine Basis des Transistors 91, eine Basis des Transistors 92 und eine Anode der Diodengruppe 94 sind an den Eingangsanschluss 9b angeschlossen. Eine Kathode der Diodengruppe 94 ist an die Erdung GND angeschlossen. Emitter der Transistoren 91 und 92 sind an einen Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung 95 angeschlossen. Ein Eingangsanschluss (+) der Verstärkerschaltung 95 ist an die Erdung GND angeschlossen und ein Eingangsanschluss (–) der Verstärkerschaltung 95 ist an den Eingangsanschluss 9b angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 92 ist an den Ausgangsanschluss 9a angeschlossen.

Die Differenzierschaltung 10 hat zwei Anschlüsse, nämlich einen Ausgangsanschluss 10a und einen Eingangsanschluss 10b. Der Ausgangsanschluss 10a ist an die Zeitgeberschaltung 11 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen und der Eingangsanschluss 10b ist an den Ausgangsanschluss 6a der Wellenform-Formungsschaltung 6 und die Treiberschaltung 7 angeschlossen.

Die interne Struktur der Differenzierschaltung 10 wird beschrieben werden. Die Differenzierschaltung 10 enthält einen Transistor 101, Widerstände 102 und 105, eine interne Energieversorgung 103, einen Kondensator 104, eine Komparatorschaltung 106 und eine Referenzspannungsversorgung 107. Eine Basis und ein Emitter des Transistors 101 sind jeweils an den Einganganschluss 10b und die Erdung GND angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 101 ist an die interne Energieversorgung 103 über den Widerstand 102 angeschlossen und auch separat an ein Ende des Kondensators 104. Die interne Energieversorgung 103 ist eine Spannungsversorgung, die innerhalb der Differenzierschaltung 10 stabilisiert ist. Das andere Ende des Kondensators 104 ist an die Erdung GND über den Widerstand 105 angeschlossen, und an einen Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 106. Ein Eingangsanschluss (–) der Komparatorschaltung 106 ist an die Referenzspannungsversorgung 107 angeschlossen, und ein Ausgangsanschluss der Komparatorschaltung 106 ist an den Ausgangsanschluss 10a angeschlossen.

Die Zeitgeberschaltung 11 hat drei Anschlüsse, nämlich einen Eingangsanschluss und zwei Ausgangsanschlüsse. Der Eingangsanschluss ist an die Differenzierschaltung 10 angeschlossen. Einer der Ausgangsanschlüsse ist an einen Eingangsanschluss 12c der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12angeschlossen und der andere Ausgangsanschluss ist an den Eingangsanschluss 6c der Wellenform-Formungsschaltung 6 angeschlossen.

Die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 hat drei Anschlüsse, nämlich einen Ausgangsanschluss 12a und die Eingangsanschlüsse 12b und 12c. Der Ausgangsanschluss 12a ist zusammen mit der Wellenform-Formungsschaltung 6 an die ECU 200 angeschlossen. Der Eingangsanschluss 12b ist an den Ausgangsanschluss 9a der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 angeschlossen und der Eingangsanschluss 12c ist an die Zeitgeberschaltung 11 angeschlossen.

Die interne Struktur der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 wird beschrieben werden. Die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 ist gebildet durch eine Schaltung mit Transistoren 121 und 124, einem Widerstand 122, einer internen Energieversorgung 123, einer Stromspiegelschaltung 127 mit zwei Transistoren 125 und 126, einer Stromspiegelschaltung 130 mit zwei Transistoren 128 und 129, und einem Widerstand 131.

Eine Basis des Transistors 121 ist an den Eingangsanschluss 12c angeschlossen und ein Kollektor des Transistors 121 ist jeweils an eine Basis des Transistors 124 und über den Widerstand 122 an die interne Energieversorgung 123 angeschlossen. Wie es der Fall bei der internen Energieversorgung 103 ist, ist die interne Energieversorgung 123 eine Spannungsversorgung, die innerhalb der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 stabilisiert ist. Ein Kollektor des Transistors 124 ist an den Eingangsanschluss 12b und einen Kollektor des Transistors 125 angeschlossen.

Eine Basis und ein Kollektor des Transistors 125 sind an eine Basis des Transistors 126 angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 126 ist an einen Kollektor des Transistors 128 angeschlossen. Eine Basis und ein Kollektor des Transistors 128 sind an eine Basis des Transistors 129 angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 129 ist an ein Ende des Widerstands 131 und den Ausgangsanschluss 12a angeschlossen. Emitter der Transistoren 128 und 129 sind an die interne Energieversorgung 123 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 131 und Emitter der Transistoren 121, 124, 125 und 126 sind alle an die Erdung GND angeschlossen.

Die interne Struktur des Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereichs 203 wird beschrieben werden. Der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 enthält eine Pufferschaltung 205 und eine Ionen-Steuerschaltung 206. Ein Eingangsanschluss der Pufferschaltung 205 ist an einen Kollektor des Transistors 202 angeschlossen und jeweils an den Eingangsanschluss 6b der Wellenform-Formungsschaltung 6 und den Ausgangsanschluss 12a der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 über den Widerstand 204. Ein Ausgangsanschluss der Pufferschaltung 205 ist an die Ionen-Steuerschaltung 206 angeschlossen.

Die Transistoren 91, 92, 128, 129 und 202 sind als PNP-Transistoren entwickelt und die Transistoren 15, 101, 121, 124, 125 und 126 sind als NPN-Transistoren entwickelt.

Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 und die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 bilden eine Ionenstrom-Erfassungseinheit und die Differenzierschaltung 10, die Zeitgeberschaltung 11 und die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 bilden eine Ionensignal-Erzeugungseinheit.

3 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenformen von Signalen von den jeweiligen Komponenten der 2 zeigt. Der Betrieb des Zündsteuerungssystems wird hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Wenn ein Zündsignal von dem Mikrocomputer in der ECU 200 zu der Zündsignal-Treiberschaltung 201 zu einem Zeitpunkt t1 zugeführt wird, führt die Zündsignal-Treiberschaltung 201 ein Zündbefehlssignal Igt1 eines Pegels von "L" zu einem Gate des Transistors 202 zu. Somit wird der Transistor 202 EIN-geschaltet, so dass ein Zündsignal Itg eines Pegels von "H" über den Widerstand 204 und eine Signalleitung L1 zu der Wellenform-Formungsschaltung 6 zugeführt wird. Wenn das Zündsignal Igt die Spannung Vton der Referenzspannungsversorgung 14 übersteigt (d. h. ein Eingangssignal EIN ist), wird ein Signal Vcomp eines Pegels von "H" von der Komparatorschaltung 13 in der Wellenform-Formungsschaltung 6 zu der Treiberschaltung 7 und der Differenzierschaltung 10 zugeführt. Die Treiberschaltung 7, die das Signal des Pegels von "H" als Leitungssignal empfangen hat, führt ein Gate-Signal eines Pegels von "H" zu einem Gate als den Eingangsanschluss des Schaltelements 5 zu. Somit wird das Schaltelement 5 EIN-geschaltet, so dass der Primärstrom I1 ein Fließen durch die Primärspule 2 der Zündspule 1 beginnt.

