DE3200398A1

DE3200398A1 - Verfahren und vorrichtung zur zuendung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3200398A1
Application number: DE19823200398
Authority: DE
Inventors: Kyugo Ing. Yokosuka City Hamai; Ryuzaburo Ing. Yokohama City Inoue; Yasuhiko Ing. Kamakura City Nakagawa; Meroji Ing. Yokosuka City Nakai
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1982-07-22
Also published as: US4442821A; JPS57116164A

Description

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1 ■ Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Zündung einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Zündung einer Brennkraftmaschine und insbesondere darauf, den Start eines kalten Motors zu erleichtern.

Sowohl bei Motoren, die nach dem Otto-Verfahren, wie auch bei solchen, die nach dem Diesel-Verfahren arbeiten, ist es übliche Praxis, zu versuchen, die Verbrennung in deren Brennkammern einmal pro Arbeitstakt des Motors, d.h. einmal pro Kompressionshub des Motors, ohne Rücksicht auf die verschiedenartigen Betriebsparameter einzuleiten. Die gleiche Praxis wird auch bei Dieselmotoren angewendet, bei denen eine Selbstzündung darauf abgestellt ist, nur einmal pro Arbeitstakt aufzutreten. Selbst bei Dieselmotoren, bei denen die Glühkerze durch ein Plasma-Zündsystem ersetzt worden ist, um den Zündverzug, zu dem während des Startens und Leerlaufs die Neigung besteht, auszuschalten, wird nur eine Erregung pro Arbeitstakt ausgeführt.

Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß beispielsweise im Fall von Ottomotoren, wenn die Temperatur des Motors besonders niedrig ist, Brennstoff, der entweder von einem Vergaser oder einer Brennstoffeinspritzvorrichtung zugeführt wurde, schlecht zerstäubt wird, was zum Ergebnis hat, daß das Luft/Brennstoff-Gemisch in der unmittelbaren Nachbarschaft der Zündkerze die Neigung hat, mager zu sein, wodurch eine Zündung der Luft/Brennstoff-Füllung gehemmt wird. Wenn bei Dieselmotoren die Temperatur niedrig ist, prägt sich dieses Problem noch stärker aus, und es besteht die Neigung, daß eine Verbrennung überhaupt nicht stattfindet, selbst wenn ein Plasma-Zündsystem zur Anwendung kommt. Diese

Kaltstart-Probleme v/erden noch verstärkt, wenn Brennstoffe, wie Alkohol oder "Gasohol" (eine Mischung au? Gasolin und Alkohol) in Ottomotoren oder Diesekraftstoffe mit einer niedrigen Zetanzahl zum Zweck der Verminderung der Kraftstoffkosten verwendet werden.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Zündverfahren anzugeben, durch das der Kaltstart einer Brennkraftmaschine verbessert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Plasma-Zündung anzuwenden, um das vorerwähnte Verfahren im Fall von Motoren, die nach dem Diesel-Prinzip arbeiten, durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren angegeben, durch das die Kaltstartleistung von Motoren, insbesondere solchen, die Alkoholbrennstoffe oder Brennstoffe mit niedriger Zetanzahl verwenden, verbessert wird, indem eine Mehrzahl von Funkenzündungen oder Erregungen pro Arbeitstakt anstelle einer einzigen üblichen Erregung herbeigeführt wird, um die Wahrscheinlichkeit, eine Verbrennung eines Luft/Brennstoff-Gemisches erfolgreich einzuleiten und herbeizuführen, in hohem Maße gesteigert wird. Ferner ist bei diesem Verfahren vorgesehen, die Anzahl der Erregungen auf Eins zurückzuführen,

25nachdem der Motor sich ausreichend erwärmt hat. Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wer-

den anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1A bis 1C in ihrer Zusammenschau ein Blockschaltbild eines Plasma-Zündsystems für einen^-Zylinder-Dieselmotor als erste Ausführungsform gemäß der Erfindung;

1 Fig. 2 ein Zeitdiagramm für die Arbeitsweise des Plasma-Zündsystems von Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild für ein Beispiel eines Schalter-Stromkreises aus dem System von Fig. 1;

Fig. 4 Wellenformen der Triggersignale und der Entladecharakteristik der Kondensatoren aus dem System von Fig. 1;
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Fig. 5 ein Teil-Blockschaltbild eines Pl.asma-Zündsystems in einer zweiten, der ersten Ausführungsform ähnlichen Ausbildung;

Fig. 6 ein Teil-Blockschaltbild eines Zündsystems für einen Ottomotor als dritte Ausführungsform gem. der Erfindung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines voll transistorierten Zündsystems für einen Ottomotor als vierte Ausführungsform gem. der Erfindung.

