DE112018008208T5

DE112018008208T5 - Zündsystem

Info

Publication number: DE112018008208T5
Application number: DE112018008208.3T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Naruse
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JPWO2020121515A1; JP7112512B2; WO2020121515A1; US11417459B2; US20220028605A1; CN113167206B; CN113167206A

Abstract

Es wird ein Zündsystem bereitgestellt, mit: einer Haupt-Primärspule; einer Haupt-IC, die konfiguriert ist, einen Haupt-Primärspulenmodus zwischen einem Erregungsmodus und einem Entregungsmodus umzuschalten; einer Sub-Primärspule; einer Sub-IC, die konfiguriert ist, einen Sub-Primärspulenmodus zwischen einem Erregungsmodus und einem Entregungsmodus umzuschalten; einer Sekundärspule; einer Detektionseinheit, die konfiguriert ist, einen Zustand der Haupt-Primärspule zu detektieren; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Zustand eines Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule, der von der Detektionseinheit detektiert wird, wobei der Sub-Primärstrompfad ein Strompfad eines Sub-Primärstroms ist, der durch die Sub-Primärspule fließt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zündsystem.
Stand der Technik
Bisher wurde als Zündsystem, das konfiguriert ist, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors zu zünden, ein Zündsystem vorgeschlagen, das eine Zündspule enthält, die aus einer Haupt-Primärspule, einer Sub-Primärspule und einer Sekundärspule gebildet ist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Zündsystem ist so konfiguriert, dass es die Stromzufuhr von einer Stromversorgung zu einer Haupt-Primärspule unterbricht und dann einen Strom von der Stromversorgung zu einer Neben-Primärspule zuführt, um dadurch einen Sekundärstrom an eine Sekundärspule zu liefern. Der Sekundärstrom ist ein Strom, der dadurch erhalten wird, dass ein Strom, der in der Sekundärspule durch Unterbrechung der Stromzufuhr zu der Hauptprimärspule erzeugt wird, und ein Strom, der in der Sekundärspule durch Zuführung des Stroms zu der Unterprimärspule erzeugt wird, addierend überlagert werden. Darüber hinaus wird in der Patentliteratur 1 beschrieben, dass in dem Zündsystem eine Sub-Primärstrom-Detektionsmittel zum Detektieren eines Sub-Primärstroms, der ein durch die Sub-Primärspule fließender Strom ist, vorgesehen ist.
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] WO 2017/183062 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
In dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Zündsystem ist das oben erwähnte Sub-Primärstrom-Detektionsmittel an einem Sub-Primärstrompfad vorgesehen, der ein Strompfad des Sub-Primärstroms ist. Um eine Anomalie der Sub-Primärspule zu detektieren, muss also nur der von dem Sub-Primärstrom-Detektionsmittel detektierte Sub-Primärstrom überwacht werden. Um in diesem Zündsystem nicht nur die Anomalie der Sub-Primärspule, sondern auch eine Anomalie der Haupt-Primärspule zu detektieren, ist es erforderlich, nicht nur den Sub-Primärstrom, sondern auch einen Haupt-Primärstrom zu überwachen, der ein Strom ist, der durch die Haupt-Primärspule fließt. In diesem Fall ist es erforderlich, unabhängig Haupt-Primärstrom-Detektionsmittel zum Detektieren des Haupt-Primärstroms auf einem Haupt-Primärstrompfad bereitzustellen, der ein Strompfad des Haupt-Primärstroms im Zündsystem ist.
Wie oben beschrieben, wird eine Schaltungskonfiguration des Zündsystems kompliziert, wenn zusätzlich zu den Sub-Primärstrom-Detektionsmitteln die Haupt-Primärstrom-Detektionsmittel unabhängig im Zündsystem vorgesehen sind, und die Anzahl der Anschlüsse des Zündsystems steigt. Daher ist eine neue Technologie erforderlich, um die Detektion der Anomalität der Sub-Primärspule im Zündsystem zu erreichen, ohne dass auf dem Sub-Primärstrompfad die Detektionsmittel zum Detektieren des Zustands der Sub-Primärspule, insbesondere des Sub-Primärstroms, der durch die Sub-Primärspule fließt, vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben genannte Problem zu lösen, und hat die Aufgabe, ein Zündsystem bereitzustellen, das in der Lage ist, zu bestimmen, ob ein Zustand eines Sub-Primärstrompfades normal oder abnormal ist, ohne auf einem Sub-Primärstrompfad Detektionsmittel zum Detektieren eines Zustandes einer Sub-Primärspule bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zündsystem vorgesehen, umfassend: eine Haupt-Primärspule, die konfiguriert ist, einen Erregungsmagnetfluss durch Stromzufuhr zu erzeugen, und um einen Entregungsmagnetfluss in einer zu einer Richtung des Erregungsmagnetflusses entgegengesetzten Richtung durch Unterbrechung der Stromzufuhr zu erzeugen; einen Haupt-IC, der konfiguriert ist, einen Haupt-Primärspulen-Modus zu schalten, der ein Modus der Haupt-Primärspule zwischen einem Erregungsmodus zum Zuführen eines Stroms zu der Haupt-Primärspule und einem Entregungsmodus zum Unterbrechen der Zufuhr des Stroms zu der Haupt-Primärspule ist; eine Sub-Primärspule, die konfiguriert ist, einen zusätzlichen Magnetfluss in der gleichen Richtung wie die Richtung des Entregungsmagnetflusses durch Stromzufuhr zu erzeugen; einen Sub-IC, der konfiguriert ist, einen Sub-Primärspulenmodus zu schalten, der ein Modus der Sub-Primärspule zwischen einem Erregungsmodus zum Zuführen eines Stroms zu der Sub-Primärspule und einem Entregungsmodus zum Unterbrechen der Zufuhr des Stroms zu der Sub-Primärspule ist; eine Sekundärspule, die konfiguriert ist, magnetisch mit der Haupt-Primärspule und der Sub-Primärspule zu koppeln, um dadurch Energie zu erzeugen; eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, einen Zustand der Haupt-Primärspule zu detektieren; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Zustand eines Sub-Primärstrompfades, der ein Strompfad eines Sub-Primärstroms ist, der durch die Sub-Primärspule fließt, normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule, der durch die Erfassungseinheit detektiert wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Zündsystem, das in der Lage ist, zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, ohne auf dem Sub-Primärstrompfad die Detektionsmittel zum Detektieren des Zustandes der Sub-Primärspule bereitzustellen, erhalten werden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung eines Zündsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Betriebsbeispiels des Zündsystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung einer ECU in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines Bestimmungssignals, das von einer Schwellenwertschaltung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung eines Zündsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung einer ECU gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines ersten Beispiels und eines zweiten Beispiels eines Bestimmungssignals, das von einer Schwellenwertschaltung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird.
8 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines dritten Beispiels des Bestimmungssignals, das von der Schwellenwertschaltung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird.