Wenn es einen Leckstrom aufgrund des Glühens der Zündspule 4 gibt, fährt ein Ionenstrom Ion damit fort, konstant zu fließen, außer dann, wenn eine elektrische Entladung eines Sekundärstroms I2 erfolgt.

Danach wird dann, wenn kein weiteres Zündbefehlssignal zu der Zündsignal-Treiberschaltung 201 zugeführt wird und das Zündbefehlssignal Igt1 wieder einem Pegel "H" zu einem Zeitpunkt t2 annimmt, der Transistor 202 AUS-geschaltet. Somit nimmt das zu der Wellenform-Formungsschaltung 6 übertragene Zündsignal Igt einem Pegel von "L" an und nimmt das von der Wellenform-Formungsschaltung 6 ausgegebene Signal Vcomp einen Pegel von "L" an. Die Differenzierschaltung 10 empfängt das Signal Vcomp, differenziert dieses Signal mittels einer Differenzierschaltung, die aus dem Kondensator 104 und dem Widerstand 105 besteht, und formt dann die Wellenform des differenzierten Signals mittels einer Wellenform-Formungsschaltung, die aus der Komparatorschaltung 106 und der Referenzspannungsversorgung 107 besteht. Somit gibt die Differenzschaltung 10 ein Signal Vdif aus, das zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 gepulst ist.

Wenn das Signal Vcomp einen Pegel von "H" annimmt, nimmt das von der Treiberschaltung 7 ausgegebene Signal Gate einen Pegel von "L" an. Zu einem Zeitpunkt, zu welchem das Schaltelement 5 als Ergebnis AUS-geschaltet ist, wird der durch die Primärspule 2 fließende Primärstrom I1 abgeschaltet, so dass eine hohe Spannung bei einem Kollektor C des Schaltelements 5 erzeugt wird. Die Energie dieser hohen Spannung wird einer Umwandlung unterzogen und dann zu der Sekundärspule 3 übertragen, so dass eine negative Spannung auf der Hochspannungsseite der Sekundärspule 3 induziert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine positive Spannung an die Niederspannungsseite der Sekundärspule 3 angelegt. Die Spannung wird an beide Enden der Zenerdiode 83 über die Diode 81 angelegt, so dass der Kondensator 84 mit elektrischen Ladungen geladen wird. Wenn eine negative Spannung, die zum Verursachen eines dielektrischen Durchbruchs in einem Spalt der Zündkerze 4 ausreichend ist, erzeugt wird, tritt eine elektrische Entladung in der Zündkerze 4 auf. Zu diesem Zeitpunkt fließt nach einer Verzögerung ab dem Zeitpunkt t2 der Sekundärstrom 12 von der Seite der Zündkerze 4 zu der Sekundärspule 3 und dann über die Diode 81, die Zenerdiode 83 und die Diodengruppe 94 zur Erdung GND (obwohl es in 3 schematisch gezeigt ist).

Zu einem Zeitpunkt t4 fließt dann, wenn die elektrische Entladung endet, der Ionenstrom über den Widerstand 82 zu der Sekundärspule 3 aufgrund einer an den Kondensator 84 angelegten Spannung. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 91 EIN-geschaltet, so dass die Stromspiegelschaltung 93 arbeitet. Die Verstärkerschaltung 95 stellt die Potentiale bei den Emittern der Transistoren 91 und 92 so ein, dass das Potential an dem Kollektor des Transistors 91 Null wird. Der Transistor 92 der Stromspiegelschaltung 93 lässt den Kollektorstrom Ion äquivalent zu einem Ionenstrom, der über den Transistor 91 geflossen ist, herausströmen. Der so ausgegebene Strom Ion wird zu der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 bei einer Stufe nachfolgend zum Transistor 92 zugeführt.

Auf ein Empfangen des Signals Vdif als von der Differenzierschaltung 10 ausgegebenes Pulssignal hin gibt die Zeitgeberschaltung 1 einen Puls Tout1 aus, der für eine vorbestimmte Zeit andauert, die im Voraus ab dem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t5 eingestellt ist, und zwar als Ausgangssignal Tout. Die Ausgabezeit des Pulses Tout1 ist auf einen Pegel unter einem Wert eingestellt, der durch Subtrahieren von einem kürzesten Zündzyklus (Tmin), der in einem praktischen Einsatz realisiert wird, einer Leitungszeit (Ton) in diesem Zyklus erhalten wird, wie es durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt wird. Tout1 = t5 < t2 ≤ Tmin – Ton Tmin = t6 – t1 Ton = t2 – t1

Die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 empfängt das Signal Tout von der Zeitgeberschaltung 11 und der Transistor 121 wird für die Dauer des Pulses Tout1, nämlich dann, während das Signal Tout auf dem Pegel "H" ist, auf EIN gehalten. Somit fließt der über die interne Energieversorgung 123 und den Widerstand 122 fließende Strom zu dem Kollektor des Transistors 121, so dass der Transistor 124 AUS-geschaltet wird. Während der Transistor 124 auf AUS gehalten wird, nämlich während der Puls Tout1 von der Zeitgeberschaltung 11 zugeführt wird, fließt der Strom Ion äquivalent zu dem von der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 zugeführten Strom über den Transistor 125, so dass die Stromspiegelschaltung 127 EIN-geschaltet wird.

Der Transistor 126 der Stromspiegelschaltung 127 zieht den Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom, der über den Transistor 124 geflossen ist, herein. Der Strom Ion fließt durch den Transistor 128, so dass die Stromspiegelschaltung 130 EIN-geschaltet wird. Der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom fließt durch den Transistor 129 und wird dann zum Widerstand 131 zugeführt, so dass eine Differenz bezüglich des Potentials erzeugt wird. Der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom kann auch durch Ändern von beispielsweise dem Verhältnis bezüglich einer Größe oder einer Quantität zwischen den Transistoren 128 und 129 der Stromspiegelschaltung 130 verstärkt werden.

Aufgrund der Differenz bezüglich des Potentials, die im Widerstand 131 erzeugt wird, wird eine Spannung entsprechend dem Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom in der Signalleitung L1 erzeugt, die den Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 mit der Wellenform-Formungsschaltung 6 verbindet. Somit kann der Ionenstrom durch Lesen eines Signals der Spannung als Ionensignal in der Ionen-Steuerschaltung 206 über die Pufferschaltung 205 innerhalb des Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereichs 203 bestätigt werden.