Die im Blockschaltbild von Fig. 1 gezeigte Plasma-Zündvorrichtung 1 für einen 4-Zylinder-Dieselmotor enthält eine Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 2, die in Fig. 1A und IB von einer strichpunktierten-Linie umschlossen ist, Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 3 bis 6, einen Spannungsregelkreis 7, der in Fig. 1A von einer gestrichelten Linie umschlossen ist, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Inverter (DC-

DC-Inverter) 8, einen Spannungsgleichhalter 9, ein Netzschaltrelais 10, einen Netzschalter 11, einen Plasma-Zündschalter 12 und eine elektrische Stromquelle in Form einer Batterie 29.

° Die Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 2 enthält einmeine

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Schwingung zeitweise aussetzenden Kreis (intermittierenden Schwingkreis) 13, einen Zündzeitpunktbestirnmungskreis 14, Signalerzeuger 15 bis 18 sowie einen Zündmodus-Schaltstromkreis 20, der xu Fig. 1B von einer gestrichelten Linie umschlossen ist und Schalterstromkreise 21 bis. 24 sowie Impulsgeber 25 bis 28 aufweist.

Der Zündenergie-Speicher- und Entladekreis 3 enthält einen Kondensator 3a zur Speicherung der Zündenergie, einen Thyristor 3b zur Steuerung der Entladung der Zündenergie, eine Induktivität 3c und ein Relais 3d, dessen Kontakte normalerweise geschlossen sind, um den Kondensator 3a kurzzuschliessen, wenn die Plasma-Zündvorrichtung nicht betrieben wird.

Die weiteren Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 4 bis 6 sind in der gleichen Weise aufgebaut wie der Zündenergie-Speicher- und Entladekreis 3, weshalb eine weitere Erläuterung unterbleibt.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Plasma-Zündvorrichtung 1 erläutert.

Zuerst wird durch Betätigung des (nicht gezeigten) Anlasserschalters der Netzschalter 11 angeschaltet. Hierauf wird der Plasma-Zündschalter 12 angeschaltet, um eine Relaisspule des Netzschaltrelais zu erregen. Das hat zum Ergebnis, daß die Netzspannung von der Batterie 29 dem DC-DC-Inverter 8 zugeführt wird, der eine Hochspannung an seinem Ausgangsanschluß erzeugt, die den Zündenergie-Speicher- und Entlade-

™ kreisen 3 bis 6 zugeführt und in den darin befindlichen Kondensatoren 3a usw. gespeichert wird. Um die Ausgangs- ■ spannung des DC-DC-Inverters 8 zu regeln und diese Kondensatoren genau mit einer vorbestimmten Energiemenge zu laden, wird der Betrieb des DC-DC-Inverters 8 durch den Spannungsregelkreis 7 gesteuert. Wie gezeigt ist, hat der

1 Spannungsregelkreis 7 einen Vergleicher 7a, der einen dividierten Wert der Ausgangs-Hochspannung des DC-DC-Inverters 8 mit einer von einer Metzspannung vom Spannungsgleichhalter 9 abgeleiteten Bezugsspannung vergleicht. Der Vergleieher 7a erzeugt einen Ausgang, wenn die dividierte Ausgangsspannung des DC-DC-Inverters 8 höher wird als der Bezugspegel, und ein dem DC-DC-Inverter 8 eingegliederter Oszillationskreis wird durch dieses Ausgangssignal des Vergleichers 7a stillgesetzt.
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Die in dem Kondensator 3a des Zündenergie-Speicher- und Entladekreises gespeicherte Energie wird in die Plasma-Zündkerze 30 über die Induktivität 3c und das Hochspannungskabel 3β entladen, wenn der Thyristor 3b durch ein von der Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 2, deren Arbeitsweise anschließend erläutert werden wird, erzeugtes Steuersignal getriggert wird.

Auf diese Weise werden wiederum die Plasma-Zündkerzen 30 bis 33 durch die Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 3 bis 6 erregt, so daß die Plasma-Zündung zu einem optimalen Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Zündfolge stattfindet.

in der Zündzeitpunkt-Steuerschaltung 2 empfängt der Zündzeitpunktbestimmungskreis 14 ein Zündzeitpunktsignal A mit einer Folgefrequenz, die einer Umdrehung der Motorkurbelwelle um 18O° entspricht, und ein Motor-Arbeitstaktsignal B mit einer Folgefrequenz, die einer Umdrehung der Motorkurbelwelle von 720° im Fall des 4-Zylinder-Motors, wie in Fig. 2 angegeben ist, entspricht.

