DE3805594A1 - Elektronische zuendvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung vom elektroni­ schen Verteilertyp für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen.

Zündvorrichtungen für Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt. JP-60-20 667-A1 ist eine elektronische Zündvor­ richtung zu entnehmen, bei der eine Gegenkopplungsschal­ tung mit einer Stromerfassungseinrichtung zur Steuerung des Stroms in einer Schalteinrichtung herangezogen wird, welche die Unterbrechung des Primärstroms einer Zündspule steuert. Für die Anwendung dieses Zündvorrichtungstyps für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen wurde empfohlen, einen Teil der Vorrichtung gemeinsam zu verwenden, um so eine mehrfache Ausbildung der Einzelsysteme zu vermeiden und die resultierenden Gestehungskosten zu senken. Bei her­ kömmlichen Zündvorrichtungen für Zweizylinder-Brennkraft­ maschinen wurden ein der Stromerfassung dienender Wider­ stand sowie eine Rückführungsschaltung o. dgl. zur Steuerung des Stroms von zwei Schalttransistoren heran­ gezogen.

Aus JP-60-2 09 668-A1 ist ferner eine Zündvorrichtung für Vier- bzw. Achtzylinder-Brennkraftmaschinen bekannt, die vier Leistungstransistoren zur Steuerung des Primärstroms der Zündspule aufweist, wobei die vier Leistungstransi­ storen mit einer gemeinsamen Stromerfassungsschaltung und einer gemeinsamen Rückführungsschaltung versehen sind.

Bei der obenerwähnten herkömmlichen Zündvorrichtung tritt allerdings das große Problem auf, daß eine Steuerung sämt­ licher Schalteinrichtungen unmöglich wird, wenn eine ge­ gebene Schalteinrichtung etwa durch Kurzschluß o. dgl. be­ schädigt ist, da ein einziger Stromerfassungswiderstand und eine einzige Rückführungsschaltung vorgesehen sind, die gemeinsam für alle Schalteinrichtungen verwendet wer­ den, so daß der Ausfall einer Schalteinrichtung zum Aus­ fall der Zündung aller Zylinder und damit zum Ausfall der Brennkraftmaschine führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündvor­ richtung vom elektronischen Verteilertyp für Mehrzylinder- Brennkraftmaschinen anzugeben, die eine so hohe Ausfallsi­ cherheit aufweist, daß eine Beschädigung einer Schaltein­ richtung etwa durch Kurzschluß nicht zum Funktionsausfall sämtlicher anderen Schalteinrichtungen führt.

Die Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Unter­ ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Er­ findungskonzeption.

Die erfindungsemäße Zündvorrichtung vom elektronischen Verteilertyp für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen umfaßt eine Zündschaltung mit einer Zündspule und einem Lei­ tungstransistor für jeden Zylinder oder jeweils zwei Zylinder, wobei die Zündschaltung in mehreren Zündsystemen integriert ist, die jeweils mindestens zwei Zündschal­ tungseinheiten aufweisen, und jedes Zündsystem eine ge­ meinsame, einzige Stromsteuerschaltung aufweist, die den in der Leistungsschalteinrichtung des betreffenden Zünd­ systems fließenden Strom steuert.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung zeichnet sich durch hohe Ausfallsicherheit aus, da etwa bei Beschädigung einer Leistungsschalteinrichtung, z. B. durch Kurzschluß, ledig­ lich das der beschädigten Leistungsschalteinrichtung zuge­ ordnete Zündsystem ausfüllt, während die anderen Zünd­ systeme in Betrieb bleiben, so daß der Zündbetrieb für die übrigen Zylinder der Brennkraftmaschine weitergeht und so­ mit ein Ausfall der Brennkraftmaschine selbst verhindert wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeich­ nungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1: ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Zündvor­ richtung;

Fig. 2: Signaldiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Zündvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3: ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;

Fig. 4: eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht des Aufbaus eines Leistungsmoduls der erfin­ dungsgemäßen Zündvorrichtung von Fig. 3 sowie

Fig. 5: ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Zündvorrichtung vom elektroni­ schen Verteilertyp ist für einen Sechszylinder-Reihenmotor vorgesehen. Die Zylinder weisen Zündkerzen 10 bis 15 auf, die jeweils für einen Zylinder vorgesehen sind; die Zünd­ kerze 10 gehört hierbei zum ersten Zylinder, die Zündkerze 11 zum sechsten Zylinder, die Zündkerze 12 zum fünften Zylinder, die Zündkerze 13 zum zweiten Zylinder, die Zündkerze 14 zum dritten Zylinder und die Zündkerze 15 zum vierten Zylinder, wobei diese Reihenfolge beispielsweise der Zündfolge 1, 5, 3, 6, 2, 4 entspricht.