Dann nimmt zu dem Zeitpunkt t5 das von der Zeitgeberschaltung 1 ausgegebene Signal Tout einen Pegel von "L" an und wird der Transistor 121 der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 AUS-geschaltet, so dass der Transistor 124 EIN-geschaltet wird. Somit fließt der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom durch den Transistor 124, so dass die Stromspiegelschaltung 127 AUS-geschaltet wird und somit ein Zuführen eines Signals zu einer Stufe nachfolgend dazu stoppt. Somit wird der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom, nämlich das Ionensignal, nicht zu der Signalleitung L1 ausgegeben, bis ein weiteres Zündsignal zugeführt wird.

Während einer Periode, während welcher der durch den Puls Tout1 angezeigte Ionenstrom erfasst wird, nämlich dann, wenn das von der Zeitgeberschaltung 11 ausgegebene Signal Tout auf dem Pegel von "H" ist, wird der Transistor 15 auf EIN in der Wellenform-Formungsschaltung 6 gehalten, so dass die Ausgabe der Komparatorschaltung 13 auf den Pegel von "L" gehalten wird. Während dieser Periode wird daher ein Leitungssignal zum Führen eines Stroms durch das Schaltelement 5 blockiert und somit nicht von der Wellenform-Formungsschaltung 6 ausgegeben.

4 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Schaltung der jeweiligen Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 1 zeigt. 4 ist diesbezüglich unterschiedlich von der 2, dass die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 und der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 jeweils durch eine Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 und einen Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a ersetzt sind. 4 ist bezüglich anderer Details grundsätzlich identisch zu 2. In 4 sind dieselben Bezugszeichen wie in 2 zum Bezeichnen der Komponenten verwendet, die jeweils identisch oder äquivalent zu denjenigen der 2 sind.

Die interne Struktur der Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 wird beschrieben werden. In der Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 sind die Komponenten 121 bis 126 jeweils dieselben wie diejenigen der 2. Der Kollektor des Transistors 126 ist an eine Konstantstromquelle 132 und den Ausgangsanschluss 12a angeschlossen.

Die interne Struktur des Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereichs 203a wird beschrieben werden. Der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a enthält Widerstände 207 und 212, eine Stromspiegelschaltung 210 mit Transistoren 208 und 209, die als PNP-Transistoren entwickelt sind, eine interne Energieversorgung 211 und die Ionen-Steuerschaltung 206. Ein Kollektor und eine Basis des Transistors 208 und eine Basis des Transistors 209 sind an einen Kollektor des Transistors 202 und den Widerstand 204 über den Widerstand 207 angeschlossen. Emitter der Transistoren 208 und 209 sind an die interne Energieversorgung 211 angeschlossen. Die interne Energieversorgung 211 ist eine stabilisierte Spannungsversorgung. Ein Kollektor des Transistors 209 ist an ein Ende des Widerstands 212 und die Ionen-Steuerschaltung 206 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 212 ist an die Erdung GND angeschlossen.

Beim Erfassen eines Ionenstroms fließen der Strom Ion äquivalent zum Ionenstrom und ein durch die Konstantstromquelle 132 fließender Strom durch den Transistor 208 über den Widerstand 204 in der ECU 200 und den Widerstand 207 in dem Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a, so dass die Stromspiegelschaltung 210 EIN-geschaltet wird. Ein Kollektorstrom, der äquivalent zu einem Strom als Summe des Stroms äquivalent zu dem Ionenstrom, der durch den Transistor 208 geflossen ist, und einem konstanten Strom ist, fließt durch den Transistor 209 der Stromspiegelschaltung 210, so dass eine Differenz bezüglich des Potentials im Widerstand 212 erzeugt wird. Der Ionenstrom kann durch Erfassen dieser Spannung als Ionensignal in der Ionen-Steuerschaltung 206 und durch Subtrahieren von der Spannung einer Differenz bezüglich des Potentials, die aufgrund des konstant fließenden konstanten Stroms verursacht ist, der durch die Konstantstromquelle 132 erzeugt ist, bestätigt werden.

Der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a und die Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 der 4 senden und empfangen Signale durch einen elektrischen Strom und sind somit unanfällig gegenüber dem Einfluss von Schwankungen bezüglich des Potentials bei der Erdung GND.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben ist, wird der Ionenstrom für die vorbestimmte Zeit erfasst, die von der Zeitgeberschaltung 11 erhalten wird, mit dem Signal, das von dem Zündsignal erhalten wird, als Trigger angesehen, indem die Ionenstrom-Erfassungseinheit (8, 9) und die Ionensignal-Erzeugungseinheit (10, 11, 12) mit der Differenzierschaltung 10 und der Zeitgeberschaltung 11 verwendet werden. Es ist daher möglich, das Zündsignal stabil zuzuführen und den Ionenstrom stabil zu erfassen. Als Ergebnis ist es möglich, eine Steuerung mit hoher Zuverlässigkeit durchzuführen.

Zweites Ausführungsbeispiel

5 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Zündsteuerungssystem der 5 wird durch Eliminieren der Differenzierschaltung 10, durch Ersetzen der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 9 durch eine Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 und durch Hinzufügen einer Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 in den in 1 gezeigten Zündsteuerungssystem erhalten.

6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Schaltung jeweiliger Komponenten des Zündsteuerungssystems für den Verbrennungsmotor der 5 zeigt. In diesem Zündsteuerungssystem werden die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 und die Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist bezüglich anderer konfigurationsmäßiger Details grundsätzlich identisch zum ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden daher dieselben Bezugszeichen zum Bezeichnen der Komponenten verwendet, die jeweils identisch oder äquivalent zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind. Die Beschreibung von diesen Komponenten wird weggelassen werden.

Die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 ist derart entwickelt, dass sie drei Anschlüsse hat, nämlich Anschlüsse 9aa, 9bb und 9cc. Der Anschluss 9aa ist an den Anschluss 12b der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen. Der Anschluss 9bb ist an einen Anschluss 15b der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen. Der Anschluss 9cc ist an den Anschluss 8a der Ionen-Vorspannungsschaltung 8 angeschlossen.

Die interne Struktur der Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 wird beschrieben werden. Die Sekundär- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 enthält eine Spiegelschaltung 93 mit zwei Transistoren 91 und 92, die jeweils als PNP-Transistoren entwickelt sind, eine Diodengruppe 94a, eine Verstärkerschaltung 95 und eine Stromspiegelschaltung 98 mit zwei Transistoren 96 und 97, die jeweils als NPN-Transistoren entwickelt sind.

Die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 wird beschrieben werden. Der Kollektor und die Basis des Transistors 91, die Basis des Transistors 92 und eine Anode der Diodengruppe 94a sind an den Anschluss 9cc angeschlossen. Die Anode der Diodengruppe 94a ist an einen Kollektor und eine Basis des Transistors 96 und eine Basis des Transistors 97 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 91 und 92 sind an den Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung 95 angeschlossen. Der Eingangsanschluss (+) der Verstärkerschaltung 95 ist an die Erdung GND angeschlossen und der Eingangsanschluss (–) der Verstärkerschaltung 95 ist an den Anschluss 9cc angeschlossen. Emitter der Transistoren 96 und 97 sind an die Erdung GND angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 92 ist an den Anschluss 9aa angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 97 ist an den Ausgangsanschluss 9bb angeschlossen.