Das Zündzeitpunktsignal kann von einem Steuersignal für ein Brennstoff-Einspritzventil abgeleitet werden, und das Motor-

Arbeitstaktsignal B wird beispielsweise durch einen Kurbelwellen-Stellungsfühler mit einer an einer Welle, z.B. einer

!Nockenwelle, befestigten Scheibe, die sich um 180 bei einer Umdrehung der Kurbelwelle dreht, und mit einem elektromagnetischen Abtaster, der die Winkelstellung der Scheibe abfühlt, erzeugt.

Der Zündzeitpunktbestimmungskreis 14 enthält beispielsweise einen Ringzähler, der alternativ durch ein Schieberegister od. dgl. ersetzt werden kann, welcher von einem durch einen (nicht gezeigten) monostabilen Multivibrator an. jeder nachlaufenden Kante des Signals B erzeugten Impuls H zurückge-, setzt wird. Dieser Ringzähler gibt Signale D bis G bei jeder vierten Vorderflanke des Zündzeitpunktsignals A aus, und zwar in einer Weise wobei jedes Signal aufeinanderfolgend einen hohen Pegel für eine Periode annimmt, die zwisehen zwei Hinterflanken des Signals A festgelegt ist, worauf das erstgenannte Signal auf einen niedrigen Pegel abfällt. Das heißt mit anderen Worten, wenn das Signal D auf einen niedrigen Pegel abfällt, so nimmt das Signal E einen hohen Pegel an, bis an der nächsten Vorderflanke das Signal

2θΕ auf einen niedrigen Pegel abfällt und das Signal F einen hohen Pegel annimmt. Wenn nachfolgend das Signal F auf einen niedrigen Pegel abfällt, so nimmt das Signal G bis zur nächsten Vorderflanke einen hohen Pegel an, an welcher das Signal D wieder einen hohen Pegel annimmt. Diese Signale D

25bis G werden jeweils an die Triggersignalerzeuger 15 bis 18 angelegt, die erste Triggersignale Td bis Tg für das Triggern das Thyristoren 3b und dgl. synchron mit der Vorderflanke der Signale D bis G erzeugen.

e ersten, von den Triggersignalerzeugern 15 bis 18 gelieferten Triggersignale Td bis Tg werden dann dem Zündmodus-Schaltstromkreis 20 übertragen, wo entweder ein erster Zündmodus oder ein zweiter Zündmodus aus diesen beiden Möglichkeiten ausgewählt wird. Im ersten Zündmodus wird eine einzige Erregung der Plasma-Zündkerze während der Zündzeit bewirkt. Im zweiten Zündmodus findet eine mehrfache Erregung

1 in Übereinstimmung mit einem Satz von zweiten Triggersignalen, welche gleichzeitig mit den ersten Triggersignalen erzeugt werden, statt.

5 Der Zündmodus-Schaltstrornkreis 20 enthält eine Mehrzahl von Schalterstromkreisen 21 bis 24 und eine Mehrzahl von Impulsgebern 25 bis 28 die jeweils miteinander verbunden sind. Jeder Schalterstromkreis 21 bis 24 empfängt das erste Triggersignal Td bis Tg und ein Signal C, das für die Motor-Kühlmitteltemperatur kennzeichnend ist. Wie die Fig. 3 zeigt, enthält der Schalterstromkreis 21 einen Vergleicher 34, der das Motor-Kühlmitteltemperatursignal C von einem mit dem Kühlmantel des Motors .verbundenen Temperaturfühler mit einem vorgegebenen Bezugssignal V „ vergleicht, welches

15von einem Spannungsgleichhalter 19, der mit der Batterie 29 über den Netzschalter 11 verbunden ist, zugeführt wird.

Wenn das Kühlmitteltemperatursignal C kleiner ist als das Bezugssignal V „, dann gibt der Schalterstromkreis unmittel-

20bar das erste .Triggersignal Td an seinem ersten Ausgangsanschluß Y ab. Wenn gegensätzlich hierzu das Motor-Kühlmitteltemperatursignal C dem Bezugssignal V _f gleich oder größer als dieses ist, so gibt der Schalterstromkreis 21 das erste Triggersignal Td an seinem zweiten Ausgangsanschluß

25χ ab.

An jedem zweiten Ausgangsanschluß X der Schalterstromkreise . 21 bis 24 ist jeweils ein Impulsgeber 25 bis 28 angeschlossen, der nach Empfang des ersten Triggersignals Td bis Tg ™von dem Schalterstromkreis 21 bis 24 eine Impulsfolge mit fünf Impulsen als das zweite Triggersignal erzeugt.

Jeder der Impulse des zweiten Triggersignals hat eine Amplitude, die derjenigen der ersten Triggersignale Td bis Tg gleich ist und ihre Folgefrequenz ist gleich dem minimalen

β' ο Z υ· ;! -ζ; J

Verzögerungswinkel, der bei der maximalen Motordrehzahl auftritt.

