DE68918545T2

DE68918545T2 - Zündsystem mit modifizierter Verbrennung Defektkompensierung.

Info

Publication number: DE68918545T2
Application number: DE68918545T
Authority: DE
Inventors: Wesley Dwight Boyer
Original assignee: Ford France SA
Current assignee: Ford France SA
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2009-09-01
Also published as: US4915087A; EP0361691B1; CA1332438C; EP0361691A3; DE68918545D1; EP0361691A2

Description

Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf Zündsysteme für Verbrennungsmotoren.
Herkömmliche Zündsysteme des Kettering Typs enthalten eine Sekundärspule mit einem Ausgangsanschluß oder Turm, der mit dem Zentralturm eines Verteilers gekoppelt ist. Wenn der Verteilerrotor als Antwort auf die Rotation der Nockenwelle rotiert, wird die Sekundärspule über jede Zündkerze gekoppelt. Die Primärspule wird durch einen elektronischen Schalter, der zeitlich so eingestellt ist, daß bei einer gewünschten Anzahl von Kurbelwellengraden vor einem oberen Zylindertotpunkt ein Zusammenbruch im Primärstrom mit der Sekundärspule gekoppelt wird. Entlädt sich die Sekundärspule, geht die Zündenergie an die entsprechende Zündkerze über. Ein Problem mit dieser Art von Systemen ist, daß ein Ausfall in einer der Spulen, oder der zugehörigen Ladeschaltkreise den Motor völlig außer Kraft setzt. Ein weiteres Problem ist, daß der Betrag und die Dauer der Zündenergie unverändert bleibt, selbst wenn es wünschenswert wäre, die Zündenergie während des Startens und bei hoher Motordrehzahl oder bei Vollast zu erhöhen.
Verteilerlose Zündsysteme sind ebenfalls bekannt, welche eine Vielzahl von Sekundärspulen haben, die jede über die Mittelelektrode eines Zündkerzenpaares gekoppelt sind. Jedes der Zündkerzenpaare wird sowohl beim Kompressionshub als auch beim Auspuffhub der entsprechenden Zylinder gezündet. Das an Asik erteilte U.S. Patent US-A-4 462 380 beschreibt zum Beispiel ein verteilerloses Zündsystem mit zwei Primärspulen, die jede magnetisch mit einer entsprechenden Sekundärspule gekoppelt sind. Die Ausgangsanschlüsse jeder Sekundärspule werden mit den Mittelelektroden eines Zündkerzenpaares gekoppelt. Darüberhinaus wird ein zusätzliches Zündmodul zur Erhöhung der von den Sekundärspulen gelieferten Zündenergie beschrieben. Genauer gesagt hat jede Sekundärspule geteilte Mittelanzapfungen, die mit dem Zusatzzündsystem gekoppelt sind, das zwei Primärspulen hat, von denen jede magnetisch mit einer entsprechenden Sekundärspule gekoppelt ist. Die Außenanschlüsse jeder Sekundärspule sind mit den Mittelelektroden eines Zündkerzenpaares magnetisch gekoppelt. Außerdem wird ein zusätzliches Zündsystem zur Erhöhung der von den Sekundärspulen gelieferten Zündenergie beschrieben. Genauer gesagt, hat jede Sekundärspule geteilte Mittelanzapfungen, die mit dem Zusatzzündsystem gekoppelt sind. Das zusätzliche Zündsystem enthält eine Vollweggleichrichterbrücke, die einen Ausgangskondensator lädt. Wird der Kondensator entladen, wird den Sekundärspulen zusätzliche Energie zugeführt. Obwohl dieses System das Problem der Erhöhung der Zündenergie angeht, tut es dies unter kontinuierlicher Zuführung von erhöhter Zündenergie. Ein Nachteil ist daher, daß die laufende Erhöhung der Zündenergie sowohl das Zündsystem als auch die Zündkerzen zusätzlich beansprucht, und dadurch deren Lebensdauer verkürzt. Ein weiterer Nachteil ist, daß ein Ausfall in einer der Spulen einen Teil der dem Motor zugeführten Zündenergie unwirksam macht und möglicherweise den gesamten Motor abschaltet. Ein weiterer Nachteil ist die Komplexität des zusätzlichen Zündmodules.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Zündsystem zu schaffen, welches weiterhin Zündenergie liefert, selbst wenn es zu einem Ausfall in einer oder in mehreren der Zündspulen kommt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, daß das Zündsystem nur erhöhte Zündenergie liefert, wenn dies befohlen wird, zum Beispiel während des Startens und bei hohen Motordrehzahlen oder im Vollastbetrieb.