Die sechs Zündkerzen 10 bis 15 sind mit jeweils zugehö­ rigen Zündspulen 4 bis 9 verbunden, deren Primärwicklungen mit Leistungstransistoren 20 bis 25 in Reihe geschaltet sind. Die Leistungstransistoren 20 bis 25 unterbrechen den Primärstrom der Zündspulen 4 bis 9 und erzeugen so eine Hochspannung in den Sekundärwicklungen der Zündspulen zur Betätigung der Zündkerzen. Die Zündschaltung besteht ent­ sprechend aus den Zündspulen 4 bis 9 und den Leistungs­ transistoren 20 bis 25.

Diese Zündschaltung ist, wie aus den Zeichnungen hervor­ geht, in drei Zündsysteme unterteilt, die jeweils zwei Zündschaltungseinheiten aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform bilden eine Zündschaltungseinheit mit der Zündspule 4 und dem Leistungstransistor 8 sowie eine Zünd­ schaltungseinheit mit der Zündspule 5 und dem Leistungs­ transistor 21 eine erste Zündeinheit, eine Zündschaltungs­ einheit mit der Zündspule 6 und dem Leistungstransistor 22 und eine Zündschaltungseinheit mit der Zündspule 7 und dem Leistungstransistor 23 eine zweite Zündeinheit und eine Zündschaltungseinheit mit der Zündspule 8 und dem Lei­ stungstransistor 24 und eine Zündschaltungseinheit mit der Zündspule 9 und dem Leistungstransistor 25 eine dritte Zündeinheit. Diese drei Zündeinheiten sind über Sicherun­ gen 100, 101 bzw. 102 sowie über den Zündschalter 2 mit der Batterie 1 des Fahrzeugs als Stromquelle verbunden.

Die Batterie 1 ist andererseits über den Zündschalter 2 mit dem Stromversorgungsanschluß eines Mikrocomputers 3 verbunden. Der Mikrocomputer 3 empfängt die Ausgangs­ signale verschiedener Sensoren, die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erfassen; hierzu gehören die Dreh­ zahl (RPM), die Kühlwassertemperatur (TW), die Batterie­ spannung (VB) sowie der Drosselklappenöffnungsgrad (OT). Der Mikrocomputer 3 steuert aufgrund dieser Ausgangssigna­ le die Zündschaltung so an, daß optimale Zündzeitpunkte für die vorliegenden Betriebsbedingungen der Brennkraft­ maschine erzielt werden. Die Ausgänge des Mikrocomputers 3 liegen an einem Leistungsschaltungsmodul 16, der die sechs Leistungstransistoren 20 bis 25 enthält. Im einzelnen lie­ fert der Mikrocomputer 3 Steuersignale zum Basisanschluß jedes der sechs Leistungstransistoren 20 bis 25 und steuert so den EIN/AUS-Betrieb der Leistungstransistoren 20 bis 25.