Die ersten Ausgangsanschlüsse Y der Schalterstromkreise 21 bis 24 und die Ausgangsanschlüsse der Impulsgeber 25 bis 28 sind jeweils an Ausgangsanschlüsse I bis IV dieses Zündmodus-Schaltstromkreises 20 über zwischengeschaltete Dioden angeschlossen.

Somit wählt der.Zündmodus-Schaltstromkreis 20 aus dem ersten und zweiten Zündmodus einen aus und gibt nach Wahl eines der ersten und zweiten Triggersignale in Übereinstimmung mit dem Betrieb der Schalterstromkreise 21 bis 24 ab.

Jeder der jeweiligen Thyristoren 3b bis 6b der Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 3 bis 6, von denen nur der Thyristor 3b gezeigt ist, wird durch ein Ausgangssignal des Zündmodus-Schaltstromkreises 20 getriggert, d.h. von einem ^zu der ersten bzw. zweiten Triggersignale, um seinerseits wieder zu bewirken, daß die in den jeweiligen Kondensatoren 3a bis 6a, von denen nur der Kondensator 3a gezeigt ist, gespeicherte Energie einer der jeweiligen Zündkerzen 30 bis

33 zugeführt wird.
25

Damit wird in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Zündmodus-Schaltstromkreises 20 jede der Plasma-Zündkerzen innerhalb eines vorbestimmten Wertes der Kurbelwellenumdrehung 5 mal erregt, um zweifelsfrei sicherzustellen, daß die Luft/Brenn-

stoff-Füllung in der Brennkammer gezündet wird. Wenn der Motor sich ausreichend erwärmt hat, so wird das Zündsystem auf den normalen Betrieb mit Einfacherregung zurückgeführt.

Um zusätzlich die Thyristoren 3b usw. nach jedem Triggern

abzuschalten, ist der intermittierende Schwingkreis 13 vorgesehen, der die Ausgangssignale von dem Zündmodus-

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Schaltstromkreis 20 empfängt, d.h. eines der ersten und zweiten Triggersignale, um den Betrieb des Oszillators DC-DC-Inverter 8 zu unterbrechen, wodurch wiederum das Laden der Kondensatoren der Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 3 bis 6 unterbrochen wird, um jeden der Thyristoren abzuschalten.

Hiernach wird der obige Vorgang wiederholt.

Die Ladecharakteristik des Kondensators der Zündenergie-Speicher- und Entladekreise 3 bis 6 ist in Fig. 4 gezeigt.

Auf diese Weise stellt die Zündvorrichtung ein glattes, störungsfreies Starten des Motors auch bei einem Brennstoff mit niedrigen Zetanwert, ohne daß ein Zündausfall oder eine Fehlzündung hervorgerufen wird, mit Hilfe einer mehrfachen Erregung der Plasma-Zündkerzen sicher.

Zusätzlich kann die obige Ausführungsform derart abgeändert werden, daß, wenn das Motorkühlwasser aufgewärmt ist, der Motorbetrieb auf einen Selbstzündungszustand umgeschaltet wird, anstatt eine einmalige Zündung pro Arbeitstakt wie im obigen Fall zu bewirken. In diesem Fall wird die Zündung unterbrochen, indem die Stromzufuhr, beispielsweise zum DC-DC-Inverter 8 mittels einer Schalteinrichtung, z.B. einem in Abhängigkeit von den Schalterstromkreisen 21 bis 24 arbeitenden Relais, abgesperrt wird.

Es wird nun auf die zweite, in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, die eine Plasma-Zündvorrichtung mit hoher Energie zeigt, welche sowohl für Diesel- als auch Ottomotoren verwendet werden kann.

In Fig. 5 sind Teile der Schaltung, die den gleichen Schal-

tungsaufbau wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.

Q ry ρ _n -< .-, Q

O L U ■„- J J Ö

haben, nicht gezeigt und nicht erläutert, da deren Arbeitsweise die gleiche ist wie die entsprechend der Schaltungsteile aus dem ersten Ausführungsbeispiel.

Diese Hochenergie-Plasma-Zündvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kondensatoren 44 bis 47 gespeicherte elektrische Energie in Primärwicklungen 52a bis 55a von Zündspulen 52 bis 55 eingeführt wird, anstelle unmittelbar die Zündkerzen zu erregen. Ferner ist jeweils ein Kondensator 60 bis 63 vorgesehen, der eine Kapazität von etwa 1/4 derjenigen der Kondensatoren 44 bis 47 hat, und diese Kondensatoren liegen in Reihe mit den Primärwicklungen der Zündspulen 52 bis 55.

Auf diese Weise wird eine in einer Sekundärwicklung 52b

bis 55b der Zündspulen 52 bis 55 erzeugte Spannung mit

einem hohen Wert dann den Plasma-Zündkerzen 56 bis 59 zugeführt .