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Zündsystem geschaffen, das Zündenergie an die Zündkerzen liefert, die mit den Brennräumen eines Verbrennungsmotors gekoppelt sind, welches erste und zweite Ausgangsanschlüsse zur Kopplung der Zündenergie mit den Elektroden von mindestens einer Zündkerze, erste und zweite Primärspulen, die jeweils mit den entsprechenden ersten und zweiten Sekundärspulen magnetisch gekoppelt sind, wobei die genannte erste Sekundärspule zwischen dem genannten ersten Ausgangsanschluß und einen ersten Knotenpunkt angeschlossen ist, wobei die genannte zweite Sekundärspule zwischen dem genannten zweiten Ausgangsanschluß und einen zweiten Knotenpunkt angeschlossen ist und Schaltmittel beinhaltet, die einen ersten in Reihe geschalteten Diodenschaltkreis mit einer Anode, die an den genannten ersten Ausgangsanschluß angeschlossen ist und eine Kathode, die an den genannten zweiten Knotenpunkt angeschlossen ist, einen zweiten Diodenschaltkreis mit einer Kathode, die an den genannten zweiten Ausgangsanschluß angeschlossen ist und mit einer Anode, die an den ersten genannte Knotenpunkt angeschlossen ist, und eine dritten Diodenschaltkreis einschließt mit einer Anode, die an den genannten ersten Knotenpunkt angeschlossen ist und einer Kathode, die an den genannten zweiten Knotenpunkt angeschlossen ist.
Das Steuermittel liefert parallel die ersten und zweiten Steuersignale zur Zuführung von erhöhter Zündenergie. Das steuermittel pulst die ersten und zweiten Steuersignale zur wiederholten Zündung einer jeden Zündkerze, um die Zündenergie zu erhöhen. Das Steuermittel kann abwechselnd das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal liefern, um die elektrische Beanspruchung der Spulen zu verringern.
Ein Vorteil des die Erfindung verkörpernden Zündsystems ist, daß wenn eine Spule unwirksam wird, das Schaltmittel die unbeeinflußte Spule über die Ausgangsanschlüsse koppelt und dadurch eine Unterbrechung in der Zündleistung verhindert. Ein weiterer Vorteil ist, daß erhöhte Zündenergie nur zugeführt wird, wenn dies gewünscht wird, wie während des Startens und bei hoher Motordrehzahl oder hoher Motorlast, indem beide Sekundärspulen zusammen gekoppelt werden. Noch ein weiterer Vorteil ist, daß die Sekundärspulen abwechselnd betätigt werden können, dadurch die elektronischen Beanspruchungen am Zündsystem verringert werden und dessen Lebensdauer verlängert wird.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben; dabei :
ist Figur 1 ein elektronisches Schema eines Zündsystems, in welchem die Erfindung vorteilhaft benutzt wird; darin
zeigt Figur 2A elektrische Wellenformen während des Parallelbetriebes des hierin beschriebenen Zündsystemes;
zeigt Figur 2B elektrische Wellenformen während des abwechselnden Betriebes des hierin beschriebenen Zündsystemes;
zeigt Figur 2C elektrische Wellenformen, die dem wiederholten Betrieb des hierin beschriebenen Zündsystemes zugeordnet sind;
zeigt Figur 3 ein elektronisches Schema einer anderen Anwendungsform, in welchem das hierin beschriebene Zündsystem vorteilhaft eingesetzt wird;
zeigt Figur 4A ein Zeitdiagramm der Expansions-, Kompressions-, Ansaug- und Auspufftakte eines mit dem in Figur 3 abgebildeten Zündsystem verbundenen Motors;
zeigt Figur 4B elektrische Wellenformen, die sowohl dem abwechselnden Betrieb als auch dem wiederholten Betrieb des in Figur 3 abgebildeten Zündsystems zugehören, wobei die in Figur 4B gezeigten Wellenformen in den Figuren 2B und 2C detaillierter aufgezeigt sind; und
zeigt Figur 4C elektrische Wellenformen, die dem Parallelbetrieb des in Figur 3 abgebildeten Zündsystems zugehören, wobei die in Figur 4C gezeigten Wellenformen in Figur 2A detaillierter aufgezeigt sind.