Der Leistungsschaltungsmodul 16 ist ebenfalls in die ent­ sprechenden Zündsysteme unterteilt, so daß die drei Paare von Leistungstransistoren 20, 21; 22, 23 und 24, 25 ent­ sprechend drei Zündsystemen zugeordnet sind. Jede dieser Zündeinheiten besitzt eine gemeinsame Strombegrenzungs­ schaltung. So ist beispielsweise für die beiden Leistungs­ transistoren 20, 21 des ersten Zündsystems eine gemeinsame Strombegrenzungsschaltung 17 vorgesehen. Die Strombegren­ zungsschaltung 17 umfaßt einen einzigen Stromerfassungswi­ derstand 17 a, der zwischen die Emitter der Leistungstran­ sistoren 20, 21 und Erde eingeschaltet ist, Spannungstei­ lerwiderstände 17 b, 17 c, die parallel zum Stromerfas­ sungswiderstand 17 a geschaltet sind, einen Stromsteuer­ transistor 17 d, dessen Basis mit dem Neutralpunkt der Treiberwiderstände verbunden und dessen Emitter geerdet ist, sowie Dioden 17 e, 17 f, die in Vorwärtsrichtung zwi­ schen den Kollektor des Stromsteuertransistors 17 d und die Basis der beiden Leistungstransistoren 20, 21 geschaltet sind. Die beiden Leistungstransistoren 22, 23, die dem zweiten Zündsystem zugehören, sind ebenfalls mit einer gemeinsamen Strombegrenzungsschaltung 18 versehen, während die anderen beiden Leistungstransistoren 24, 25 dem dritten Zündsystem mit einer gemeinsamen Strombegren­ zungsschaltungen sind ebenfalls im Leistungsschal­ tungsmodul 16 integriert.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben erläuterten Zündvorrichtung näher erläutert. Die in Fig. 2 dargestell­ ten Signaldiagramme a bis f entsprechen den Basissignalen, die vom Mikrocomputer 3 an die entsprechenden Lei­ stungstransistoren 20 bis 25 angelegt werden. Im einzelnen zeigen das Signaldiagramm a das Basisignal des Lei­ stungstransistors 20 zur Steuerung der Zündung des ersten Zylinders, das Signaldiagramm b das Basissignal des Leistungstransistors 22 für den fünften Zylinder, das Signaldiagramm c das Basisignal des Leistungstransistors 24 für den dritten Zylinder, das Signaldiagramm d das Basissignal des Leistungstransistors 21 für den sechsten Zylinder, das Signaldiagramm e das Basissignal des Lei­ stungstransistors 23 für den zweiten Zylinder und das Signaldiagramm f das Basissignal des Leistungstransistors 25 für den vierten Zylinder. Der Mikrocomputer 3 erzeugt entsprechend für jeden Zylinder ein Zündsteuersignal (Ba­ sissignal), ohne daß sich die betreffenden Zündsteuersig­ nale überlappen.

Die Strombegrenzungsschaltungen 17, 18 und 19 besitzen je­ weils gleiche Schaltungskonfiguration und gleiche Funk­ tion, so daß lediglich die Strombegrenzungsschaltung 17 im folgenden beispielhaft erläutert wird. Der Stromer­ fassungswiderstand 17 a der Strombegrenzungsschaltung 17 ist mit den Emittern der Leistungstransistoren 20 und 21 verbunden und erfaßt den darin fließenden Strom. Wenn im einzelnen ein Strom im Stromerfassungswiderstand 17 a zu fließen beginnt, tritt eine dazu proportionale Spannung am Stromerfassungswiderstand 17 a auf. Diese Spannungssignal wird durch die Spannungsteilerwiderstände 17 b′ 17c geteilt und liegt an der Basis des Stromsteuertransistors 17 d an, der der Strombegrenzung dient. Wenn der im Leistungstran­ sistor 20 oder 21 fließende Strom, d. h. der Primärstrom der Zündspule 4 oder 5, einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Stromsteuertransistor 17 d leitend. Als Ergebnis davon wird das an der Basis des Leistungstransistors 20 oder 21 anliegende Zündsteuersignal durch die in Vorwärts­ richtung angeschlossene Diode 17 e oder 17 f zur Erde abge­ führt, und der Stromsteuertransistor 17 d ist leitend, wie obenerwähnt. Auf diese Weise wird das Zündsteuersignal des Leistungstransistors 20 oder 21 gesteuert, um so den Maximalwert des Primärstroms der Zündspule auf einen vor­ gegebenen Pegel einzustellen. Die Signalform des Primär­ stroms der so gesteuerten Zündspule 4 ist in Fig. 2 im Signaldiagramm g dargestellt. Das Signaldiagramm h von Fig. 2 zeigt schließlich die Art der Hochspannungserzeu­ gung zur Auslösung des Zündfunkens der Zündkerze 10, die sich im ersten Zylinder befindet, d. h. der Sekundärspan­ nung der Zündspule 4. Im einzelnen wird gleichzeitig mit dem Abschalten des Primärstroms der Zündspule 4, wie aus Fig. 2, Signaldiagramm g hervorgeht, durch die dann in der Primärwicklung der Zündspule 4 gespeicherte Energie ein Hochspannungs-Zündsignal erzeugt.

Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, umfaßt die er­ findungsgemäße Zündvorrichtung mehrere Zündschaltungen, die jeweils eine Zündspule und einen Leistungstransistor aufweisen, die jeweils auf mehrere Zündsysteme aufgeteilt sind, im vorliegenden Fall sechs Zündschaltungen, die in drei Zündsysteme aufgeteilt und integriert sind. Als Kon­ sequenz davon fällt, falls aus irgendeinem Grund einer der Leistungstransistoren, etwa durch Kurzschluß, beschädigt wird, lediglich das Zündsystem aus, dem der betreffende Leistungstransistor zugeordnet ist, während die übrigen Zündsysteme normal weiterarbeiten, wodurch insgesamt die Ausfallsicherheit der Zündvorrichtung gegenüber dem Stand der Technik signifikant verbessert ist. Wenn beispiels­ weise angenommen wird, daß bei der in Fig. 1 dargestellten Zündvorrichtung der Leistungstransistor 20 durch Kurzschluß aus irgendeinem Grund beschädigt ist, wobei allgemein gilt, daß eine Beschädigung eines Transistors in seinem Übergangsbereich erfolgt und zum Kurzschluß führt, fließt ein konstanter Strom im Stromerfassungswiderstand 17 a, und der Stromsteuertransistor 17 d, der zur Strombegrenzung dient, bleibt betätigt. Das an der Basis des anderen Lei­ stungstransistors 21 des gleichen Zündsystems anliegende Basissignal, d. h. das betreffende Zündsteuersignal, wird durch den so eingeschaltet bleibenden Stromsteuertransi­ stor 17 d an Erde gelegt, so daß der Leistungstransistor 21 ausgeschaltet bleibt. Aus diesem Grund fließt keine Primär­ strom in der Zündspule 5, wodurch die Zündkerze 11 (die im vorliegenden Beispiel dem sechsten Zylinder zugeordnet ist) nicht zündet.

Wenn die oben erläuterte Strombegrenzungsschaltung für sämtliche Zylinder (im vorliegenden Beispiel sämtliche sechs Zylinder) gemeinsam wäre, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, würde eine Beschädigung durch Kurz­ schluß eines Leistungstransistors, wie oben erläutert, zum Zündausfall bei sämtlichen Zylindern führen, also zum Aus­ fall der Brennkraftmaschine. Eine Beschädigung eines Lei­ stungstransistors durch Kurzschluß, wie oben erwähnt, würde also bei einem mit einer herkömmlichen Zündvorrich­ tung ausgerüsteten Kraftfahrzeug zum Gesamtausfall der Zündvorichtung und damit zum Ausfall des Fahrzeugs füh­ ren.

Im Gegensatz dazu fallen bei der erfindungsgemäßen Zünd­ vorrichtung, die Zündschaltungen mit Zündspulen und Leistungstransistoren sowie mehrere mit ihnen integrierte Zündsysteme aufweist, die jeweils eine Strombegren­ zungsschaltung aufweisen und für mehrere Zündschaltungen gemeinsam vorgesehen sind, bei Beschädigung eines Leistungstransistors, im vorliegenden Beispiel des Leistungstransistors 20, durch Kurzschluß die Zündspulen 4 und 5 aus, welche die Zündkerzen 10 bzw. 11 betätigen, die sich im ersten bzw. sechsten Zylinder befinden, wobei die Zündspulen 6, 7, die dem fünften bzw. sechsten Zylinder zugeordnet sind, und die Zündspulen 8, 9, die dem dritten bzw. vierten Zylinder zugeordnet sind, und die Leistungs­ transistoren 22 bis 25, die den Primärstrom dieser Zündspulen steuern, normal weiterarbeiten. Vier der sechs Zylinder der Brennkraftmaschine werden so normal weiterge­ zündet, so daß die Brennkraftmaschine nicht stehenbleibt und ein entsprechendes Fahrzeug folglich zumindest im Not­ laufbetrieb die nächste Servicestation oder Reparatur­ werkstatt erreichen kann.