Die Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 hat zwei Anschlüsse, nämlich einen Anschluss 15a und den Eingangsanschluss 15b. Der Anschluss 15a ist an die Zeitgeberschaltung 11 angeschlossen und der Anschluss 15b ist an den Anschluss 9bb der Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 angeschlossen.

Die interne Struktur der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 wird beschrieben werden. Die Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 enthält eine Stromspiegelschaltung 153 mit zwei Transistoren 151 und 152, die jeweils als PNP-Transistoren entwickelt sind, eine interne Energieversorgung 154, einen Widerstand 155, eine Komparatorschaltung 156 und eine Referenzspannungsversorgung 157. Ein Kollektor und eine Basis des Transistors 151 und eine Basis des Transistors 152 sind an den Anschluss 15b angeschlossen. Emitter der Transistoren 151 und 152 sind an die interne Energieversorgung 154 angeschlossen. Die interne Energieversorgung 154 ist eine innerhalb der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 stabilisierte Energieversorgung. Ein Kollektor des Transistors 152 ist an ein Ende des Widerstands 155 und einen Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 156 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 155 ist an die Erdung GND angeschlossen. Ein Eingangsanschluss (–) der Komparatorschaltung 156 ist an die Referenzspannungsversorgung 157 angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss der Komparatorschaltung 156 ist an den Anschluss 15a angeschlossen.

Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 und die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 bilden die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinheit. Die Zeitgeberschaltung 11, die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 und die Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 bilden die Ionensignal-Erzeugungseinheit.

7 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenformen von Signalen von den jeweiligen Komponenten der 6 zeigt. Der Betrieb des Zündsteuerungssystems wird hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben werden. Wenn ein Zündsignal vom Mikrocomputer in der ECU 200 zu der Zündsignal-Treiberschaltung 201 bei dem Zeitpunkt t1 zugeführt wird, führt die Zündsignal-Treiberschaltung 201 das Zündbefehlssignal Igt1 eines Pegels von "L" zum Gate des Transistors 202 zu. Somit wird der Transistor 202 EIN-geschaltet, so dass das Zündsignal Itg eines Pegels von "H" zu der Wellenform-Formungsschaltung 6 über den Widerstand 204 und die Signalleitung L1 zugeführt wird. Wenn das Zündsignal Itg die Spannung Vton der Referenzspannungsversorgung 14 übersteigt (d. h. ein Eingangssignal EIN ist), wird ein Signal eines Pegels von "H" von der Komparatorschaltung 13 in der Wellenform-Formungsschaltung 6 zu der Treiberschaltung 7 zugeführt. Die Treiberschaltung 7, die das Signal eines Pegels von "H" als ein Leitungssignal empfangen hat, führt ein Gate-Signal eines Pegels von "H" zum Gate als den Eingangsanschluss des Schaltelements 5 zu. Somit wird das Schaltelement 5 EIN-geschaltet, so dass der Primärstrom I1 ein Fließen durch die Primärspule 2 der Zündspule 1 beginnt.

Danach wird dann, wenn kein weiteres Zündbefehlssignal zu der Zündsignal-Treiberschaltung 201 zugeführt wird und das Zündbefehlssignal Igt wieder einen Pegel von "H" zum Zeitpunkt t2 annimmt, der Transistor 202 AUS-geschaltet. Somit wird zu einem Zeitpunkt, zu welchem das von der Treiberschaltung 7 ausgegebene Signalgate einem Pegel von "L" annimmt und das Schaltelement 5 AUS-geschaltet wird, der durch die Primärspule 2 fließende Primärstrom I1 abgeschaltet, so dass eine hohe Spannung im Kollektor C des Schaltelements 5 erzeugt wird. Die Energie dieser hohen Spannung wird einer Umwandlung unterzogen und dann zur Sekundärspule 3 transferiert, so dass eine negative Spannung auf der Hochspannungsseite der Sekundärspule 3 induziert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine positive Spannung an die Niederspannungsseite der Sekundärspule 3 angelegt. Die Spannung wird an beide der Enden der Zenerdiode 83 über die Diode 81 angelegt, so dass der Kondensator 84 mit elektrischen Ladungen geladen wird. Wenn eine negative Spannung, die zum Veranlassen eines dielektrischen Durchbruchs in einem Spalt der Zündkerze 4 ausreicht, erzeugt wird, erfolgt eine elektrische Entladung in der Zündkerze 4. Zu diesem Zeitpunkt fließt nach einer Verzögerung ab dem Zeitpunkt t2 der Sekundärstrom I2 von der Seite der Zündkerze 4 zu der Sekundärspule 3 und dann über die Diode 81, die Zenerdiode 83, die Diodengruppe 94a und den Transistor 96 zu der Erdung GND (obwohl es in 7 schematisch gezeigt ist). Der Transistor 96 wird EIN-geschaltet, wenn der Sekundärstrom I2 dort hindurch geführt wird, so dass die Stromspiegelschaltung 98 arbeitet bzw. in Betrieb ist.

Der Transistor 97 der Stromspiegelschaltung 98 zieht den Kollektorstrom I2 äquivalent zu dem Sekundärstrom, der über dem Transistor 96 geflossen ist, herein. Der Kollektorstrom I2 äquivalent zum Sekundärstrom fließt ebenso durch den Transistor 151 der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16, so dass die Stromspiegelschaltung 153 arbeitet. Der Kollektorstrom äquivalent zum Sekundärstrom fließt ebenso durch den Transistor 152, so dass eine Differenz bezüglich des Potentials zwischen beiden Enden des Widerstands 155 erzeugt wird. Wenn die Spannung am Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 156 eine Spannung Vth übersteigt, die in der Referenzspannungsversorgung 157 eingestellt ist, wird dadurch die Komparatorschaltung 156 EIN-geschaltet, so dass die Ausgabe davon einen Pegel von "H" annimmt.

Der Sekundärstrom I2 wird kleiner, wenn die elektrische Entladung fortschreitet, und die Spannung am Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 156 wird gleich der oder kleiner als die Spannung Vth, so dass die Ausgabe von der Komparatorschaltung 156 zu dem Zeitpunkt t3 einen Pegel von "L" annimmt. In Reaktion auf das Abfallen eines Pulses I2pulse als die Ausgabe von der Komparatorschaltung 156 gibt die Zeitgeberschaltung 11 den Puls Tout1 aus, der ab dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t5 für eine vorbestimmte Zeit andauert.