Zunächst bezugnehmend auf Figur 1, in welcher ein Zündsystem 10 abgebildet ist, das in diesem Beispiel einen Ausgangsanschluß 12 hat, der über einen (nicht abgebildeten) Zündturm mit der Mittelelektrode der Zündkerzen 14, 15, 16, 17, 18 und 19 über den Verteiler 20 gekoppelt ist. Der Ausgangsanschluß 32 des Zündsystemes 10 ist als mit der Außenelektrode der Zündkerzen 14-19 über elektrische Masse gekoppelt abgebildet. Der Verteiler 20 ist mit einem Eingangsturm 22 gezeigt, der mit dem Ausgangsanschluß 10 und den Ausgangstürmen 24, 25, 26, 27, 28 und 29 gekoppelt ist, die jeweils mit den Zündkerzen 14-19 gekoppelt sind. Der Rotor 30, der mit der (nicht abgebildeten) Nockenwelle des Motors verbunden ist, schließt elektrisch den Eingangsturm 22 an die Ausgangstürme 24-29 auf herkömmliche Weise an, abhängig von der Kurbelwinkelposition des Motors. Obwohl das Zündsystem 10 als mit sechs Zündkerzen über einen herkömmlichen Verteiler 20 verbunden abgebildet ist, kann es mit jeder beliebigen Anzahl von Zündkerzen vorteilhaft eingesetzt werden und kann auch in einem verteilerlosen Zündsystem mit Direktkopplung an die Zündkerzen angeordnet werden. Ein Beispiel eines verteilerlosen Zündsystems, in welchem das Zündsystem 10 vorteilhaft eingesetzt ist, wird später unter Bezugnahme auf die Figuren 3, 4A, 4B und 4C vorgestellt.
Das Zündsystem 10 ist die getrennt gewickelten Zündspulenabschnitte 34 und 36 einschließend abgebildet. Der Zündspulenabschnitt 34 ist mit einer Primärspule 40, die magnetisch mit der Sekundärspule 42 gekoppelt abgebildet ist, dergestalt, daß die mit einem Punkt markierten Anschlüsse immer dieselbe Spannungspolarität behalten. Gleichermaßen ist der Zündspulenabschnitt 36 mit einer Primärspule 50, die magnetisch mit der Sekundärspule 52 gekoppelt ist, abgebildet, dergestalt, daß die mit einem Punkt markierten Anschlüse immer die entsprechenden Spannungspolaritäten behalten.
Die Primärspule 40 ist als zwischen die Spannungsquelle VB, in diesem Beispiel die Batteriespannung, und eine Spannungsrückleitung, in diesem Beispiel geerdet, über einen herkömmlichen Leistungsschalter mit niedrigen Seiten 60 gekoppelt abgebildet. Gleichermaßen ist die Primärspule 50 als zwischen VB gekoppelt und über einen Leistungsschalter mit niedrigen Seiten 70 geerdet abgebildet. Sowohl der Leistungsschalter 60 als auch der Leistungsschalter 70 enthalten herkömmliche bipolare Darlington-gekoppelte Schalttransistoren. Es sei bemerkt, daß auch andere Leistungsschaltervorrichtungen, wie COMFETS (von RCA vertrieben) oder SENSEFET'S (von Motorola vertrieben) zum vorteil eingesetzt werden können.