Gemäß der oben erläuterten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Zündvorrichtung, bei der erste, fünfte, dritte, sechste, zweite bzw. vierte Zylinder entsprechend der Zündfolge drei Zündsystemen mit jeweils zwei Zylindern zugeordnet sind, nämlich Zylinderpaaren aus dem ersten und sechsten, fünften und zweiten sowie dritten und vierten Zylinder, kann entsprechend bei Beschädigung eines Leistungstransistors eines der Zündsysteme durch Kurzschluß und entsprechenden Ausfall die Brennkraftmaschine weiter in weichem, ausgeglichenem Betrieb gehalten werden. Die in Fig. 1 enthaltenen Zünd­ systeme weisen Sicherungen 100, 101 bzw. 102 auf, die so ausgelegt sind, daß sie bei Beschädigung und Ausfall eines Leistungstransistors durch Kurzschluß durchbrennen. Das Zündsystem, in dem sich der durch Kurzschluß beschädigte Leistungstransistor befindet, wird dadurch von der Strom­ versorgung getrennt, wodurch der Energieverbrauch verrin­ gert und die Batterie geschont wird.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfinduns­ gemäßen Zündvorrichtung dargestellt, die sich ebenfalls auf einen Sechszylindermotor bezieht. Die Zündschaltung ist in drei Zündsysteme unterteilt, in denen MOSFETs als Leistungstransistoren 20′ bis 25′ als Leistungsschalt­ elemente vorgesehen sind. Im einzelnen umfaßt das erste Zündsystem Zündspulen 4, 8 und 7 zur Zündung der Zündkerze 10 des ersten Zylinders, der Zündkerze 14 des dritten Zylinders bzw. der Zündkerze 13 des zweiten Zylinders, und die als MOSFETs ausgebildeten Leistungstransistoren 20′, 24′ und 23′. Das zweite Zündsystem umfaßt die Zündspulen 6, 5 und 9 zur Versorgung der Zündkerze 12 des fünften Zylinders, der Zündkerze 11 des sechsten Zylinders bzw. der Zündkerze 15 des vierten Zylinders sowie die als MOSFETs ausgebildeten Leistungstransistoren 22′, 21′ und 25′, die in Serie mit den betreffenden Zündspulen geschaltet sind. Bei dieser Schaltungskonfiguration werden der erste, fünfte, dritte, sechste, zweite bzw. vierte Zylinder entsprechend der gleichen Zündfolge wie bei Fig. 1 gezündet. Wie aus der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung ersichtlich ist, sind die Zündschaltungen des ersten und des zweiten Zündsystems sequentiell in der Reihenfolge der Zündfolge verteilt, so daß auch dann, wenn eines der Zündsysteme durch Be­ schädigung eines Leistungstransistors durch Kurzschluß ausfallen sollte, die anderen Systeme (d. h. drei Zylinder) normal weiter in Betrieb bleiben, wodurch, wie im Fall der Ausführungsform von Fig. 1, der betreffende Motor weich und unter ausgeglichenen Betriebsbedingungen weiterläuft.

Die Strombegrenzungsschaltungen 170 und 180, die in den Zündsystemen vorgesehen sind, weisen im wesentlichen die gleiche Funktion wie die in Fig. 1 dargestellten Zünd­ systeme auf. So umfaßt die Strombegrenzungsschaltung 170 beispielsweise einen Stromerfassungswiderstand 17 a, Span­ nungsteilerwiderstände 170 b und 170 c, einen Stromsteuer­ transistor 170 d sowie drei in Vorwärtsrichtung angeschlos­ sene Dioden 170 e, 170 f und 170 g, die mit den Source­ anschlüssen der drei als MOSFETs ausgebildeten Leistungs­ transistoren 20′, 24′ und 23′ verbunden sind.