9 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines vierten Beispiels und eines fünften Beispiels des von der Schwellenwertschaltung ausgegebenen Bestimmungssignals in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines sechsten Beispiels des von der Schwellenwertschaltung ausgegebenen Bestimmungssignals in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nun wird ein Zündsystem gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Darstellung der Zeichnungen sind gleiche oder korrespondierende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und eine überlappende Beschreibung derselben wird hier weggelassen.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung eines Zündsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in 1 dargestellte Zündsystem umfasst eine Zündspulenvorrichtung 1, eine Spannungsversorgung 2, eine Motorsteuereinheit (ECU) 3 und eine Zündkerze 4.
Die Zündspulenvorrichtung 1 ist an einem Verbrennungsmotor angebracht und ist konfiguriert, um die Zündkerze 4 mit Energie zu versorgen, um dadurch eine Funkenentladung in einem Spalt der Zündkerze 4 zu erzeugen. Die Zündspulenvorrichtung 1 umfasst eine Haupt-Primärspule 11, eine Sub-Primärspule 12, eine Sekundärspule 13, eine integrierte Hauptschaltung (IC) 14, eine integrierte Subschaltung (IC) 15 und eine Detektionseinheit 16.
Sowohl die Haupt-Primärspule 11 als auch die Sub-Primärspule 12 sind mit der gemeinsamen Stromversorgung 2 verbunden. Die Stromversorgung 2 ist eine Gleichstromversorgung, z.B. eine Batterie.
Die Haupt-Primärspule 11 und die Sub-Primärspule 12 sind so gewickelt, dass die jeweiligen magnetischen Flüsse, die erzeugt werden, wenn Ströme von der Stromversorgung 2 zugeführt werden, in zueinander entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Das heißt, von der Stromversorgung 2 aus gesehen, sind die jeweiligen Polaritäten der Haupt-Primärspule 11 und der Sub-Primärspule 12 einander entgegengesetzte Polaritäten.
Wenn der Strom der Haupt-Primärspule 11 von der Stromversorgung 2 zugeführt wird, ist die Polarität der Haupt-Primärspule 11 eine entgegengesetzte Polarität zur Polarität der Sekundärspule 13. Wenn der Strom der Sub-Primärspule 12 von der Stromversorgung 2 zugeführt wird, ist die Polarität der Sub-Primärspule 12 die gleiche Polarität wie die Polarität der Sekundärspule 13.
Die Haupt-Primärspule 11 und die Sub-Primärspule 12 sind magnetisch mit der Sekundärspule 13 gekoppelt. Dadurch kommt es zu einer gegenseitigen Induktion zwischen der Haupt-Primärspule 11 und der Sekundärspule 13 sowie zwischen der Sub-Primärspule 12 und der Sekundärspule 13.
Die Haupt-Primärspule 11 ist konfiguriert, um einen magnetischen Fluss durch die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zu erzeugen. Der magnetische Fluss, der durch die Haupt-Primärspule 11 durch die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 erzeugt wird, wird im Folgenden als „Erregungsmagnetfluss“ bezeichnet. Darüber hinaus ist die Haupt-Primärspule 11 konfiguriert, um einen magnetischen Fluss in einer zu einer Richtung des Erregungsmagnetflusses entgegengesetzten Richtung durch Unterbrechung der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zu erzeugen. Der von der Haupt-Primärspule 11 durch die Unterbrechung der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 erzeugte magnetische Fluss wird im Folgenden als „Entregungsmagnetfluss“ bezeichnet.
Die Sub-Primärspule 12 ist konfiguriert, um einen magnetischen Fluss in der gleichen Richtung wie die Richtung des Erregungsmagnetflusses durch die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zu erzeugen. Der magnetische Fluss, der durch die Sub-Primärspule 12 durch die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 erzeugt wird, wird im Folgenden als „zusätzlicher magnetischer Fluss“ bezeichnet.
Ein Ende der Sekundärspule 13 ist mit der Zündkerze 4 verbunden. Das andere Ende davon ist mit einer Masse verbunden. Die Sekundärspule 13 ist magnetisch mit der Haupt-Primärspule 11 und der Sub-Primärspule 12 gekoppelt, um dadurch Energie zu erzeugen. Die von der Sekundärspule 13 erzeugte Energie wird der Zündkerze 4 zugeführt.
Wenn die Energie der Zündkerze 4 zugeführt wird, wird die Funkenentladung in der Lücke der Zündkerze 4 erzeugt. Infolgedessen zündet die Zündkerze 4 ein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, um dadurch das brennbare Luft-Kraftstoff-Gemisch zu verbrennen.
Der Haupt-IC 14 ist konfiguriert, um einen Modus der Haupt-Primärspule 11 zwischen einem Erregungsmodus, in dem der Haupt-Primärspule 11 Strom von der Stromversorgung 2 zugeführt wird, und einem Entregungsmodus, in dem die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Haupt-Primärspule 11 unterbrochen wird, umzuschalten. Der Modus der Haupt-Primärspule 11 wird im Folgenden als „Haupt-Primärspulen-Modus“ bezeichnet.
Konkret enthält der Haupt-IC 14 einen Transistor 141, der zwischen den Zuständen EIN und AUS umschaltbar ist. Ein Kollektor des Transistors 141 ist mit der Haupt-Primärspule 11 über einen Stromerfassungswiderstand 161 verbunden, der später beschrieben wird. Ein Emitter des Transistors 141 ist mit der Masse verbunden.
Wenn sich der Transistor 141 im EIN-Zustand befindet, leitet der Transistor 141 einen Strom zwischen der Spannungsversorgung 2 und der Haupt-Primärspule 11. Dadurch kann die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Haupt-Primärspule 11 erreicht werden. Wenn sich der Transistor 141 im AUS-Zustand befindet, unterbricht der Transistor 141 die Stromleitung zwischen der Stromversorgung 2 und der Haupt-Primärspule 11. Als Ergebnis kann die Unterbrechung der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Haupt-Primärspule 11 erreicht werden.
Der Sub-IC 15 ist konfiguriert, um einen Modus der Sub-Primärspule 12 zwischen einem Erregungsmodus der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Sub-Primärspule 12 und einem Entregungsmodus der Unterbrechung der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Sub-Primärspule 12 umzuschalten. Der Modus der Sub-Primärspule 12 wird im Folgenden als „Sub-Primärspulen-Modus“ bezeichnet.
Konkret enthält der Sub-IC 15 einen Transistor 151, der zwischen den Zuständen EIN und AUS umschaltbar ist. Ein Kollektor des Transistors 151 ist mit der Sub-Primärspule 12 verbunden. Ein Emitter des Transistors 151 ist mit der Masse verbunden.
Wenn sich der Transistor 151 im EIN-Zustand befindet, leitet der Transistor 151 einen Strom zwischen der Spannungsversorgung 2 und der Sub-Primärspule 12. Dadurch kann die Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zur Sub-Primärspule 12 erreicht werden. Wenn sich der Transistor 151 im AUS-Zustand befindet, unterbricht der Transistor 151 die Stromleitung zwischen der Stromversorgung 2 und der Sub-Primärspule 12. Dadurch kann die Unterbrechung der Stromzufuhr von der Stromversorgung 2 zu der Sub-Primärspule 12 erreicht werden.