Das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 betätigt die Schalter 60 und 70 durch die Erzeugung der jeweiligen Steuersignale ACT1 und ACT2 in Bezug zum Kurbelwinkelsignal CA von der (nicht abgebildeten) Nockenwelle des Motors. Typischerweise werden die Signale ACT1 und ACT2 so erzeugt, daß die entsprechende Zündkerze eine vorgegebene Vorzündung in Kurbelwinkelgraden vom oberen Totpunkt des entsprechenden Zylinders zündet. Auf herkömmliche Weise verändert das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 auch die Zeiteinstellung der Signale ACT1 und ACT2 abhängig von der Drehzahl, Last und Temperatur des Motors. Wie im folgenden näher erläutert wird, sind die Spannungsrückleitungen von den Primärspulen 40 und 50 für die Fehlerdiagnose und die Durchführung von Fehlerkorrekturen durch entsprechende Änderung der Signale ACT1 und ACT2 auch mit dem Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 gekoppelt. Wird zum Beispiel ein Fehler an der Primärspule 40 erkannt, wie eine niedrige Schaltspannungsbedingung, betätigt das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 die Primärspule 50, um den Betrieb der Primärspule 40 durch den der Primärspule 50 zu ersetzen. Fehlerkorrekturen werden auch von dem nachstehend beschriebenen Diodensteuerkreis vorgenommen.
Die Zusammenschaltung der Sekundärspulen 42 und 52 über einen neuartigen Diodensteuerkreis wird nun beschrieben. Im allgemeinen hilft die nachstehend beschriebene Diodensteuerung dabei, folgendes zu bewerkstelligen: die Sekundärspulen 42 und 52 parallel in Reihe zu schalten, um eine Spannung, die doppelt so groß sein kann wie eine herkömmliche an die Zündkerzen abzugeben (Parallelmodus); oder die Sekundärspule 42 automatisch an die Kerzen zu schalten, wenn die Primärspule 50 oder zugehörige Antriebsschaltkreise ausfällt oder ausfallen; oder um die Sekundärspule automatisch an die Kerzen zu schalten, wenn die Primärspule 40 oder zugehörige Antriebsschaltkreise ausfällt oder ausfallen; oder die Schaltung der Sekundärspulen 42 und 52 an die Kerzen, in Abhängigkeit vom Betrieb des Zeiteinstellungs- und Steuerungsmoduls 74 (Wechselmodus) abzuwechseln; oder die Sekundärspulen 42 und 52 während eines einzigen Verbrennungsprozesses unter der Steuerung des Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 abwechselnd an die Kerzen zu schalten, um jede Kerze während eines einzigen Verbrennungsprozesses (Wiederholmodus) wiederholt zu zünden.
Die Diodenschaltungen 78, 82 und 86 sind Hochspannungsdioden, die in der Lage sind, eine Spitzensperrspannung in der Größenordnung von 20 bis 40 Kilovolt auszuhalten. In diesem speziellen Beispiel schließt jede der Diodenschaltungen 78, 82 und 86 eine Serienschaltverbindung mit ungefähr 20 Einzeldioden, die allgemein als ein Diodenstapel bezeichnet werden. Ein Muster einer Einzeldiode zur Verwendung in einem Stapel kann von Hitachi (Teile Nr. DHG10B200) bezogen werden. Die Abbildung des Diodenschaltkreises 78 zeigt seine Anode, die mit dem Ausgangsanschluß 12 verbunden ist, und seine Kathode, die mit dem Knotenpunkt 88 verbunden ist. In der Abbildung ist die Kathode der Diodenschaltung 86 mit dem Ausgangsanschluß 32 und seine Anode mit dem Knotenpunkt 90 verbunden. Die Diodenschaltung 82 ist abgebildet, wobei ihre Anode mit dem Knotenpunkt 90 und ihre Kathode mit dem Knotenpunkt 88 verbunden ist. Die Sekundärspule 42 ist als zwischen dem Ausgangsanschluß 12 und den Knotenpunkt 90 geschaltet abgebildet, so daß der Anschluß 12 nach dem Zusammenbruch des Primärstromes Ip1 auf eine hohe negative Spannung getrieben wird. Die Sekundärspule 52 ist als zwischen den Knotenpunkt 88 und den Ausgangsanschluß 32 und geschaltet abgebildet, so daß der Knotenpunkt 88 nach dem Zusammenbruch des Primärstromes Ip2 auf eine hohe negative Spannung getrieben wird.