Die Ausführungsform von Fig. 5 ist ferner durch die Anwendung von Zündmodus-Schaltstromkreisen 40 bis 43, die etwas unterschiedlich zu den Schaltstromkreisen 20 bis des ersten Ausführungsbeispiels sind, gekennzeichnet.

Wie gezeigt ist, enthält der Zündmodus-Schaltstromkreis 40 eine erste Schalteinrichtung 40a und eine zweite Schalteinrichtung 40b, auf deren Arbeitsweise noch eingegangen werden wird.

Die erste Schalteinrichtung 40a ist in der gleichen Weise aufgebaut, wie die Schalterstromkreis 21 bis 24 von Fig.1 und gibt das erste Triggersignal Td vom Triggersignalerzeuger 15 an einem zweiten Ausgangsanschluß X.. ab, wenn das Kühlmitteltemperatursignal C vom Temperaturfühler

kleiner ist als das erste Bezugssignal V _f1, das dem Bezugssignal V _f der vorherigen Ausführungsform gleichartig ist.

Die erste Schalteinrichtung 40a gibt dann das erste Triggersignal Td an einem ersten Ausgangsanschluß Y- ab, wenn das Temperatursignal C gleich dem Signal V _f1 oder größer als dieses Signal ist.

Die zweite Schalteinrichtung 40b ist im wesentlichen in der gleichen Weise aufgebaut wie die erste Schalteinrichtung 40a, sie empfängt jedoch ein Spannungssignal TV, das durch eine -Frequenz/Spannungs-Umwandlung des Motordrehzahl signals'T vom Kurbelwellenstellungsfühler an einer integrierten Schaltung 40c erzeugt wird, und sie empfängt auch ein zweites Bezugssignal ^_ref2^{? das von einer} (nicht gezeigten) Bezugssignal-Erzeugerschaltung geliefert wird. Bei einem Zustand, wobei das erste Triggersignal Td am zweiten Ausgangsanschluß Y₁ der ersten Schalteinrichtung 40a geliefert wird, gibt die zweite Schalteinrichtung 40b am zweiten Ausgangsanschluß Xp das Triggersignal Td vom Ausgangsanschluß Y- der ersten Schalteinrichtung 40a ab_r wenn das Spannungssignal TV kleiner ist als das zweite Bezugssignal V_Γβ<·ρ' ^{und sie} Sibt das erste Triggersignal Td an einem ersten Ausgangsanschluß Y_? ab, wenn das Ausgangsspannungssignal TV dem zweiten Bezugsspannungssignal V ef2 gleich oder größer als dieses ist.

Die zweiten Ausgangsanschlüsse X. und X₂ der ersten und zweiten Schalteinrichtung 40a bzw. 40b sind an einen Impulsgeber 40d, der den Impulsgebern 25 bis 28 von Fig. 1 gleichartig ist, über zwischengeschaltete Dioden angeschlossen. Wenn das erste Triggersignal Td von einem der zweiten Ausgangsanschlüsse X₁ und Xp ausgegeben wird, erzeugt der Impulsgeber 40d ein zweites Triggersignal mit fünf Impulsen (das also dem zweiten Triggersignal der Impulsgeber 25 bis 28 von Fig. 1 gleich ist), und das erste Triggersignal vom ersten Ausgang Yp der zweiten Schaltein-

richtung 40 sowie das zweite Triggersignal vom Impulsgeber 4Od werden als ein Triggersignal S₁ abgegeben.

Der oben erläuterte logische Zustand wird in der folgenden Tabelle aufgezeigt.

Tabelle

Kühlmittel temperatur	niedrig *«W**	niedrig *«W**	hoch «SW	hoch *«W**
Motordreh zahl	niedrig ^(TV^ref2⁾	hoch *^(TVW**	niedrig (Tv<v_ref2)	hoch ^(T^^Vref2>
Impulsanzahl des Trigger signals	5	5	5	1

Die Zündmodus-Schaltstromkreise 41 bis 43 sind in gleicher Weise aufgebaut, wie der Schaltstromkreis 40 und erzeugen

inssofern jeweils die Triggersignale

bis S₁, entspre

chend der in der obigen Tabelle angegebenen Logik.

Demzufolge werden die Thyristoren 48 bis 51 durch das Triggersignal von den Schaltstromkreisen 40 bis 43 getriggert. Ferner wird bei dieser Ausführungsform jede Zündkerze 5 mal pro einem Arbeitstakt unter der Bedingung, daß die Kühlmitteltemperatur niedriger ist als ein vorbestimmter Wert oder daß die Kühlmitteltemperatur höher als der Bezugspegel und die Motordrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Bezugswert ist, erregt.