Die Detektionseinheit 16 ist an einem Haupt-Primärstrompfad vorgesehen und ist konfiguriert, um einen Zustand der Haupt-Primärspule 11 zu detektieren. Insbesondere ist die Detektionseinheit 16 konfiguriert, um als den Zustand der Haupt-Primärspule 11 einen Haupt-Primärstrom zu detektieren, der ein Strom ist, der durch die Haupt-Primärspule 11 fließt. Die Detektionseinheit 16 ist zwischen der Haupt-Primärspule 11 und dem Haupt-IC 14 vorgesehen.
Die Detektionseinheit 16 umfasst in einer bestimmten Konfiguration den Stromdetektionswiderstand 161 und eine Stromdetektionsschaltung 162. Ein Ende des Stromdetektionswiderstandes 161 ist mit der Haupt-Primärspule 11 verbunden. Das andere Ende davon ist mit dem Haupt-IC 14 verbunden.
Die Stromdetektionsschaltung 162 ist mit dem Stromdetektionswiderstand 161 parallel geschaltet. Die Stromdetektionsschaltung 162 ist konfiguriert, um eine in dem Stromdetektionswiderstand 161 erzeugte Spannung zu detektieren und die detektierte Spannung in einen Strom umzuwandeln, um dadurch den durch den Stromdetektionswiderstand 161 fließenden Strom zu detektieren. Der durch den Stromdetektionswiderstand 161 fließende Strom ist äquivalent zu dem durch die Haupt-Primärspule 11 fließenden Strom. Das heißt, die Stromerkennungsschaltung 162 ist so konfiguriert, dass sie den Haupt-Primärstrom als einen durch die Haupt-Primärspule 11 fließenden Strom erkennt. Die Stromerfassungsschaltung 162 liefert das Erfassungsergebnis an die ECU 3.
In der ersten Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem der Stromdetektionswiderstand 161 zwischen der Haupt-Primärspule 11 und dem Transistor 141 des Haupt-IC 14 vorgesehen ist, aber die Konfiguration ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, es ist nur erforderlich, dass der Stromdetektionswiderstand 161 den Haupt-Primärstrom detektiert, und der Stromdetektionswiderstand 161 kann an einer beliebigen Stelle vorgesehen sein, beispielsweise an einer Stelle zwischen dem Transistor 141 und der Masse.
In der ersten Ausführungsform wird die Form der Verwendung des Stromdetektionswiderstands 161 als ein spezifisches Beispiel für die Konfiguration zum Detektieren des Haupt-Primärstroms dargestellt, aber die Konfiguration ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das heißt, als Konfiguration zum Detektieren des Haupt-Primärstroms kann eine Form vorgesehen sein, in der ein anderes Stromdetektionsmittel, wie z.B. eine Pickup-Spule, anstelle des Stromdetektionswiderstandes 161 verwendet wird.
Die ECU 3 ist ein Beispiel für eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, die Zündspulenvorrichtung 1 zu steuern. Die ECU 3 ist konfiguriert, um Detektionsergebnisse verschiedener Sensoren zu erfassen, die konfiguriert sind, um Informationen über einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu detektieren, und den Betriebszustand des Verbrennungsmotors basierend auf den erfassten Detektionsergebnissen der verschiedenen Sensoren zu bestimmen, um dadurch die Zündspulenvorrichtung 1 zu steuern. Insbesondere steuert die ECU 3 die Ansteuerung jedes der Haupt-ICs 14 und der Unter-ICs 15 der Zündspulenvorrichtung 1.
Darüber hinaus ist die ECU 3 konfiguriert, um zu bestimmen, ob der Zustand eines Strompfades eines Sub-Primärstroms, der ein durch die Haupt-Primärspule 12 fließender Strom ist, normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule 11, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird eine Richtung eines Stromflusses von der Haupt-Primärspule 11 in Richtung des Stromdetektionswiderstandes 161, d.h. eine Richtung des Pfeils in 1, im Folgenden als eine positive Richtung definiert. Eine Richtung eines Flusses des Stroms vom Stromdetektionswiderstand 161 in Richtung der Haupt-Primärspule 11 ist als negative Richtung definiert.
Außerdem wird eine Richtung eines Stromflusses von der Sekundärspule 13 in Richtung der Zündkerze 4, d. h. eine Richtung des Pfeils in 1, als eine positive Richtung definiert. Eine Richtung eines Stromflusses von der Zündkerze 4 in Richtung der Sekundärspule 13 ist als negative Richtung definiert.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 ein Betriebsbeispiel des Zündsystems in der ersten Ausführungsform beschrieben. 2 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Betriebsbeispiels des Zündsystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2 sind die jeweiligen zeitlichen Änderungen eines Haupt-IC-Ansteuersignals, eines Haupt-Primärstroms, eines Sub-IC-Ansteuersignals, eines Sub-Primärstroms, eines Sekundärstroms, einer Haupt-IC-Kollektorspannung und einer Sub-IC-Kollektorspannung dargestellt.
Davon ist das Haupt-IC-Ansteuersignal ein Signal zum Ansteuern des Haupt-IC 14. Wenn das Haupt-IC-Ansteuersignal von der ECU 3 in den Haupt-IC 14 eingegeben wird, wird der Modus der Haupt-Primärspule durch die Ansteuerung durch den Haupt-IC 14 vom Entregungsmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet. Der Haupt-Primärstrom ist ein Strom, der durch den Haupt-Primärstrompfad fließt, der durch serielles Verbinden hauptsächlich der Haupt-Primärspule 11, des Stromdetektionswiderstandes 161 der Detektionseinheit 16 und des Transistors 141 des Haupt-IC 14 miteinander gebildet wird.
Das Sub-IC-Ansteuersignal ist ein Signal zum Ansteuern des Sub-IC 15. Wenn das Sub-IC-Ansteuersignal von der ECU 3 in den Sub-IC 15 eingegeben wird, wird die Betriebsart der Sub-Primärspule durch die Ansteuerung durch den Sub-IC 15 von der stromlosen Betriebsart in die stromführende Betriebsart umgeschaltet. Der Sub-Primärstrom ist ein Strom, der durch einen Sub-Primärstrompfad fließt, der durch serielles Verbinden hauptsächlich der Sub-Primärspule 12 und des Transistors 151 des Sub-IC 15 miteinander gebildet wird.
Der Sekundärstrom ist ein Strom, der durch die Sekundärspule 13 fließt. Die Haupt-IC-Kollektorspannung ist eine Spannung, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 des Haupt-IC 14 erzeugt wird. Die Sub-IC-Kollektorspannung ist eine Spannung, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 151 des Sub-IC 15 erzeugt wird.
Eine Spannung, die proportional zum Sekundärstrom ist, der durch die Sekundärspule 13 fließt, wird zwischen dem Kollektor und dem Emitter jedes der Transistoren 141 des Haupt-IC 14 und des Transistors 151 des Sub-IC 15 erzeugt.