Bezugnehmend auf Figur 2A und fortfahrend mit Figur 1, wird der Betrieb des Zündsystemes 10 zuerst während des Parallelmodus beschrieben, in welchem beide Primärspulen 40 und 50 parallel betätigt werden. Dieser Modus wird verwendet, um eine maximale Zündenergie zu liefern, die bis zu zweimal so groß sein kann wie die herkömmliche Zündenergie, entweder während der Startbedingungen oder unter anderen Bedingungen mit einem hohen Spannungsbedarf des Motors. Genauer gesagt, liefert das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 parallel die Signale ACT1 und ACT2, wenn die Motortemperatur (T) unter einer dem Start zugeordneten Minimaltemperatur liegt, oder wenn der Motor 16 eine genügend hohe Drehzahl hat. Fachleute erkennen zahlreiche andere Modi, in welchen eine erhöhte Zündenergie wünschenswert ist, so wie zum Beispiel, wenn die Eingabespannung durch die Belastung des Anlassers verringert wird. Wenn die Signale ACT1 und ACT2 betätigt werden, liefern die Schalter 60 und 70 Strompfade von VB über die entsprechenden Primärspulen 40 und 50 an die Masse. Anders ausgedrückt fließt der Strom Ip1 durch die Primärspule 40, wenn das Signal ACT1 den Schalter 60 betätigt, und der Strom Ip2 fließt durch die Primärspule 50, wenn der Schalter 70 vom Signal ACT2 betätigt wird.
Werden die Signale ACT1 und ACT2 außer Betrieb gesetzt, induziert der Zusammenbruch im Strom Ip1 und im Strom Ip2 den Strom Is in den jeweiligen Sekundärspulen 42 und 52. Die entsprechende über die Sekundärspulen 42 und 52 entwickelte Spannung spannt die Diodenschaltungen 78, 82 und 86 vor, was einen Stromfluß Is durch die Sekundärspule 42, die Diodenschaltung 82 und die Sekundärspule 52 zur Folge hat. Demgemäß werden beide Sekundärspulen 42 und 52 in spannungshelfenden Reihen geschaltet und liefern über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32 bis zum zweifachen der Spannung einer einzigen Sekundärspule.
Der oben beschriebene Diodensteuerkreis sorgt auch für eine automatische Auswahl der Spulen, um zahlreiche Fehlerbedingungen zu bewältigen. Wenn es dem Strom beispielsweise nicht gelingt, mit dem Sekundärspule 42 gekoppelt zu werden, wie beim Ausfall der Primärspule 40 oder der zugehörigen Antriebsschaltkreise, führt die von der Sekundärspule 52 über die Diodenschaltungen 78, 82 und 86 vorgespannte Spannung zu einem Stromfluß durch die Diodenschaltung 78, die Sekundärspule 52 und die Ausgangsanschlüsse 32 und 12. Daher wird nur die Sekundärspule 52 über den Ausgangsanschluß 12 und 32 gekoppelt und die Sekundärspule 42 wird umgangen. Dadurch wird die elektrische Energie für einen laufenden Betrieb automatisch mit den Zündkerzen gekoppelt, auch wenn eine Spule ausgefallen ist. Im Falle eines Ausfalls im Kopplungsstrom zur Sekundärspule 52, wie beim Ausfall der Primärspule 50 oder der zugehörigen Antriebsschaltkreise, wird der Strom über die Sekundärspule 42 und die Diodenschaltung 86 gekoppelt. Demgemäß wird nur die Sekundärspule 42 über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32 gekoppelt, indem die Sekundärspule 52 umgangen wird.