Ein als MOSFET ausgebildeter Leistungstransistor stellt inhärenterweise eine Spannungssteuervorrichtung dar, da der Drainstrom (Sourcestrom) eines solchen Transistors durch Anlegen einer konstanten Spannung an sein Gate steuerbar ist. Im Strombereich von 4 bis 6 A, wie er für Zündsysteme angewandt wird, ist allerdings zum einen die Gatespannung schwierig zu steuern, und andererseits treten durch Änderungen in den MOSFET-Leistungstransistoren in­ stabile Peakwerte des Drainstroms (Sourcestroms) auf. Des­ halb unterliegt die Steuerung des Peakwerts des Drainstroms (Sourcestroms) durch Steuerung der Gatespannung einer ge­ wissen Begrenzung. Daher erfolgt bei der in Fig. 3 darge­ stellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvor­ richtung die Steuerung der Gatespannung über die Sätti­ gungsspannung V _CE(sat) des Stromsteuertransistors 170 d bzw. 180 d. Wenn Sourcestrom eines Leistungs-MOSFETs, wie etwa des Leistungstransistors 20′, einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Stromsteuertransistor 170 d leitend und steuert die Gatespannung so, daß der Sourcestrom konstantgehalten wird. Als Ergebnis davon ist die Regel­ genauigkeit bei der Strombegrenzung im Vergleich zum her­ kömmlichen Verfahren der Konstanthaltung der Gatespannung erheblich verbessert. Die übrigen Komponenten der in Fig. 3 dargestellten Schaltung entsprechen identisch denen der Schaltung von Fig. 1.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 bleiben auch bei Kurz­ schluß und Beschädigung einer der Leistungsschalteinrich­ tungen die übrigen Zündsysteme und damit die Brennkraft­ maschine weiter in Betrieb. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei der in einem solchen Fall die Brennkraftmaschinenleistung auf zwei Drittel ver­ ringert wird, wird allerdings bei der Zündvorrichtung von Fig. 3 die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine hal­ biert, da die Zündvorrichtung in zwei anstatt, wie im Fall von Fig. 1, in drei Zündsysteme unterteilt ist. Trotz die­ ses Nachteils hat die in Fig. 3 dargestellte Ausfüh­ rungsform den großen Vorteil einer hohen Wirtschaft­ lichkeit und niedrigerer Gestehungskosten, da sie lediglich zwei Strombegrenzungsschaltungen und Sicherungen umfaßt.

Fig. 4 zeigt die Konfiguration einer aus MOSFETs aufgebau­ ten Leistungsschalteinrichtung, die auf einem einzigen Siliciumchip aufgebaut ist, im Querschnitt. Die einzelnen Vorrichtungen sind dabei auf einem Substrat vom P-Typ ausgebildet. Die Vorrichtung umfaßt eine Metallisierungs­ schicht 200 zum Verlöten oder anderweitigen Verbinden mit einem Kühlblech u. dgl., eine Schicht 201 vom P-Typ, die mit dem negativsten Potential (Erde) verbunden ist, eine Isolierschicht 202 aus Siliciumoxid sowie eine aufgedampf­ te Aluminiumelektrode 203. Die Vorrichtung umfaßt einen MOSFET 204 bis 206 mit Drainelektrode 204, Gateelektrode 205 und Sourceelektrode 206 sowie einen MOSFET 215 bis 217 mit Sourceelektrode 215, Gateelektrode 216 und Drain­ elektrode 217. Ferner ist ein Widerstand 207 bis 209 dar­ gestellt, der durch Diffusion in der P⁺-Schicht zwischen den Elektroden 208 und 209 erzeugt ist, wobei die Elektro­ de 207 mit dem positivsten Potential (Plusanschluß der Batterie) verbunden ist. Die Anschlüsse 210 und 211 ge­ hören andererseits zu einer Diode mit PN-Übergang, wobei ferner ein Stromsteuertransistor 212 bis 214 mit Basis 212, Emitter 213 und Kollektor 214 vorgesehen ist. Auf die in Fig. 4 schematisch dargestellte Weise läßt sich eine Vielzahl von Leistungs-MOSFETs und den entsprechenden, zu­ geordneten Bauelementen auf einem einzigen Siliciumchip unterbringen, wobei durch Verwendung von Siliciumschichten vom N-Typ und vom P-Typ auch die Strombegrenzungsschaltun­ gen auf einem einzigen Chip vorgesehen werden können. Ent­ sprechende Vorrichtungen können kollektiv durch Aufdampofen von Aluminium zwischen den Kontaktstellen miteinander ver­ bunden werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbin­ dungen im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren unter Ver­ löten oder durch Wirebonding erheblich verbessert werden kann. Ferner führt diese Konzeption auch zu einer Ver­ ringerung der Anzahl der Schaltungsteile, so daß entspre­ chende Leistungsschalter verringerten Platzbedarf aufwei­ sen, wodurch wiederum preiswerte Zündsysteme mit günstiger Montierbarkeit und geringem Montage- bzw. Produktions­ zeitbedarf zugänglich sind.