Wie in 2 dargestellt, wird die Ansteuerung des Haupt-IC 14 gestartet, wenn die Eingabe des Haupt-IC-Ansteuersignals von der ECU 3 an den Haupt-IC 14 zu einem Zeitpunkt t1 erfolgt. In diesem Fall wird der Haupt-Primärspulenmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet, und der Haupt-Primärstrom in der positiven Richtung fließt somit durch die Haupt-Primärspule 11.
Wie oben beschrieben, steuert die ECU 3 zum Zeitpunkt t1 den Haupt-IC 14 an, um dadurch den Modus der Haupt-Primärspule vom Entregungsmodus in den Erregungsmodus zu schalten.
Zu einem Zeitpunkt t2, wenn die Eingabe des Haupt-IC-Ansteuerungssignals von der ECU 3 an den Haupt-IC 14 gestoppt wird, wird die Ansteuerung des Haupt-IC 14 gestoppt. In diesem Fall wird der Modus der Haupt-Primärspule in den stromlosen Modus umgeschaltet, und der Haupt-Primärstrom wird somit 0.
Wenn der Modus der Haupt-Primärspule in den stromlosen Modus umgeschaltet wird, wird in der Sekundärspule 13 durch den gegenseitigen Induktionseffekt eine Spannung erzeugt. Durch die erzeugte Spannung kommt es zu einem dielektrischen Durchschlag im Spalt der Zündkerze 4, um dadurch eine Entladung zu erzeugen, und der Sekundärstrom in negativer Richtung fließt somit durch die Sekundärspule 13.
Wie oben beschrieben, stoppt die ECU 3 zum Zeitpunkt t2 die Ansteuerung des Haupt-IC 14, um dadurch den Modus der Haupt-Primärspule vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus zu schalten.
Zu einem Zeitpunkt t3, wenn die Eingabe des Sub-IC-Ansteuerungssignals von der ECU 3 an den Sub-IC 15 gestartet wird, wird die Ansteuerung des Sub-IC 15 gestartet. In diesem Fall wird der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus umgeschaltet, und der Sub-Primärstrom fließt durch die Sub-Primärspule 12. Wie in 2 dargestellt, steigt der Sub-Primärstrom schnell an und nimmt nach dem Anstieg langsam zu.
Als Ergebnis des Flusses des Sub-Primärstroms durch die Sub-Primärspule 12 wird in der Sekundärspule 13 ein Überlagerungsstrom erzeugt. Der Überlagerungsstrom wird in der Sekundärspule 13 in Übereinstimmung mit einem Windungsverhältnis zwischen der Sub-Primärspule 12 und der Sekundärspule 13 erzeugt. Wie in 2 dargestellt, wird der von der Sub-Primärspule 12 induzierte Überlagerungsstrom dem von der Haupt-Primärspule 11 induzierten Sekundärstrom überlagert.
Wie oben beschrieben, steuert die ECU 3 zum Zeitpunkt t3 den Sub-IC 15 an, um dadurch den Modus der Sub-Primärspule vom stromlosen Modus in den erregten Modus zu schalten.
Zu einem Zeitpunkt t4, wenn die Eingabe des Sub-IC-Ansteuersignals von der ECU 3 an den Sub-IC 15 gestoppt wird, wird die Ansteuerung des Sub-IC 15 gestoppt. In diesem Fall wird die Betriebsart der Sub-Primärspule in die stromlose Betriebsart umgeschaltet, und der Sub-Primärstrom wird somit 0. In diesem Fall wird auch der durch die Sub-Primärspule 12 induzierte Überlagerungsstrom 0.
Wie oben beschrieben, stoppt die ECU 3 zum Zeitpunkt t4 die Ansteuerung des Sub-IC 15, um dadurch den Modus der Sub-Primärspule vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus zu schalten.
Wenn der Sub-Primärspulenmodus vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, fließt der Haupt-Primärstrom in negativer Richtung durch die Haupt-Primärspule 11, wie in 2 dargestellt.
Das heißt, wenn der Haupt-Primärspulenmodus zum Zeitpunkt t1 in den Erregungsmodus geschaltet wird, fließt der Haupt-Primärstrom in positiver Richtung durch die Haupt-Primärspule 11, wie in 2 dargestellt. Wenn die Sub-Primärspule zum Zeitpunkt t4 in den Abschaltmodus geschaltet wird, fließt der Haupt-Primärstrom in der negativen Richtung, die der positiven Richtung entgegengesetzt ist, durch die Haupt-Primärspule 11.
Nach der Zeit t4 werden die Ansteuerung des Haupt-IC 14 und die Ansteuerung des Unter-IC 15 gestoppt, und der Sekundärstrom, der durch die Sekundärspule 13 fließt, nimmt mit dem Ablauf der Zeit ab und erreicht 0.
In diesem Zustand, wenn keine Anomalie im Sub-Primärstrompfad auftritt, d. h. wenn der Sub-Primärstrompfad normal ist, fließt der Sub-Primärstrom normalerweise durch die Sub-Primärspule 12. In diesem Fall fließt der Haupt-Primärstrom in negativer Richtung durch die Haupt-Primärspule 11, wenn der Sub-Primärspulen-Modus wie oben beschrieben in den Abschaltmodus geschaltet wird.
Wenn hingegen eine Anomalie im Sub-Primärstrompfad auftritt, fließt der Sub-Primärstrom normalerweise nicht durch die Sub-Primärspule 12. In diesem Fall fließt der oben erwähnte Haupt-Primärstrom in negativer Richtung nicht durch die Haupt-Primärspule 11, selbst wenn der Modus der Sub-Primärspule in den stromlosen Modus umgeschaltet wird.
Somit ist die ECU 3 konfiguriert, um zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Haupt-Primärstrom, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird.
Der oben erwähnte Haupt-Primärstrom in negativer Richtung wird nun weiter beschrieben, während Beispiele für spezifische Zahlenwerte gegeben werden. Wie in 2 dargestellt, beträgt die in der Sub-Primärspule 12 erzeugte induzierte Spannung, wenn der Sub-Primärspulenmodus zum Zeitpunkt t4 in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, beispielsweise 20 V. Wenn beispielsweise ein Windungsverhältnis zwischen der Sub-Primärspule 12 und der Haupt-Primärspule 11 auf 4 eingestellt ist, beträgt die in der Haupt-Primärspule 11 erzeugte induzierte Spannung 80 V.
Es wird angenommen, dass die Versorgungsspannung der Stromversorgung 2 14 V beträgt und der Widerstand des Haupt-Primärstrompfades 10 Ω ist. Außerdem wird angenommen, dass, wenn die Sperrspannung des Transistors 141 des Haupt-IC 14 30 V beträgt und der Modus der Sub-Primärspule in den stromlosen Modus geschaltet wird, eine der Sperrspannung entsprechende Spannung, d.h. eine Spannung von 30 V, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 erzeugt wird. Weiterhin wird angenommen, dass beim Umschalten des Sub-Primärspulen-Modus in den Entregungsmodus eine Spannung von 16 V als Rückschlagspannung in der Haupt-Primärspule 11 erzeugt wird.