Zum Zeitpunkt t4 fließt dann, wenn die elektrische Entladung endet, der Ionenstrom Ion aufgrund einer an den Kondensator 84 angelegten Spannung über den Widerstand 82 zur Sekundärspule 3. Zu diesem Zeitpunkt wird der Transistor 91 EIN-geschaltet, so dass die Stromspiegelschaltung 93 arbeitet. Die Verstärkerschaltung 95 stellt die Potentiale der Emitter der Transistoren 91 und 92 so ein, dass das Potential am Kollektor des Transistors 91 Null wird. Der Transistor 92 der Stromspiegelschaltung 93 lässt den Kollektorstrom Ion äquivalent zum Ionenstrom, der über den Transistor 91 geflossen ist, hinausfließen. Der so ausgegebene Strom Ion wird bei der Stufe nachfolgend zu dem Transistor 92 zu der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 zugeführt.

Die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 empfängt das Signal Tout von der Zeitgeberschaltung 11 und der Transistor 121 wird für die Dauer des Pulses Tout1, nämlich während das Signal Tout auf einem Pegel von "H" ist, auf EIN gehalten. Somit fließt der über die interne Energieversorgung 123 und den Widerstand 122 fließende Strom zu dem Kollektor des Transistors 121, so dass der Transistor 124 AUS-geschaltet wird. Während der Transistor 124 auf AUS gehalten wird, nämlich während der Puls Tout1 von der Zeitgeberschaltung 11 zugeführt wird, fließt der Strom Ion äquivalent zum Ionenstrom, der von der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 zugeführt wird, über den Transistor 125, so dass die Stromspiegelschaltung 127 EIN-geschaltet wird.

Der Transistor 126 der Stromspiegelschaltung 127 zieht den Kollektorstrom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom, der über den Transistor 125 geflossen ist, herein. Der Strom Ion fließt durch den Transistor 128, so dass die Stromspiegelschaltung 130 EIN-geschaltet wird. Der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom fließt durch den Transistor 129 und wird dann zu dem Widerstand 131 zugeführt, so dass eine Differenz bezüglich des Potentials erzeugt wird. Der Strom Ion äquivalent zu dem Strom kann auch durch Ändern von beispielsweise dem Verhältnis bezüglich einer Größe oder einer Quantität zwischen den Transistoren 128 und 129 der Stromspiegelschaltung 130 verstärkt werden.

Aufgrund der Differenz bezüglich des Potentials, die im Widerstand 131 erzeugt wird, wird eine Spannung entsprechend dem Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom in der Signalleitung L1 erzeugt, die den Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 mit der Wellenform-Formungsschaltung 6 verbindet. Somit kann der Ionenstrom durch Lesen eines Signals der Spannung als Ionensignal in der Ionen-Steuerschaltung 206 über die Pufferschaltung 205 innerhalb des Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereichs 203 bestätigt werden.

Dann nimmt zu dem Zeitpunkt t5 das von der Zeitgeberschaltung 11 ausgegebene Signal Tout einen Pegel von "L" an und wird der Transistor 121 der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 AUS-geschaltet, so dass der Transistor 124 EIN-geschaltet wird. Somit fließt der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom durch den Transistor 124, so dass die Stromspiegelschaltung 127 AUS-geschaltet wird und somit ein Zuführen eines Signals zu der Stufe nachfolgend dazu stoppt. Somit wird der Strom Ion äquivalent zu dem Ionenstrom, nämlich das Ionensignal, nicht zu der Signalleitung L1 ausgegeben, bis ein weiteres Zündsignal zugeführt wird.

Bei dem in 6 gezeigten Zündsteuerungssystem können die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 und der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 auch jeweils durch die Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 und den Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a gemäß dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 4 gezeigt ist, ersetzt werden. Die Konfiguration und der Betrieb von diesen Komponenten sind bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben worden und werden somit nachfolgend nicht beschrieben werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben ist, wird der Ionenstrom für die von der Zeitgeberschaltung 11 erhaltene vorbestimmte Zeit mit dem von dem als Trigger angesehenen Sekundärstrom erhaltenen Signal unter Verwendung der Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinheit (8, 90) zum Erfassen des Sekundärstroms und des Ionenstroms und der Ionensignal-Erzeugungseinheit (11, 12, 16) mit der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16, der Zeitgeberschaltung 11 und der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 erfasst. Es ist daher möglich, das Zündsignal stabil zuzuführen und den Ionenstrom stabil zu erfassen, ohne durch Schwankungen bezüglich der Spannung beim Leiten/Abschalten des Primärstroms durch/von der Zündspule oder durch den Leck resultierend aus dem Klemmen der Zündkerze beeinflusst zu werden, verursacht aufgrund der Erfassung des Ionenstroms für eine bestimmte Zeitlänge. Als Ergebnis ist es möglich, eine Steuerung mit hoher Zuverlässigkeit durchzuführen.

Die Notwendigkeit für einen Schalter zum Durchführen eines Wechsels bei einem Erfassen eines Ionenstroms oder eines Sekundärstroms wird durch Verwenden der Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 eliminiert. Als Ergebnis kann eine Vereinfachung der Schaltung erreicht werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

8 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einer Zündvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Zündsteuerungssystem der 8 wird durch Ersetzen der Zeitgeberschaltung 11 durch eine Zeitgeberschaltung 110 in dem in 6 gezeigten Zündsteuerungssystem erhalten. Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist bezüglich anderer konfigurationsmäßiger Details grundsätzlich identisch zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beim dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden daher dieselben Bezugszeichen zum Bezeichnen der Komponenten verwendet, die jeweils identisch oder äquivalent zu denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung sind. Die Beschreibung von diesen Komponenten wird weggelassen werden.

Die Zeitgeberschaltung 110 hat drei Anschlüsse, nämlich Ausgangsanschlüsse 11aa und 11bb und einen Eingangsanschluss 11cc. Der Ausgangsanschluss 11aa ist an den Eingangsanschluss 6c der Wellenform-Formungsschaltung 6 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen. Der Ausgangsanschluss 11bb ist an den Eingangsanschluss 12c der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 bei einer Stufe nachfolgend dazu angeschlossen. Der Eingangsanschluss 11cc ist an den Ausgangsanschluss 15a der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 angeschlossen.

Die interne Struktur der Zeitgeberschaltung 110 wird beschreiben werden. Die Zeitgeberschaltung 110 besteht aus zwei Konstantstromquellen 160 und 163, einem Kondensator 161, einer Diode 162, einer Stromspiegelschaltung 166 mit NPN-Transistoren 164 und 165, einer internen Energieversorgung 167, Widerständen 168, 169, 171, 173, 176, 178, 179, 180, 182, 184 und 185, einer Komparatorschaltung 170 und einer Schaltung mit NPN-Transistoren 172, 174, 175, 177, 181 und 183.

Die Zeitgeberschaltung 110 wird beschrieben werden. Ein Ende der Konstantstromquelle 160, der Kondensator 161, eine Anode der Diode 162 und ein Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 170 sind miteinander verbunden. Eine Kathode der Diode 162 ist an einen Kollektor des Transistors 164 angeschlossen. Eine Basis des Transistors 164 ist jeweils an eine Basis und einen Kollektor des Transistors 165, ein Ende der Konstantstromquelle 163 und einen Kollektor des Transistors 177 angeschlossen. Das andere Ende der Konstantstromquelle 160 und das andere Ende der Konstantstromquelle 163 sind an die interne Energieversorgung 167 angeschlossen. Die interne Energieversorgung 167 ist eine innerhalb der Zeitgeberschaltung 110 stabilisierte Energieversorgung.