Diese Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Zündvorrichtung bei einem nach dem Otto-Verfahren arbeitenden Motor angewendet werden kann, weil eine Zünd-Hochspannung durch die Zündspulen erzeugt wird. Damit wird es möglich, den Motor mit Gasohol-Brennstoff bei einer verbesserten Startleistung zu betreiben.

Bei der dritten Ausführungsform von Fig. 6 sind die den Fig. 1 bis 5 entsprechenden Schaltungsteile mit gleichen Bezugszahlen gezeichnet, und es sind nur solche Schaltungsteile dargestellt, die einen zu Fig. 1 unterschiedlichen Aufbau haben.

Diese dritte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß Plasma-Zündkerzen 56 bis 59 zusätzlich zu herkömmlichen Zündkerzen 68 bis 71 zur Anwendung kommen, wodurch eine Zündvorrichtung geschaffen wird, in der die Plasma-Zündung 5 mal pro Arbeitstakt während einer vorbestimmten ' Zeitspanne nach dem Motorstart (bestimmt in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltemperatur und der Motordrehzahl wie im vorherigen Beispiel) auftritt, wobei weiter eine einzige Plasma-Zündung pro Arbeitstakt während mittlerem Motorbetrieb einschließlich Leerlauf auftritt und wobei eine einzige normale Funkenzündung einmal pro Arbeitstakt, wenn der Motor bei höherer Drehzahl arbeitet, auftritt.

Im einzelnen wird der Betrieb der Plasma-Zündvorrichtung eingeleitet, wenn ein Relais 65 durch Betätigung des Zündschalters 64 angeschaltet wird. Damit wird die Netzspannung dem DC-DC-Inverter 8 zugeführt. Der Thyristor des jeweiligen Zündenergie-Speicher- und Entladekreises wird durch die Triggersignale S₁ bis Sj, vom Zündmodus-Schaltstromkreis (entsprechend den Triggersignalen S., bis Sj, von den Zündmodus-Schaltstromkreisen 40 bis 43) getriggert, wodurch als Folge bewirkt wird, daß die Plasma-Zündung 5 mal pro Arbeitstakt erfolgt, wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist oder wenn die Motordrehzahl gering sowie die Kühlmitteltemperatur hoch ist, und daß die Plasma-Zündung einmal pro Arbeitstakt auftritt, wenn die Motordrehzahl und damit die Kühlmitteltemperatur ansteigt.

Da ferner die Frequenz des Triggersignals S₁ bis S^ proportional der Motorbetriebsdrehzahl ist, wird ein Span-

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nungssignal U~, das der Motordrehzahl proportional ist, an einem Integrator 66 erzeugt, und zwar durch Integration der Triggersignale S. bis S₁^.

Das Ausgangssignal des Integrators 66 wird von einem Vergleicher 67 mit einem vorbestimmten Bezugssignal V _f-,, das dem Betrieb mit hoher Motordrehzahl entspricht, verglichen .

Wenn ein Ausgangssignal S des Vergleichers 67 auf einen niedrigen Pegel zurückgeführt wird, d.h. auf einen Null-Pegel (U™ V _efo)> so wird die Energiezufuhr DC-DC-Inverter unterbrochen, wodurch das Arbeiten der Plasma-Zündvorrichtung beendet wird, und es wird der Schalterstromkreis 74 durch den niedrigen Pegel des Vergleicherausgangs S angeschaltet. Der Schalterstromkreis 74 löst das Arbeiten eines voll transistorierten Zündsystems aus, das einen Ignitor 76, der das Zündzeitpunktsignal A empfängt, einen Leistungstransistor 75 für den Schaltbetrieb, eine Zündspule 73, einen Verteiler 72 usw. enthält, und das eine normale Funkenzündung pro Arbeitstakt bewirkt.

Bei dieser Ausbildungsform wird die im vorher erläuterten Fall die gleiche Wirkung bezüglich der Verbesserung der Motorstartleistung erreicht.

Ferner kann die Vorrichtung von Fig. 6 derart abgewandelt werden, daß die normale Funkenzündung einmal pro Arbeitstakt während des gesamten Motorbetriebs zusätzlich zum Arbeiten der Plasma-Zündung in der erläuterten Weise erfolgt. In diesem Fall ist der Schalterstromkreis 74 nicht notwendig.

In Fig. 7 ist als vierte Ausführungsform ein voll tran-^OJ sistoriertes, einem Ottomotor zugeordnetes Zündsystem gezeigt, wobei entsprechende Schaltungsteile mit gleichen

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Bezugszahlen wie in Fig. 6 bezeichnet sind.