In dem oben genannten Fall ist die Größe des Haupt-Primärstroms in der negativen Richtung, der durch den Haupt-Primärstrompfad fließt, 2 A, wie durch den folgenden Ausdruck gegeben. $(8 0 V - 1 4 V - 30 V - 16 V) / 10 Ω = 2 A$
Der oben beschriebene Haupt-Primärstrom wird von der Detektionseinheit 16 an die ECU 3 geliefert, wodurch die ECU 3 in die Lage versetzt wird, den Haupt-Primärstrom in der negativen Richtung zu detektieren, der durch den Haupt-Primärstrompfad fließt. Die ECU 3 ist konfiguriert, um auf der Grundlage des oben beschriebenen Haupt-Primärstroms zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal oder anormal ist.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wird nun ein Beispiel für die Konfiguration des ECU 3 beschrieben. 3 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung des ECU 3 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines Bestimmungssignals, das von einer Schwellenwertschaltung 31 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird.
Das ECU 3 von 3 umfasst die Schwellenwertschaltung 31 und eine Bestimmungsschaltung 32. Die Schwellenwertschaltung 31 ist konfiguriert, um den von der Detektionseinheit 16 detektierten Haupt-Primärstrom und einen vorab eingestellten Stromschwellwert Ith miteinander zu vergleichen. Die Schwellenwertschaltung 31 umfasst z. B. einen Komparator 311.
Die Schwellenwertschaltung 31 und die Bestimmungsschaltung 32 können innerhalb der ECU 3 vorgesehen sein, oder sie können außerhalb der ECU 3 vorgesehen sein, zum Beispiel innerhalb der Zündspulenvorrichtung 1.
Der Stromschwellenwert Ith wird entsprechend dem Wert des Haupt-Primärstroms in negativer Richtung, der durch den Haupt-Primärstrompfad fließt, eingestellt, wenn der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal ist.
Wie in 4 dargestellt, gibt die Schwellenschaltung 31 ein Bestimmungssignal an die Bestimmungsschaltung 32 aus, wenn der von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-Primärstrom als Ergebnis des Vergleichs gleich oder kleiner als der Stromschwellenwert Ith ist. In der Zwischenzeit gibt die Schwellenschaltung 31 das Bestimmungssignal nicht an die Bestimmungsschaltung 32 aus, wenn der Haupt-Primärstrom als Ergebnis des Vergleichs größer als der aktuelle Schwellenwert Ith ist.
Wenn das Bestimmungssignal von der Schwellenschaltung 31 in dem Zustand ausgegeben wird, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus umgeschaltet ist, bestimmt die Bestimmungsschaltung 32, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist. Wenn hingegen das Bestimmungssignal von der Schwellenwertschaltung 31 in dem Zustand, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus geschaltet ist, nicht bereitgestellt wird, bestimmt die Bestimmungsschaltung 32, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades anormal ist.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um den Haupt-Primärstrom, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, und den im Voraus eingestellten Stromschwellenwert Ith miteinander zu vergleichen und dann zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Wenn keine Anomalität im Haupt-Primärstrompfad auftritt, d.h. der Haupt-Primärstrompfad normal ist, fließt der Haupt-Primärstrom in der positiven Richtung von 2 durch die Haupt-Primärspule 11 in einer Periode, in der der Haupt-Primärspulenmodus der Erregungsmodus ist. Diese Periode ist eine Periode von der Zeit t1 bis zur Zeit t2 von 2.
Wenn eine Anomalie im Haupt-Primärstrompfad auftritt, fließt der Haupt-Primärstrom in der positiven Richtung von 2 in der oben erwähnten Periode nicht normal durch die Haupt-Primärspule 11.
Somit kann die ECU 3 konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob der Zustand des Haupt-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Haupt-Primärstrom, der von der Detektionseinheit 16 in der oben erwähnten Periode detektiert wird. Folglich kann der Zustand des Haupt-Primärstrompfades sowie der Zustand des Sub-Primärstrompfades durch die im Haupt-Primärstrompfad vorgesehene Detektionseinheit 16 bestimmt werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst das Zündsystem die Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule 11, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, die im Haupt-Primärstrompfad vorgesehen ist, wobei der Sub-Primärstrompfad der Strompfad des Sub-Primärstroms ist, der durch die Sub-Primärspule 12 fließt. In der ersten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, dass die Detektionseinheit 16 so konfiguriert ist, dass sie den Haupt-Primärstrom, der durch die Haupt-Primärspule 11 fließt, als den Zustand der Haupt-Primärspule 11 detektiert.
Dadurch ist es möglich, festzustellen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal oder anormal ist, ohne dass auf dem Sub-Primärstrompfad Detektionsmittel zum Detektieren des Zustands der Sub-Primärspule 12, insbesondere des durch die Sub-Primärspule 12 fließenden Sub-Primärstroms, vorgesehen sind. Außerdem ist es nicht erforderlich, Erfassungsmittel zum Erfassen des Zustands der Haupt-Primärspule und Erfassungsmittel zum Erfassen des Zustands der Sub-Primärspule unabhängig voneinander vorzusehen. Folglich ist es möglich, eine Erhöhung der Anzahl von Anschlüssen zu unterdrücken, die von der Zündspulenvorrichtung 1 nach außen verbunden sind, und die Schaltungskonfiguration der Zündspulenvorrichtung 1 zu vereinfachen.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Zündsystem mit der Zündspulenvorrichtung 1 beschrieben, das eine andere Konfiguration der Detektionseinheit 16 als in der ersten Ausführungsform aufweist. In der zweiten Ausführungsform wird auf die Beschreibung der gleichen Punkte wie in der ersten Ausführungsform verzichtet, und es werden hauptsächlich Punkte beschrieben, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung des Zündsystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in 5 dargestellte Zündsystem umfasst die Zündspulenvorrichtung 1, die Stromversorgung 2, die ECU 3 und die Zündkerze 4.
Die Detektionseinheit 16 ist konfiguriert, um als Zustand der Haupt-Primärspule eine Haupt-Primärspannung zu detektieren, die die in der Haupt-Primärspule 11 erzeugte Spannung ist, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet. In der zweiten Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem die Detektionseinheit 16 konfiguriert ist, eine zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 erzeugte Spannung zu detektieren, und die Spannung kann als äquivalent zu der in der Haupt-Primärspule 11 erzeugten Haupt-Primärspannung angesehen werden. Die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 erzeugte Spannung entspricht der IC-Hauptkollektorspannung von 2.
Die Detektionseinheit 16 umfasst in einer bestimmten Konfiguration einen Spannungsdetektionswiderstand 163 und einen Spannungsdetektionswiderstand 164. Die Detektionseinheit 16 stellt der ECU 3 eine geteilte Spannung zur Verfügung, die durch Verwendung des Spannungsdetektionswiderstandes 163 und des Spannungsdetektionswiderstandes 164 erhalten wird, um die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 erzeugte Spannung zu teilen.