Emitter der Transistoren 164, 165 und 177 sind an die Erdung GND angeschlossen. Ein Eingangsanschluss (–) der Komparatorschaltung 170 ist an ein Ende des Widerstands 168, ein Ende des Widerstands 169 und einen Kollektor des Transistors 172 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 168 ist an die interne Energieversorgung 167 angeschlossen und das andere Ende des Widerstands 169 und ein Emitter des Transistors 172 sind an die Erdung GND angeschlossen. Ein Ausgangsanschluss der Komparatorschaltung 170 ist an eine Basis des Transistors 172 und einen Kollektor des Transistors 174 über den Widerstand 171 und an eine Basis des Transistors 175 über den Widerstand 173 angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 175 ist an die interne Energieversorgung 167 über den Widerstand 176, an eine Basis des Transistors 177 über den Widerstand 178 und an eine Basis des Transistors 181 über den Widerstand 179 angeschlossen.

Ein Kollektor des Transistors 181 ist an die interne Energieversorgung 167 und eine Basis des Transistors 183 über den Widerstand 180 angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors 183 ist an die interne Energieversorgung 167 über den Widerstand 182, an den Ausgangsanschluss 11aa über den Widerstand 814 und an den Ausgangsanschluss 11bb über den Widerstand 185 angeschlossen. Emitter der Transistoren 174, 175, 181 und 183 sind an die Erdung GND angeschlossen.

Die Ionen-Vorspannungsschaltung 8 und die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungsschaltung 90 bilden die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinheit. Die Zeitgeberschaltung 110, die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 und die Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 bilden die Ionensignal-Erzeugungseinheit.

9 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenformen von Signalen von den jeweiligen Komponenten der 8 zeigt. Der Betrieb des Zündsteuerungssystems wird hierin nachfolgend unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden. Der Betrieb, der durchgeführt wird, bis ein Sekundärstrom fließt, ist derselbe wie beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und wird somit nachfolgend nicht beschrieben werden. In der Zeitgeberschaltung 110 wird dann, wenn Energie von der internen Energieversorgung 167 durch die Zufuhr von Energie von dem Energieversorgungsanschluss VB zugeführt wird, das Potential (das hierin nachfolgend mit V(+) bezeichnet wird) am Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 170 an den Kondensator 161 über die Konstantstromquelle 160 (Strom Iin) angelegt, so dass der Kondensator 161 auf einer hohen Spannung ist. Die Spannung (die hierin nachfolgend mit V(–) bezeichnet wird), die am Eingangsanschluss (–) der Komparatorschaltung 170 erzeugt wird, übersteigt einen Wert (der hierin nachfolgend mit Vth(–) bezeichnet wird), der durch Spannungen bestimmt wird, die jeweils an die Widerstände 168 und 169 durch eine Teilung der Spannung der internen Energieversorgung 167 angelegt werden, so dass die Ausgabe (hierin nachfolgend mit Vout bezeichnet) von der Komparatorschaltung 170 einen Pegel von "H" annimmt. Als Ergebnis wird der Transistor 172 über den Widerstand 171 EIN-geschaltet.

Die Spannung, die durch die Spannungen bestimmt wird, die jeweils an die Widerstände 168 und 169 durch eine Teilung der Spannung der internen Energieversorgung 167 angelegt sind, wird auf gleich einer oder höher als eine Vorwärtsspannung bzw. Durchlassspannung der Diode 162 eingestellt. Der Transistor 175 wird über den Widerstand 173 EIN-geschaltet. Der Transistor 172 wird EIN-geschaltet, so dass die Spannung V(–) nahe 0 V wird. Der Transistor 175 wird EIN-geschaltet, so dass die Basis des Transistors 177 einen Pegel von "L" über dem Widerstand 178 annimmt und der anfangs EIN-geschaltete Transistor 177 AUS-geschaltet wird. Somit fließt ein Strom durch den Kollektor des Transistors 165 aufgrund der Konstantstromquelle 163 (Strom Iout), so dass die Stromspiegelschaltung 166 EIN-geschaltet wird. Ein Strom äquivalent zu dem Strom Iout fließt durch den Kollektor des Transistors 164, so dass elektrische Ladungen im Kondensator 161 über die Diode 162 entladen werden. Die Spannung V(+) hat einen Überfluss entsprechend der Durchlassspannung der Diode 162, so dass die Spannung Vout konstant auf dem Pegel von "H" ist.

Wenn der Sekundärstrom I2 fließt und die Pulsausgabe I2pulse von der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16 zu der Zeitgeberschaltung 110 bei einer Stufe nachfolgend dazu zu dem Zeitpunkt t1 übertragen wird, wird der Transistor 174EIN-geschaltet. Somit wird der Transistor 172 AUS-geschaltet, so dass sich Spannung V(–) von nahezu 0 V zu Vth(–) ändert. Diese Spannung ist höher als V(+), so dass die Spannung Vout invertiert wird, um einen Pegel von "L" anzunehmen. Somit wird der Transistor 175 über dem Widerstand 173 AUS-geschaltet, so dass die Basis des Transistors 177 einen Pegel von "H" annimmt. Als Ergebnis wird der Transistor 177 EIN-geschaltet.

Somit wird die Stromspiegelschaltung 166 AUS-geschaltet, so dass keine weiteren elektrischen Ladungen von dem Kondensator 161 über den Transistor 164 entladen werden. Folglich steigt die Spannung V(+) linear (entlang einer geraden Linie) (mit einem Gradienten (1)) aufgrund des Stroms Iin und der Kapazität des Kondensators 161 an. In der Zwischenzeit ist die Spannung Vout auf einem Pegel von "L". Daher wird der Transistor 175 über dem Widerstand 173 AUS-geschaltet, so dass die Basis des Transistors 181 einen Pegel von "H" annimmt. Ebenso wird der Transistor 181 über den Widerstand 179 EIN-geschaltet, so dass die Basis und der Kollektor des Transistors 183 jeweils einen Pegel von "L" und einen Pegel von "H" annehmen.

Zu diesem Zeitpunkt wird eine Ausgabe eines Pegels von "H" zu dem Ausgangsanschluss 11aa über dem Widerstand 184 zugeführt und wird dadurch der Transistor 15 der Wellenform-Formungsschaltung 6 EIN-geschaltet, so dass der Ausgangsanschluss 6a der Wellenform-Formungsschaltung 6 einen Pegel von "L" annimmt. Daher nimmt die Gate-Spannung über die Treiberschaltung 7 einen Pegel von "L" an, so dass das Schaltelement 5 AUS-geschaltet wird. Weiterhin wird eine Ausgabe eines Pegels von "H" zum Ausgangsanschluss 11bb über den Widerstand 185 zugeführt. Wie es beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, wird, während der Eingangsanschluss 12c auf einem Pegel von "H" in der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 ist, die Ausgangsspannung des Ionensignals Ion von dem Ausgangsanschluss 12a in der Signalleitung L1 erzeugt (Igt in 9). Der Ionenstrom Ion beginnt zum Zeitpunkt t2 zu fließen.