Das System enthält einen Zündzeitpunkt-(Zündmodus-)Schaltstromkreis 77, der durch Kombination der Schalterstromkreise 21 bis 24 und der Impulsgeber 25 bis 28 von Fig. oder durch einen den Zündmodus-Schaltstromkreisen 40 bis 43 von Fig. 5 gleichartigen Schaltstromkreis gebildet sein kann.

In jedem Fall wird ein Triggersignal, das fünf Impulse auf der Basis des optimalen, vom Ignitor 76 erzeugten Zündzeitpunktsignals enthält, der Basis des Leistungstransistors 75 zugeführt, und es wird die Anzahl der Erregungen pro Arbeitstakt mit den Betriebsbedingungen des Motors verändert, d.h., jede der Zündkerzen 68 bis 71 wird pro Arbeitstakt während der Kaltstartperiode mehrmals erregt, während eine einmalige Erregung erfolgt, nachdem der Motor ausreichend erwärmt ist.

Mit dieser Ausführungsform wird die gleiche Wirkung bezüglich einer wirksamen Verbrennung wie im vorher erläuterten Beispiels erreicht.

Bei der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurde für den Kaltstartbetrieb von einer fünfmaligen Zündung pro Arbeitstakt ausgegangen, jedoch kann die Zahl der Erregungen der Zündkerzen nach Wunsch auf jede Anzahl größer als zweimal festgelegt werden.

Aus der obigen Erläuterung wird klar, daß gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Zündungen während des Kaltstartbetriebs des Motors bewirkt wird, um die Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Einleiten der Verbrennung eines Luft/Brennstoff-Gemischs zu erhöhen, wodurch wiede-

°° rum die Startleistung des Motors verbessert wird, und was einen Brennstoff geringerer Güte, der eine niedrige

1 Verdampfungscharakteristik hat, ohne das Hervorrufen von Problemen verwendbar werden läßt.

Ferner werden durch den Einsatz der Plasma-Zündvorrichtung 5 die Startleistung des Motors und der Brennstoffverbrauch während des Betriebs bei mittlerer Drehzahl sowie die Emissionskennwerte in hohem Maße verbessert.

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

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PATENTANWÄLTE

Ν PATENT ATTORNEYS

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DR H KINKELDEV. o»tην»

DR W. STOCKMAIR. D^LiNa₁AE

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07-01.82

P 16 969-505/W

20 Nissan Motor Co., Ltd. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City Japan

25 Verfahren und Vorrichtung zur Zündung einer Brennkraftmaschine

Patentansprüche

\1.\Verfahren zur Zündung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch Erfassen eines Kaltstartbetriebs des Motors, durch Erzeugen einer Mehrzahl von Zündungen pro Arbeitstakt während des erfaßten Kaltstartbetriebs und durch Erzeugen einer einzelnen Zündung sowie einer Selbstzündung während des Dauerbetriebs des

Motors.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkraftmaschine ein nach dem Otto-Prinzip arbeitender Motor mit einer Plasma-Zündvorrichtung ist, die den Zündvorgang ausführt, und daß der Motordauerbetrieb ein solcher mit niedriger Drehzahl einschließlich des Leerlaufs ist.

103. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Motordauerbetrieb ein solcher mit hoher Motordrehzahl ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das Erfassen des Kaltstartbetriebs wenigstens das Erfassen der Kühlmitteltemperatur oder der Drehzahl des Motors umfaßt.

5. Verfahren zur Zündung einer Brennkraftmaschine mit einer Zündenergiequelle und mit Zündkerzen, gekennzeichnet durch Erfassen eines Motor-Kaltstartbetriebs, durch Erzeugen eines Basis-Zündzeitpunktsignals (D bis G), durch Erzeugen eines ersten Zündsteuersignals (T, bis T ) einschließlich eines einzelnen Triggersignals synchron mit dem Basis-Zündzeitpunktsignal, durch Erzeugen eines zweiten Zündsteuersignals einschließlich einer Mehrzahl von Triggersignalen synchron mit dem Basis-Zündzeitpunktsignal, durch Auswahl eines der ersten sowie zweiten Zündsteuersignale in Übereinstimmung mit einem erfaßten Motor-Kaltstartbetrieb und durch Abgeben einer Zündenergie von der Zündenergiequelle (8) zu den Zündkerzen (30 bis 33) in Übereinstimmung mit dem aus dem ersten bzw. zweiten Zündsteuersignal ausgewählten Triggersignal.

16. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Erfassen des Motor-Kaltstartbetriebs das Feststellen der Motortemperatur zur Erzeugung eines Motortemperatursignals (C) -umfaßt und daß das Auswählen der Zündsteuersignale einen Vergleich des Motortemperatursignals (C) mit einem eine vorbestimmte Motortemperatur kennzeichnenden Bezugspegel (V_ref)j die Wahl des zweiten Zündsteuersignals, wenn das Motortemperatursignal (C) niedriger als der Bezugspegel (V f) ist, und die Wahl des ersten Zündsteuersignals, wenn das Motortemperatursignal (C) dem Bezugspegel (V f) gleich oder größer als dieser ist, umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß das Erfassen des Motor-Kaltstartbetriebs das Feststellen der Motortemperatur zur Erzeugung eines Motortemperatursignals (C) sowie das Feststellen der Motordrehzahl zur Erzeugung eines Drehzahlsignals (TV) umfaßt und daß das Auswählen der Zündsteuersignale die Erzeugung eines ersten, eine vorbestimmte Motortemperatur kennzeichnenden Bezugssignals (V f..) , die Erzeugung eines zweiten, eine vorbestimmte Motordrehzahl kennzeichnenden Bezugssignals (V f₂) > ^dle Wahl des zweiten Steuersignals, wenn das Motortemperatursignal

(C) kleiner als der erste Bezugspegel (V --,) oder wenn das Motortemperatursignal gleich dem oder größer als der erste Bezugspegel ist, während das Motordrehzahlsignal (TV) niedriger als der zweite Bezugspegel ^_refo^ ist, sowie die Wahl des ersten Zündsteuersignals, wenn das

^" Motortemperatursignal (C) gleich dem oder größer als der erste Bezugspegel (V _f1) und das Motordrehzahlsignal (TV) gleich dem oder größer als der zweite Bezugspegel (V f₂) ist, umfaßt..

8. Vorrichtung zur Zündung einer Brennkraftmaschine mit

einer Zündquelle und Zündkerzen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen eines Kaltstart-Motorbetriebs, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Basis-Zündzeitpunktsignals (D bis G), durch Einrichtungen (15 bis 18) zur Erzeugung eines ersten Zündsteuersignals (T. bis T ) einschließlich eines

ag.

einzelnen Triggersignals pro Arbeitstakt synchron mit dem Basis-Zündzeitpunktsignal, durch Einrichtungen (25 bis 28) zur Erzeugung eines zweiten Zündsteuersignals einschließlieh einer Mehrzahl von Triggersignalen pro Arbeitstakt synchron mit dem Basis-Zündzeitpunktsignal, durch Einrichtungen (21 bis 2^l\, 40a, 40b) zur Auswahl eines der ersten und zweiten Zündsteuersignale in Übereinstimmung mit einem erfaßten Kaltstartbetrieb und durch Einrichtungen (3 bis 6) zur Abgabe einer Zündenergie von der Zündenergiequelle (8) zu den Zündkerzen (30 bis 33) in Übereinstimmung mit dem Triggersignal des ausgewählten ersten oder zweiten Zündsteuersignals.

209. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Erfassen eines Kaltstart-Motorbetriebs einen Motortemperaturfühler umfaßt, der ein Motortemperatursignal (C) abgibt, und daß die Einrichtungen zur Auswahl des Zündsteuersignals ein das Motortemperatursignal (C) mit einem eine vorbestimmte Motortemperatur kennzeichnenden Bezugspegel (V_ref.) vergleichendes Glied und Glieder zur Auswahl des zweiten Zündsteuersignals, wenn das Motortemperatursignal (C) niedriger als der Bezugspegel (V „) ist, sowie zur Auswahl des ersten Zündsteuersignals, wenn das Motortemperatursignal (C) gleich dem oder größer als der erste Bezugspegel (V ~) ist, umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einrichtung zum Erfassen eines

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Kaltstart-Motorbetriebs einen Motortemperaturfühler, der ein Motortemperatursignal (C) abgibt, sowie einen Motordrehzahlfühler der ein Motordrehzahlsignal (TV) abgibt, umfaßt und daio die Einrichtungen zur Auswahl des Zünd-Steuersignals ein ein erstes, eine vorbestimmte Motortemperatur kennzeichnendes Bezugssignal (V „.) erzeugen des Glied, ein ein zweites, eine vorbestimmte Motordrehzahl kennzeichnendes Bezugssignal (V „~) erzeugendes Glied sowie eine Einrichtung zur Auswahl des zweiten Zündsteuersignals, wenn das Motortemperatursignal (C) geringer als der erste Bezugspegel (V „..) oder wenn das Motortemperatursignal gleich dem oder größer als der erste Bezugspegel ist, während das Motordrehzahlsignal (TV) niedriger als der zweite Bezugspegel ^_ν&?ο) ist,

und zur Auswahl des ersten Steuersignals, wenn das Motor temperatursignal (C) gleich dem oder größer als erste Bezugssignal (V „.) und das Motordrehzahlsignal (TV) gleich dem oder größer als der zweite Bezugspegel (V _f2

ist, umfassen.
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