Das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 überwacht auch die Primärspulen 40 und 50 auf verminderte Leistung, und wählt, als Antwort hierauf entweder die Sekundärspule 42 oder die Sekundärspule 52 für den Betrieb aus. Genauer gesagt vergleicht der Spannungsvergleicher 98 die induktive Rücklaufspannung von der Primärspule 40 mit dem Bezugswert VR. Liegt die Rücklaufspannung unter VR, und zeigt so einen unerwünschten Betrieb an, setzt das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 ACT1 außer Betrieb und aktiviert ACT2. Als Antwort darauf koppeln die Diodenschaltungen 78, 82 und 86 die Sekundärspule über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32, wie vorstehend beschrieben. Gleichermaßen vergleicht der Spannungsvergleicher 100 die Rücklaufspannung von der Primärspule 50 mit dem Bezugswert VR. Als Antwort auf eine niedrige Rücklaufspannung setzt das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 ACT2 außer Betrieb und aktiviert ACT1 und koppelt dadurch die Sekundärspule 42 über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32 durch den Betrieb der Diodensteuerung wie vorstehend hierin beschrieben wurde.
Die Wechselbetriebsart, in welcher die Primärspule 40 und 50 der jeweiligen Spulenabschnitte 34 und 36 abwechselnd betätigt werden, wird nunmehr unter Bezugnahme auf die in Figur 2B gezeigten Wellenformen beschrieben. Es ist erkennbar, daß das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 die Signale ACT1 und ACT2 abwechselnd betätigt, so daß eines oder das andere, aber nicht beide bei einer passenden Anzahl von Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt jedes Zylinderkompressionshubes betätigt werden. In diesem speziellen Beispiel, in welchem ein 6-Zylinder-Motor abgebildet ist, werden die Signale ACT1 und ACT2 von 120 Kurbelwinkelsignalen getrennt. Wird das Zündsystem 10 beispielsweise in einem 4- Zylinder-Motor eingesetzt, dann werden die Signale ACT1 und ACT2 von 180 Grad getrennt.
Die Primärspule 40 wird zuerst während des Signales ACT1 geladen. Kollabiert der Strom Ip1 in der Primärspule 40, hat der in der Sekundärspule 42 induzierte Strom Vorspannungen an den Diodenschaltungen (78, 82 und 86) zur Folge, die es dem Strom Is ermöglichen, durch die Sekundärspule 42 und die Diodenschaltung 86 zu fließen. Also wird während der Zündkerzenzündung, die dem Signal ACT1 zugeordnet ist, nur die Sekundärspule 42 über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32 geschaltet. Die nächste Zündkerzenzündung wird als Antwort auf das Signal ACT2 eingeleitet. Der Strom wird in der Sekundärspule 52 von der Primärspule 50 induziert. Demgemäß fließt durch die Diodenschaltung 78 und die Sekundärspule 52 und schaltet dadurch die Sekundärspule 52 über die Ausgangsanschlüsse 12 und 32.
Im Falle einer Fehlererkennung in einer der Primär- oder Sekundärschaltkreisen, wie durch die Überwachung der vorstehenden hierin beschriebenen Rücklaufspannung, setzt das Zeiteinstellungs und Steuerungsmodul 74 den fehlerhaften Schaltkreis außer Betrieb und aktiviert durch die entsprechende Auswahl der Signale ACT1 und ACT2 den anderen Schaltkreis.
Ein Vorteil dieses Wechselbetriebes ist, daß jedes Spulenpaar nur während der Hälfte der Zeit eines herkömmlichen Systems betätigt wird und dadurch die Beanspruchungen der Bestandteile verringert und die Lebensdauer des Systems verlängert. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß im Falle eines Ausfalls, das andere Spulenpaar ausgewählt wird, so daß der Motor normal weiterläuft.