Wenn die Spannung V(+) Vth(–) beim Zeitpunkt t3 erreicht, nimmt die Spannung Vout dadurch einen Pegel von "H" an. Somit wird der Transistor 172 über den Widerstand 171 EIN-geschaltet, so dass die Spannung V(–) auf nahezu 0 V abfällt. Weiterhin wird der Transistor 175 aufgrund eines Signals mit einem Pegel von "H", das über den Widerstand 173 übertragen wird, EIN-geschaltet, so dass der Transistor 177 aufgrund eines Signals mit einem Pegel von "L", das über den Widerstand 178 übertragen wird, AUS-geschaltet wird. Daher wird die Stromspiegelschaltung 166 EIN-geschaltet, so dass die elektrischen Ladungen im Kondensator 161 über die Diode 162 entladen werden. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Spannung (+) linear (entlang einer geraden Linie) (mit einem Gradienten (2) aufgrund eines Stroms ab, der durch Subtrahieren des Stroms Iin von dem Strom Iout und der Kapazität des Kondensators 161 erhalten wird. Die Spannung Vout nimmt einen Pegel von "H" an, so dass das Ausgangssignal Tout einen Pegel von "L" annimmt. Daher wird die Ausgangsspannung des Ionensignals Ion nicht mehr zugeführt und stoppt die Spannung am Ausgangsanschluss 6a der Wellenform-Formungsschaltung 6 in Abhängigkeit von der Zeitgeberschaltung 110.

Der Gradient (2) muss auf weicher bzw. flacher als der Gradient (1) eingestellt werden. In einem Fall, in welchem der Gradient (1) weicher als der Gradient (2) ist, ändert sich die Länge der Zeit, zu welcher das Ausgangssignal Tout auf einen Pegel von "H" ist, nämlich die Länge des Pulses Tout1, nicht in Abhängigkeit von dem Zündzyklus.

Der Gradient (1) wird bestimmt, wie es in einem Ausdruck ausgedrückt wird: V = (Iin × C) × t unter Verwendung des Stromwerts Iin der Konstantstromquelle 160 und einer Kapazität C des Kondensators 161. Der Gradient (2) wird bestimmt, wie es in folgendem Ausdruck ausgedrückt wird: V = ((Iout – Iin)/C) × t unter Verwendung eines Werts, der durch Subtrahieren des Stroms Iin von dem Stromwert Iout der Konstantstromquelle 163 und der Kapazität C des Kondensators 161 erhalten wird. Der Zyklus des Pulses Tout1 wird mit dem als Trigger angesehenen Puls I2pulse eingestellt.

In dem Fall einer hohen Zündfrequenz ist die Spannung V(+) nicht ausreichend abgefallen, wenn ein nachfolgendes Zündsignal eingegeben wird (zum Zeitpunkt t4). Daher wird die Länge einer Zeit von einem Zeitpunkt, zu welchem das Ausgangssignal Tout einen Pegel von "H" annimmt, bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem sich das Ausgangssignal Tout zu einem Pegel von "L" verschiebt (vom Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t6), reduziert, so dass die Länge an Zeit zum Ausgeben des Ionensignals reduziert wird.

Eine zusätzliche Beschreibung wird bezüglich einer Änderung bezüglich der Periode zum Erfassen eines Ionenstroms angegeben werden. Nimmt man Bezug auf 9, steigt die Spannung (V+) am Eingangsanschluss (+) der Komparatorschaltung 170 beim Zeitpunkt t1 an. Diese Spannung steigt durch die Zufuhr eines konstanten Stroms zum Kondensator 161 linear an. Die Länge der Zeit, die erforderlich ist, bis die Spannung V(+) die Spannung Vth(–) als Schwelle erreicht, ändert sich in Abhängigkeit von der Zündfrequenz (d. h. einer Leitungsfrequenz eines Sekundärstroms). Die Spannung V(+) ist zum Zeitpunkt t1 V(+)1 (siehe 9), steigt aber beim Zeitpunkt t4 auf V(+)2 an. Dies ist deshalb so, weil der Sekundärstrom zum zweiten Mal geführt wird, bevor die Spannung V(+) in Reaktion auf das erste Leiten des Sekundärstroms auf V(+)1 abfällt. Während des zweiten Leitens des Sekundärstroms wird daher die Länge der Zeit, die erforderlich ist, bis die Spannung V(+) Vth(–) erreicht, reduziert.

Die Länge der Zeit zum Erfassen des Ionenstroms ist zu der Zeit der zweiten Zündung kürzer als die Zeit der ersten Zündung. Je früher die zweite Zündung erfolgt, um so höher wird die Spannung V(+)2. Daher wird die Länge der Zeit, die erforderlich ist, bis die Spannung V(+) Vth(–) erreicht, reduziert. Gegensätzlich dazu wird, je später die zweite Zündung erfolgt, V(+)1 um so näher zu der Spannung V(+)2. Daher erhöht sich die Länge der Zeit, die erforderlich ist, bis die Spannung V(+) Vth(–) erreicht.

Beim ersten und beim zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Länge der Zeit zum Erfassen des Ionenstroms nicht geändert, sondern ist auf eine Erfassungsperiode (d. h. eine kurze Periode) zu einem Zeitpunkt entsprechend der höchsten Zündfrequenz fixiert, nämlich einer Erfassungsperiode zum Beenden einer Erfassung innerhalb einer bestimmten Zeitlänge. Somit wird der Ionenstrom bei diesem kurzen Zyklus selbst dann erfasst, wenn die Zündfrequenz niedrig ist, so dass eine weitere Verbesserung beim dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, um den Ionenstrom für die längstmögliche Periode zu erfassen.

Bei dem in 8 gezeigten Zündsteuerungssystem können die Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 und der Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203 auch jeweils durch die Ionensignal-Ausgabeschaltung 120 und den Ionensignal-Erfassungs/Steuer-Bereich 203a gemäß dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 4 gezeigt ist, ersetzt werden. Die Konfiguration und der Betrieb von diesen Komponenten sind bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben worden und werden somit nachfolgend nicht beschrieben werden.