Die Leistungsschaltvorrichtungen können anstelle der MOSFETs auch übliche Leistungstransistoren aufweisen. Nach Art von Fig. 4 aufgebaute Leistungsschalter können nicht nur bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung eingesetzt werden, sondern eignen sich auch für Zündvorrichtungen vom elektronischen Verteilertyp und Zündsysteme mit simultaner Zündung des Typs von Fig. 3. Auf diese Weise ist die Zu­ verlässigkeit der Verbindungen erheblich verbessert, wobei gleichzeitig eine erhebliche Größenverringerung der Lei­ stungsschaltungseinrichtungen erzielt wird.

Bei den oben erläuterten Ausführungsformen sind die jewei­ ligen Zündsysteme, die mehrere Leistungsschalter sowie eine Strombegrenzungsschaltung aufweisen, auf einem einzi­ gen Halbleitersubstrat ausgebildet. Bei der in Fig. 1 dar­ gestellten Ausführungsform sind beispielsweise die Lei­ stungstransistoren 20, 21 sowie die Strombegrenzungsschal­ tung 17 in Form eines Zündsystems auf einem einzigen Halb­ leitersubstrat ausgebildet, während die Leistungstransis­ toren 22, 23 und die Strombegrenzungsschaltung 18 als weiteres System auf einem weiten Halbleitersubstrat er­ zeugt sind, und auch die Leistungstransistoren 24, 25 und die entsprechende Strombegrenzungsschaltung 19 ein weiteres System darstellen, das auf einem weiteren Halb­ leitersubstrat erzeugt ist, wobei diese Systeme den Lei­ tungsschaltermodul 16 aufbauen. Im einzelnen besitzt je­ des der drei Halbleitersubstrate zwei Leistungsschaltein­ richtungen sowie eine Strombegrenzungsschaltung, die darauf ausgebildet sind, wobei drei derartige Anordnungen zur Steuerung der Zündung beispielsweise einer Sechs­ zylinder-Brennkraftmaschine herangezogen werden.

Bei der Ausführungsform von Fig. 3 bilden andererseits drei Leistungs-MOSFETs und eine Strombegrenzungsschaltung jeweils ein Zündsystem, wobei zwei Halbleitersubstrate zum Aufbau eines entsprechenden Leistungsschaltermoduls heran­ gezogen werden.

Wie oben erläutert, werden die verschiedenen Zündsysteme auf verschiedenen Halbleitersubstraten ausgebildet, um da­ durch sicherzustellen, daß selbst bei Beschädigung der Leistungsschalteinrichtung eines gegebenen Zündsystems durch Kurzschluß die anderen Zündsysteme intakt bleiben, wodurch Betriebssicherheit und genauer Zündbetrieb der übrigen Zündsysteme sichergestellt sind. Wenn ein Zünd­ system aus zwei Leistungstransistoren und einer zugeord­ neten Strombegrenzungsschaltung aufgebaut ist, wie im Bei­ spiel von Fig. 1, lassen sich zwei derartige Anordnungen leicht für Vierzylinder-Brennkraftmaschinen verwenden; für Achtzylinder-Brennkraftmaschinen werden entsprechend vier derartige Anordnungen herangezogen. Die Zündschaltung der Ausführungsform von Fig. 3 kann entsprechend mit nur einer Strombegrenzungsschaltung für jeweils drei Leistungs­ schalteinrichtungen konzipiert werden, wodurch der beson­ dere Vorteil niederer Gestehungskosten erzielt wird. Wenn MOSFETs als Leistungstransistoren verwendet werden, die auf den Halbleitersubstraten ausgebildet sind, kann insbe­ sondere ein vergleichsweise geringer Leistungsbedarf bei zugleich erhöhter Integrationsdichte erzielt werden, wes­ halb sich entsprechende Schaltungen besonders für kompakte Zündsysteme eignen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Zündvorrichtung in der Anwendung auf Zündsysteme mit Simultanzündung für eine Achtzylinder-Brenn­ kraftmaschine dargestellt. In Fig. 5 sind für gleiche Bauteile gleiche Bezugszahlen verwendet wie bei Fig. 1. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind die Sekundärwicklungen der Zündspulen 401, 402, 403, 404 mit den Zündkerzen 411, 412, 414, 415, 416 bzw. 417, 418 verbunden, die jeweils paarweise an die betreffenden Sekundärwicklungen angeschlossen und den betreffenden Zylindern der Achtzylinder-Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Ferner sind Hochspannungsdioden 421, 422, 423, 424 zwischen einem Wicklungsanschluß der Sekundärwicklung der genannten Zündspulen und den Zündkerzen 412, 414, 416 bzw. 418 eingeschaltet. Die Primärwicklungen der Zündspulen 401, 402, 403, 404 sind mit als MOSFETs ausgebildeten Leistungstransistoren 431, 432, 433 bzw. 434 in Reihe geschaltet, deren Gates mit Steuersignalen von Mikro­ computer 3 versorgt werden. Durch Ein- und Ausschalten der Leistungstransistoren wird entsprechend an den Sekun­ därwicklungen der Zündspulen 401, 402, 403, 404 eine Hochspannung erzeugt, um den Zündfunken in den ent­ sprechenden Zündkerzen auszulösen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind jeweils zwei Zündkerzen an die gleiche Zündspule angeschlossen, beispielsweise die Zündkerzen 411 und 412 an die Sekundärwicklung der Zündspule 401, so daß diese Zündkerzen gleichzeitig zünden. Der Zündfunke tritt also bei diesen Zündkerzen sowohl im Explosionstakt als auch im Auspufftakt des betreffenden Zylinders auf.