Die oben erwähnte geteilte Spannung wird nun weiter beschrieben, während Beispiele für spezifische Zahlenwerte gegeben werden. Wie in 2 dargestellt, beträgt die in der Sub-Primärspule 12 erzeugte induzierte Spannung z.B. 10 V, wenn die Sub-Primärspule zum Zeitpunkt t3 in den Erregungsmodus geschaltet wird. Wenn das Windungsverhältnis zwischen der Sub-Primärspule 12 und der Haupt-Primärspule 11 z. B. auf 4 eingestellt ist, beträgt die in der Haupt-Primärspule 11 erzeugte induzierte Spannung 40 V.
Es wird angenommen, dass der Widerstandswert des Spannungsdetektionswiderstandes 163 360 kΩ und der Widerstandswert des Spannungsdetektionswiderstandes 164 40 kΩ beträgt.
Im oben erwähnten Fall beträgt die Größe der geteilten Spannung, die im Spannungsdetektionswiderstand 164 erzeugt wird, 4 V, wie durch den folgenden Ausdruck gegeben. $40 V \times 40 k Ω / (360 k Ω + 40 k Ω) = 4 V$
Die oben beschriebene geteilte Spannung, d.h. die Haupt-Primärspannung, wird von der Detektionseinheit 16 an die ECU 3 geliefert, wodurch die ECU 3 in der Lage ist, die in der Haupt-Primärspule 11 erzeugte Haupt-Primärspannung zu detektieren. Die ECU 3 ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf der Haupt-Primärspannung, die erzeugt wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule von dem Abschaltmodus in den Einschaltmodus umgeschaltet wird.
Wie in 2 dargestellt, wird die induzierte Spannung in der Haupt-Primärspule 11 in ähnlicher Weise erzeugt, auch wenn der Sub-Primärspulenmodus zum Zeitpunkt t4 in den Abschaltmodus geschaltet wird. Somit ist die ECU 3 so konfiguriert, dass sie anhand der in der Haupt-Primärspule 11 erzeugten Haupt-Primärspannung feststellt, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, wenn der Sub-Primärspulen-Modus vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird.
In der zweiten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, in dem die Detektionseinheit 16 so konfiguriert ist, dass sie den Spannungsdetektionswiderstand 163 und den Spannungsdetektionswiderstand 164 verwendet, um die Haupt-IC-Kollektorspannung zu teilen, aber die Detektionseinheit 16 kann beispielsweise so konfiguriert sein, wie unten beschrieben. Das heißt, die Detektionseinheit 16 kann so konfiguriert sein, dass sie die Haupt-IC-Kollektorspannung direkt an die ECU 3 ausgibt, ohne dass die Widerstände dazwischengeschaltet sind. Außerdem kann die Detektionseinheit 16 so konfiguriert sein, dass sie die IC-Hauptkollektorspannung über einen Widerstand an die ECU 3 ausgibt.
In der zweiten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, in dem die Detektionseinheit 16 konfiguriert ist, den Spannungspegel der in der Haupt-Primärspule 11 erzeugten Haupt-Primärspannung zu detektieren, aber die Detektionseinheit 16 kann beispielsweise wie unten beschrieben konfiguriert sein. Das heißt, die Detektionseinheit 16 kann so konfiguriert sein, dass sie nicht den Spannungspegel der Hauptprimärspannung detektiert, sondern die Frequenz der Hauptprimärspannung.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 ein Konfigurationsbeispiel der ECU 3 in der zweiten Ausführungsform beschrieben. 6 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Veranschaulichung des ECU 3 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das ECU 3 von 6 enthält eine Schwellenwertschaltung 33 und eine Bestimmungsschaltung 34. Die Schwellenwertschaltung 33 umfasst z.B. einen Vergleicher 331. Die Schwellenwertschaltung 33 und die Bestimmungsschaltung 34 können innerhalb der ECU 3 oder außerhalb der ECU 3, z.B. innerhalb der Zündspulenvorrichtung 1, vorgesehen sein.
Unter Bezugnahme auf 7 wird ein erstes Konfigurationsbeispiel und ein zweites Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. 7 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines ersten Beispiels und eines zweiten Beispiels des von der Schwellenwertschaltung 33 ausgegebenen Bestimmungssignals in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird ein erstes Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. Die Schwellenwertschaltung 33 ist konfiguriert, um die Haupt-IC-Kollektorspannung, die von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, wenn der Sub-Primärspulen-Modus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, und einen im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert Vtha1 miteinander zu vergleichen.
In dieser Konfiguration wird der Spannungsschwellenwert Vtha1 entsprechend dem Wert der Spannung eingestellt, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 des Haupt-IC 14 erzeugt wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, in dem Fall, in dem der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist.
Wie in 7 dargestellt, gibt die Schwellenwertschaltung 33 ein Bestimmungssignal Sa1 an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte Kollektorspannung des Haupt-IC gleich oder größer ist als der Spannungsschwellenwert Vtha1 als Ergebnis des Vergleichs. In der Zwischenzeit gibt die Schwellenwertschaltung 33 das Bestimmungssignal Sa1 nicht an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte IC-Hauptkollektorspannung als Ergebnis des Vergleichs kleiner als der Spannungsschwellenwert Vtha1 ist.
Wenn das Bestimmungssignal Sa1 von der Schwellenwertschaltung 33 unter dem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus umgeschaltet ist, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist. Wenn hingegen das Bestimmungssignal Sa1 von der Schwellenwertschaltung 33 in dem Zustand, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus geschaltet ist, nicht bereitgestellt wird, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads anormal ist.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die Haupt-Primärspannung, die von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule vom Entregungsmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, und den im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert miteinander zu vergleichen. Die ECU 3 ist konfiguriert, um weiterhin zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Nachfolgend wird das zweite Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. Die Schwellenwertschaltung 33 ist konfiguriert, um die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung, wenn der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus umgeschaltet wird, und einen im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert Vtha2 miteinander zu vergleichen.
In dieser Konfiguration wird der Spannungsschwellenwert Vtha2 entsprechend der Spannung eingestellt, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 des Haupt-IC 14 erzeugt wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus geschaltet wird, wenn der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist.
Wie in 7 dargestellt, gibt die Schwellenwertschaltung 33 ein Bestimmungssignal Sa2 an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte Kollektorspannung des Haupt-IC gleich oder kleiner ist als der Spannungsschwellenwert Vtha2 als Ergebnis des Vergleichs. In der Zwischenzeit gibt die Schwellenwertschaltung 33 das Bestimmungssignal Sa2 nicht an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung als Ergebnis des Vergleichs größer als der Spannungsschwellenwert Vtha2 ist.