Beim dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es oben beschrieben ist, wird die von der Zeitgeberschaltung 110 erhaltene vorbestimmte Zeit basierend auf der Zündfrequenz durch dint der Zeitgeberschaltung 110 mit dem von dem als Trigger angesehenen Sekundärstrom erhaltenen Signal unter Verwendung der Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinheit (8, 90) zum Erfassen des Sekundärstroms und des Ionenstroms und der Ionensignal-Erzeugungseinheit (110, 12, 16) mit der Sekundärstrom-Pulsschaltung 16, der Zeitgeberschaltung 110 und der Ionensignal-Ausgabeschaltung 12 eingestellt. Der Ionenstrom wird in der Zwischenzeit erfasst, so dass die Länge an Zeit zum Erfassen des Ionenstroms im Fall einer niedrigen Zündfrequenz auf lang eingestellt werden kann. Es ist daher möglich, den Ionenstrom stabil zu erfassen und somit eine Steuerung mit hoher Zuverlässigkeit durchzuführen.


Anspruch[de]
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor, die Folgendes aufweist:

eine Zündspule (1) mit einer Primärspule und einer Sekundärspule;

ein Schaltelement (5) zum Veranlassen, dass ein Primärstrom durch die Primärspule der Zündspule geleitet und von dieser abgeschaltet wird;

eine Wellenform-Formungsschaltung (6) zum Formen einer Wellenform eines Zündsignals, das von einer Außenseite durch eine Signalleitung übertragen ist, um ein so erhaltenes Leitungssignal zum Schaltelement zuzuführen;

eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (8, 9), die an die Sekundärspule der Zündspule angeschlossen ist, zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch die Sekundärspule fließt; und

eine Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (10, 11, 12) zum Ausgeben eines Ionensignals, das den Ionenstrom anzeigt, der für eine vorbestimmte Periode erfasst wird, nachdem das Leitungssignal der Wellenform-Formungsschaltung ausgeschaltet worden ist, zu der Außenseite über die Signalleitung, während das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig ist.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei:

die Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (10, 11, 12) Folgendes enthält:

eine Differenzierschaltung (10) zum Ausgeben eines Pulssignals, das ein Abfallen des Leitungssignals der Wellenform-Formungsschaltung während eines Ausschaltens der Wellenform-Formungsschaltung anzeigt;

eine Zeitgeberschaltung (11) zum Erzeugen eines Ausgangssignals für die vorbestimmte Periode beim Empfangen des Pulssignals von der Differenzierschaltung; und

eine Ionensignal-Ausgabeschaltung (12) zum Ausgeben des Ionensignals zur Außenseite, während das Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung vorhanden ist; und

die Zeitgeberschaltung das Ausgangssignal erzeugt, um das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig zu machen.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor, die Folgendes aufweist:

eine Zündspule (1) mit einer Primärspule und einer Sekundärspule;

ein Schaltelement (5) zum Veranlassen, dass ein Primärstrom durch die Primärspule der Zündspule geführt und von dieser abgeschaltet wird;

eine Wellenform-Formungsschaltung (6) zum Formen einer Wellenform eines Zündsignals, das von einer Außenseite durch eine Signalleitung übertragen wird, um ein so erhaltenes Leitungssignal zum Schaltelement zuzuführen;

eine Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (8, 90), die an die Sekundärspule der Zündspule angeschlossen ist, zum Erfassen eines Sekundärstroms und eines Ionenstroms, der durch die Sekundärspule fließt; und

eine Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (11, 12, 16) zum Ausgeben eines Ionensignals, das den Ionenstrom, der für eine vorbestimmte Periode erfasst wird, nachdem der Sekundärstrom geflossen ist, zur Außenseite durch die Signalleitung anzeigt, während das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig gemacht ist.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei:

die Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (11, 12, 16) Folgendes enthält:

eine Sekundärstrom-Pulsschaltung (16) zum Erzeugen eines Pulses, der anzeigt, dass der erfasste Sekundärstrom einen vorbestimmten Wert überschritten hat;

eine Zeitgeberschaltung (11) zum Erzeugen eines Ausgangssignals für die vorbestimmte Periode; und

eine Ionensignal-Ausgabeschaltung (12) zum Ausgeben des Ionensignals zur Außenseite, während das Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung vorhanden ist; und

die Zeitgeberschaltung das Ausgangssignal erzeugt, um das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig zu machen.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor, die Folgendes aufweist:

eine Zündspule (1) mit einer Primärspule und einer Sekundärspule;

ein Schaltelement (5) zum Veranlassen, dass ein Primärstrom durch die Primärspule der Zündspule geführt und von dieser abgeschaltet wird;

eine Wellenform-Formungsschaltung (6) zum Formen einer Wellenform eines Zündsignals, das von einer Außenseite durch eine Signalleitung übertragen wird, um ein so erhaltenes Leitungssignal zum Schaltelement zuzuführen;

eine Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (8, 90), die an die Sekundärspule der Zündspule angeschlossen ist, zum Erfassen eines Sekundärstroms und eines Ionenstroms, die durch die Sekundärspule fließen; und

eine Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (12, 16, 110) zum Ausgeben eines Ionensignals, das den Ionenstrom, der für eine vorbestimmte Periode erfasst wird, die basierend auf einer Zündfrequenz eingestellt ist, nachdem der Sekundärstrom geflossen ist, zur Außenseite durch die Signalleitung anzeigt, während das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig gemacht ist.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei:

die Ionensignal-Erzeugungseinrichtung (12, 16, 110) Folgendes enthält:

eine Sekundärstrom-Pulsschaltung (16) zum Erzeugen eines Pulses, der anzeigt, dass der erfasste Sekundärstrom einen vorbestimmten Wert überschritten hat;

eine Zeitgeberschaltung (110) zum Erzeugen eines Ausgangssignals für die Periode, die basierend auf der Zündfrequenz eingestellt ist, die abgeleitet ist von einer Differenz bezüglich einer Zeit zwischen einem Sekundärstrom, der direkt vor dem Ionenstrom nach einem Abfallen des Pulses fließt, und einem Sekundärstrom, der während eines vorangehenden Prozesses einer Zündung erzeugt wird; und

eine Ionensignal-Ausgabeschaltung (12) zum Ausgeben des Ionensignals zur Außenseite, während das Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung vorhanden ist; und

die Zeitgeberschaltung das Ausgangssignal erzeugt, um das Leitungssignal von der Wellenform-Formungsschaltung ungültig zu machen.
Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Sekundärstrom- und Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (8, 90) zwei Stromspiegelschaltungen enthält, die an eine Niederspannungsseite der Sekundärspule angeschlossen sind, um zu veranlassen, dass jeweils ein Sekundärstrom und ein Ionenstrom fließen. Zündvorrichtung eines Zündsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6, wobei:

die Ionensignal-Ausgabeschaltung (12) eine Parallelschaltung enthält, die durch Parallelschalten eines Transistors und einer Konstantstromquelle zueinander aufgebaut ist, um zu veranlassen, dass ein Strom entsprechend dem erfassten Ionenstrom dort hindurch fließt, während das Ausgangssignal von der Zeitgeberschaltung vorhanden ist; und

die Ionensignal-Ausgabeschaltung zur Außenseite ein Ionensignal resultierend aus dem durch die Parallelschaltung fließenden Strom ausgibt.






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