Die obenerwähnten, als MOSFETs ausgebildeten Leistungs­ transistoren 431 und 432 bilden ein Zündsystem, wobei eine gemeinsame Strombegrenzungsschaltung 441 verwendet ist. Auch die als MOSFETs ausgebildeten Leistungstransistoren 433, 434 bilden ein weiteres Zündsystem, dem eine gleich­ artige Strombegrenzungsschaltung 442 zugehört. Diese Strombegrenzungsschaltungen 441, 442 sind gleich ausgebil­ det wie die Strombegrenzungsschaltungen von Fig. 3. Auch bei der in Fig. 5 dargestellten Zündvorrichtung bleiben bei Ausfall eines der als MOSFETs ausgebildeten Leistungs­ transistoren der beiden Zündsysteme durch Kurzschluß die übrigen Komponenten des Systems weiter in Betrieb, wodurch ein damit ausgerüsteter Motor trotz der Verringerung der Ausgangsleistung auf die Hälfte weiter betrieben werden kann.

Aus der obigen Erläuterung ist ersichtlich, daß aufgrund der Erfindungskonzeption ein Ausfall einer gegebenen Lei­ stungsschalteinrichtung durch Kurzschluß nicht zum Ausfall der gesamten Zündvorrichtung führt, so daß die erfindungs­ gemäße Zündvorrichtung vom elektronischen Verteilertyp, die für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen vorgesehen ist, gegenüber dem Stand der Technik eine erheblich höhere Be­ triebssicherheit ermöglicht.

Claims (6)

1. Zündvorrichtung vom elektronischen Verteilertyp für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch

• - mehrere Zündschaltungen, die jeweils für einen oder zwei Zylinder vorgesehen sind und eine Zündspule (4-9; 401-404) und ein Leistungsschaltelement (20-25; 20′-25′; 431-434) aufweisen, sowie
• - mehrere Zündsysteme, die jeweils für mehr als eine der Zündschaltungen vorgesehen sind und eine Strom­ begrenzungsschaltung (17, 18, 19; 170, 180; 441, 442) enthalten, die den durch die Leistungsschaltelemente (20-25; 20′-25′; 431-434) der zugeordneten Zündschal­ tungen fließenden Strom steuert (Fig. 1, 3 und 5).

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungselemente (204-206; 215-217) und die Bauelemente der zugehörigen Strombegrenzungs­ schaltung (207-214) auf einem gemeinsamen Halbleiter­ substrat (201) vorgesehen sind (Fig. 4).

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leistungsschaltelemente MOSFETs (204-206; 215-217) sind.

4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Zündsystem zwei Leis­ tungsschaltelemente (20, 21; 22, 23) (Fig. 1) umfaßt.

5. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Zündsystem drei Leis­ tungsschaltelemente (20′, 24′, 23′; 22′, 21′, 25′) um­ faßt (Fig. 3).

6. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sie von einem Mikrocomputer (3) gesteuert ist, der Eingangssignale (RPM, TW, VB, OT) von ensprechenden Sensoren empfängt und entspre­ chende Zündsteuersignale an die Leistungsschaltelemente (20-25; 20′-25′; 431-434) abgibt.