Wenn das Bestimmungssignal Sa2 von der Schwellenwertschaltung 33 unter dem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus umgeschaltet ist, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist. Wenn hingegen das Bestimmungssignal Sa2 von der Schwellenwertschaltung 33 in dem Zustand, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus geschaltet ist, nicht bereitgestellt wird, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads anormal ist.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die Haupt-Primärspannung, die von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, wenn der Modus der Sub-Primärspule vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, und den im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert miteinander zu vergleichen. Die ECU 3 ist konfiguriert, um weiter zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Die ECU 3 kann konfiguriert sein, um das erste Konfigurationsbeispiel und das zweite Konfigurationsbeispiel miteinander zu kombinieren, um dadurch den Zustand des Sub-Primärstrompfades zu bestimmen. In diesem Fall bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist, wenn sowohl das Bestimmungssignal Sa1 als auch das Bestimmungssignal Sa2 bereitgestellt werden. In der Zwischenzeit bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades anormal ist, wenn sowohl das Bestimmungssignal Sa1 als auch das Bestimmungssignal Sa2 nicht bereitgestellt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 ein drittes Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. 8 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines dritten Beispiels des Bestimmungssignals, das von der Schwellenwertschaltung 33 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird. Es wird das dritte Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben.
Die Schwellenwertschaltung 33 startet die Ausgabe eines Bestimmungssignals Sa3 zu einem Zeitpunkt Ta1, zu dem die von der Detektionseinheit 16 beim Umschalten der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung den Spannungsschwellwert Vtha1 erreicht. Darüber hinaus stoppt die Schwellenwertschaltung 33 die Ausgabe des Bestimmungssignals Sa3 zu einem Zeitpunkt Ta2, an dem die von der Detektionseinheit 16 beim Umschalten des Betriebsmodus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus erfasste Haupt-IC-Kollektorspannung den Spannungsschwellenwert Vtha2 erreicht.
Die Bestimmungsschaltung 34 detektiert eine Periode, in der die Ausgabe des Bestimmungssignals Sa3 von der Schwellenwertschaltung 33 andauert, d.h. eine Periode zwischen dem Zeitpunkt Ta1 und dem Zeitpunkt Ta2, um dadurch den Zustand des Sub-Primärstrompfades zu bestimmen. Insbesondere bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal ist, wenn die Periode detektiert werden kann, und bestimmt, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads anormal ist, wenn die Periode nicht detektiert werden kann.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die Periode zwischen dem Timing Ta1 und dem Timing Ta2 zu detektieren, um dadurch zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 ein viertes Konfigurationsbeispiel und ein fünftes Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. 9 ist ein Wellenformdiagramm zur Veranschaulichung eines vierten Beispiels und eines fünften Beispiels des von der Schwellenwertschaltung 33 ausgegebenen Bestimmungssignals in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst wird das vierte Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. Die Schwellenwertschaltung 33 ist konfiguriert, um die von der Detektionseinheit 16 beim Umschalten der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung und einen vorab eingestellten Spannungsschwellwert Vthb1 miteinander zu vergleichen.
In dieser Konfiguration ist der Spannungsschwellenwert Vthb1 so eingestellt, dass er die Spannung ist, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 des Haupt-IC 14 unmittelbar vor dem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, wenn der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist.
Wie in 9 dargestellt, gibt die Schwellenwertschaltung 33 ein Bestimmungssignal Sb1 an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte Kollektorspannung des Haupt-IC gleich oder größer als der Spannungsschwellenwert Vthb1 ist, als Ergebnis des Vergleichs. In der Zwischenzeit gibt die Schwellenwertschaltung 33 das Bestimmungssignal Sb1 nicht an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 erfasste Haupt-IC-Kollektorspannung als Ergebnis des Vergleichs kleiner als der Spannungsschwellenwert Vthb1 ist.
Wenn das Bestimmungssignal Sb1 von der Schwellenwertschaltung 33 unter dem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus geschaltet ist, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist. Wenn hingegen das Bestimmungssignal Sb1 von der Schwellenwertschaltung 33 in dem Zustand, in dem der Modus der Sub-Primärspule auf den Erregungsmodus umgeschaltet ist, nicht bereitgestellt wird, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades anormal ist.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Modus der Sub-Primärspule vom Abschaltmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, und den im Voraus eingestellten Spannungsschwellwert Vthb1 miteinander zu vergleichen. Die ECU 3 ist konfiguriert, um weiter zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Als nächstes wird das fünfte Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. Die Schwellenwertschaltung 33 ist konfiguriert, um die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung, wenn der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus umgeschaltet wird, und einen im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert Vthb2 miteinander zu vergleichen.
In dieser Konfiguration ist der Spannungsschwellenwert Vthb2 so eingestellt, dass er die Spannung ist, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 141 des Haupt-IC 14 unmittelbar vor dem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus umgeschaltet wird, wenn der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist.
Wie in 9 dargestellt, gibt die Schwellenwertschaltung 33 ein Bestimmungssignal Sb2 an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung als Ergebnis des Vergleichs gleich oder kleiner als der Spannungsschwellenwert Vthb2 ist. In der Zwischenzeit gibt die Schwellenwertschaltung 33 das Bestimmungssignal Sb2 nicht an die Bestimmungsschaltung 34 aus, wenn die von der Detektionseinheit 16 erfasste Haupt-IC-Kollektorspannung als Ergebnis des Vergleichs größer als der Spannungsschwellenwert Vthb2 ist.
Wenn das Bestimmungssignal Sb2 von der Schwellenwertschaltung 33 unter dem Zustand bereitgestellt wird, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus geschaltet ist, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist. Wenn hingegen das Bestimmungssignal Sb2 von der Schwellenwertschaltung 33 in dem Zustand, in dem der Modus der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus geschaltet ist, nicht bereitgestellt wird, bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads anormal ist.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die von der Detektionseinheit 16 detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Modus der Sub-Primärspule vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, und den im Voraus eingestellten Spannungsschwellenwert Vthb2 miteinander zu vergleichen. Die ECU 3 ist konfiguriert, um weiterhin zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis.
Die ECU 3 kann konfiguriert sein, das vierte Konfigurationsbeispiel und das fünfte Konfigurationsbeispiel miteinander zu kombinieren, um dadurch den Zustand des Sub-Primärstrompfades zu bestimmen. In diesem Fall bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal ist, wenn sowohl das Bestimmungssignal Sb1 als auch das Bestimmungssignal Sb2 bereitgestellt werden. In der Zwischenzeit bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfades anormal ist, wenn sowohl das Bestimmungssignal Sb1 als auch das Bestimmungssignal Sb2 nicht bereitgestellt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 ein sechstes Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben. 10 ist ein Kurvendiagramm zur Veranschaulichung eines sechsten Beispiels des Bestimmungssignals, das von der Schwellenwertschaltung 33 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben wird. Es wird das sechste Konfigurationsbeispiel der Schwellenwertschaltung 33 und der Bestimmungsschaltung 34 beschrieben.
Die Schwellenwertschaltung 33 startet die Ausgabe eines Bestimmungssignals Sb3 zu einem Zeitpunkt Tb1, zu dem die von der Detektionseinheit 16 beim Umschalten der Sub-Primärspule in den Erregungsmodus detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung den Spannungsschwellwert vthb1 erreicht. Außerdem stoppt die Schwellenwertschaltung 33 die Ausgabe des Bestimmungssignals Sb3 zu einem Zeitpunkt Tb2, zu dem die von der Detektionseinheit 16 beim Umschalten der Sub-Primärspule in den Abschaltmodus detektierte Haupt-IC-Kollektorspannung den Spannungsschwellwert Vthb2 erreicht.
Die Bestimmungsschaltung 34 detektiert eine Periode, in der die Ausgabe des Bestimmungssignals Sb3 von der Schwellenwertschaltung 33 andauert, d.h. eine Periode zwischen dem Zeitpunkt Tb1 und dem Zeitpunkt Tb2, um dadurch den Zustand des Sub-Primärstrompfades zu bestimmen. Insbesondere bestimmt die Bestimmungsschaltung 34, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal ist, wenn die Periode detektiert werden kann, und bestimmt, dass der Zustand des Sub-Primärstrompfads anormal ist, wenn die Periode nicht detektiert werden kann.
Wie oben beschrieben, ist die ECU 3 konfiguriert, um die Periode zwischen dem Timing Tb1 und dem Timing Tb2 zu detektieren, um dadurch zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.
Wie oben beschrieben, enthält das Zündsystem gemäß der zweiten Ausführungsform die Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule 11, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, die auf dem Haupt-Primärstrompfad vorgesehen ist. In der zweiten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, in dem die Detektionseinheit 16 konfiguriert ist, die in der Haupt-Primärspule 11 erzeugte Haupt-Primärspannung als den Zustand der Haupt-Primärspule 11 zu detektieren. Auch im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform werden die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform erzielt.
In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall dargestellt, in dem die ECU 3 verwendet wird, um die Funktion der Steuereinheit zu implementieren, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfads normal oder anormal ist, basierend auf dem Zustand der Haupt-Primärspule 11, der von der Detektionseinheit 16 detektiert wird, aber die Konfiguration ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuereinheit unabhängig von der ECU 3 sein. In diesem Fall wird die Funktion der Steuereinheit z. B. durch eine von der ECU 3 unabhängige Verarbeitungsschaltung implementiert. Die Verarbeitungsschaltung, die konfiguriert ist, die Funktion der Steuereinheit zu implementieren, kann eine dedizierte Hardware oder ein Prozessor sein, der konfiguriert ist, ein in einem Speicher gespeichertes Programm auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: Zündspulenvorrichtung,
2: Stromversorgung,
3: ECU,
4: Zündkerze,
11: Haupt-Primärspule,
12: Sub-Primärspule,
13: Sekundärspule,
14: Haupt-IC,
15: Sub-IC,
16: Detektionseinheit,
31: Schwellenwertschaltung,
32: Bestimmungsschaltung,
33: Schwellenwertschaltung,
34: Bestimmungsschaltung,
141: Transistor,
151: Transistor,
161: Stromdetektionswiderstand,
162: Stromdetektionsschaltung,
163: Spannungsdetektionswiderstand,
164: Spannungsdetektionswiderstand,
311: Vergleicher,
331: Vergleicher.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017/183062 A1 [0004]

Claims

Zündsystem, umfassend: eine Haupt-Primärspule, die konfiguriert ist, einen Erregungsmagnetfluss durch Stromzufuhr zu erzeugen, und um einen Entregungsmagnetfluss in einer zu einer Richtung des Erregungsmagnetflusses entgegengesetzten Richtung durch Unterbrechung der Stromzufuhr zu erzeugen; eine Haupt-IC, die konfiguriert ist, einen Haupt-Primärspulenmodus zu schalten, der ein Modus der Haupt-Primärspule zwischen einem Erregungsmodus zum Zuführen eines Stroms zu der Haupt-Primärspule und einem Entregungsmodus zum Unterbrechen der Zufuhr des Stroms zu der Haupt-Primärspule ist; eine Sub-Primärspule, die konfiguriert ist, einen zusätzlichen Magnetfluss in der gleichen Richtung wie die Richtung des Entregungsmagnetflusses durch Stromzufuhr zu erzeugen; eine Sub-IC, die konfiguriert ist, einen Sub-Primärspulen-Modus zu schalten, der ein Modus der Sub-Primärspule zwischen einem Erregungsmodus zum Zuführen eines Stroms zu der Sub-Primärspule und einem Entregungsmodus zum Unterbrechen der Zufuhr des Stroms zu der Sub-Primärspule ist; eine Sekundärspule, die konfiguriert ist, magnetisch mit der Haupt-Primärspule und der Sub-Primärspule zu koppeln, um dadurch Energie zu erzeugen; eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist, einen Zustand der Haupt-Primärspule zu detektieren; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Zustand eines Sub-Primärstrompfades, der ein Strompfad eines durch die Sub-Primärspule fließenden Sub-Primärstroms ist, normal oder anormal ist, basierend auf dem von der Detektionseinheit detektierten Zustand der Haupt-Primärspule.
Zündsystem nach Anspruch 1, wobei die Detektionseinheit konfiguriert ist, als den Zustand der Haupt-Primärspule einen Haupt-Primärstrom zu detektieren, der durch die Haupt-Primärspule fließt.
Zündsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, basierend auf dem von der Detektionseinheit detektierten Haupt-Primärstrom zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird.
Zündsystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, den von der Detektionseinheit detektierten Haupt-Primärstrom, wenn der Sub-Primärspulen-Modus vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, und einen im Voraus eingestellten Stromschwellenwert miteinander zu vergleichen und dann auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.
Zündsystem nach Anspruch 1, wobei die Detektionseinheit konfiguriert ist, als Zustand der Haupt-Primärspule eine Haupt-Primärspannung zu detektieren, die in der Haupt-Primärspule erzeugt wird.
Zündsystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, basierend auf der von der Detektionseinheit detektierten Haupt-Primärspannung zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, wenn der Modus der Sub-Primärspule von dem Entregungsmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird.
Zündsystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, die von der Detektionseinheit detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Entregungsmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, und einen vorab eingestellten Spannungsschwellenwert miteinander zu vergleichen und dann auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.
Zündsystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, basierend auf der von der Detektionseinheit detektierten Haupt-Primärspannung zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist, wenn der Haupt-Primärspulen-Modus vom Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird.
Zündsystem nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, die von der Detektionseinheit detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, und einen vorab eingestellten Spannungsschwellenwert miteinander zu vergleichen und dann auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.
Zündsystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, eine Zeitspanne zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die von der Detektionseinheit detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Entregungsmodus in den Erregungsmodus umgeschaltet wird, einen im Voraus eingestellten ersten Spannungsschwellenwert erreicht, und einem Zeitpunkt, zu dem die von der Detektionseinheit detektierte Haupt-Primärspannung, wenn der Sub-Primärspulen-Modus von dem Erregungsmodus in den Entregungsmodus umgeschaltet wird, einen im Voraus eingestellten zweiten Spannungsschwellenwert erreicht, zu detektieren um dadurch zu bestimmen, ob der Zustand des Sub-Primärstrompfades normal oder anormal ist.