Der Wiederholmodus wird nunmehr unter besonderer Bezugnahme auf Figur 2C beschrieben. Ganz allgemein ausgedrückt wird die Zylinderverbrennung durch die wiederholte Schaffung einer Durchschlagspannung an die Zündkerzen über einen verlängerten Zeitraum für einen einzigen Verbrennungsprozeß verbessert. Bei dem in Figur 2C abgebildeten besonderen Beispiel, wird der Zeitraum währenddessen die Zündenergie geliefert wird, durch die in Figur 2B abgebildete Anwendungsform beträchtlich verlängert. Wie im folgenden näher erläutert wird, können die Wiederholfrequenz, die Dauer der Einzelimpulse und der Zeitraum währenddessen die Zündenergie geliefert wird, alle durch die geeignete Einstellung der Signale ACT1 und ACT2 angewählt werden. Genauer gesagt, ist das Signal ACT1 als vom Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 mit dem ersten Impuls 102 erzeugt abgebildet, und es hat dieselbe Pulsbreite, die in den vorherigen Beispielen abgebildet sind, die unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 2A und 2B vorgestellt wurden. Die Abbildung des Signals ACT1 zeigt es einschließlich der Folgeimpulse 104, 106 und 108, die jeweils etwa 1/3 der Pulsbreite des Impulses 102 haben. Das Signal ACT2 ist mit derselben Pulsfolge (Impulse 110, 112, 114 und 116) wie Signal ACT1, jedoch um eine Zeit verzögert, die 1/6 der Pulsbreite des Impulses 102 beträgt. Anders ausgedrückt haben die Impulse 110, 112, 114 und 116 dieselbe Pulsbreite und werden in derselben Reihenfolge erzeugt wie die Impulse 102, 104, 106 und 108, sind jedoch um 1/6 der Pulsbreite des Impulses 102 phasenverschoben.
Beim Betrieb, während des Impulses 102 lädt der Strom Ip1 die Primärspule 40. Nach der Rückflanke des Impulses 102 fließt der Strom Is durch die Sekundärspule 42 und die Diodenschaltung 86 und liefert über die Anschlüsse 12 und 32 Energie für die Funkenzündung. Beim Flankenanstieg des Impulses 104 beginnt die Aufladung der Primärspule 40, bevor alle in ihr gespeicherte Energie in der Funkenentladungsstrecke verbraucht wird. Die gespeicherte Restenergie wird in Figur 2C mit der Bezugszahl 118 graphisch wiedergegeben. Die Primärspule 40 wird also schneller geladen als in den oben, unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 2A und 2B beschriebenen Anwendungsformen. Ferner ändert der Wechsel der an die Primärspule 40 angelegten Spannungsrichtung als Antwort auf den Impuls 104 die Vorspannung der Sekundärspule 42 und schaltet dadurch Is ab, wie in der Figur 2C unter der Ziffer 120 abgebildet ist. Demgemäß begrenzt der Abstand zwischen der Rückflanke des Impulses 102 und der Anstiegsflanke des Impulses 104 im wesentlichen die Pulsbreite des erstes Is-Impulses, der in Figur 2C als Is-Impuls 122 abgebildet ist. Auf ähnliche Weise wie die oben mit Bezug auf den Is-Impuls 122 beschriebene, wird der nachfolgende Is- Impuls 126 als Antwort auf die Rückflanke des Impulses 104 und der Anstiegsflanke des Impulses 106 gebildet, und der nachfolgende Is-Impuls 130 wird als Antwort auf die Rückflanke des Impulses 106 und der Anstiegsflanke des Impulses 108 gebildet.
Die nachfolgenden Is-Impulse 124, 128 und 132 werden auf eine Weise gebildet, die der oben beschriebenen ähnelt, außer daß sie als Antwort auf die ACT2-Impulse 110, 112, 114 und 116, der Primärspule 50 und der Sekundärspule 52 gebildet werden. Genauer gesagt lädt der Strom Ip2 während des Impulses 110 die Primärspule 50. Nach der Rückflanke des Impulses 110 fließt Is durch den Diodenstapel 78 und die Sekundärspule 52 bis zur Anstiegsflanke des Impulses 112 und begrenzt dadurch die Pulsbreite des Is-Impulses 124. Die nachfolgenden Is-Impulse 128 und 132 werden als Antwort auf die Anstiegs- und Rückflanken der Impulse 112, 114 und 116 auf ähnliche Weise wie oben beschrieben mit Bezug zum Is-Impuls 124 gebildet.
Der nachfolgende Is-Impuls 134 beginnt nach der Rückflanke des ACT1-Impulses 108, wenn Is durch die Sekundärspule 42 und die Diodenschaltung 86 fließt. Is entlädt durch die Funkenentladungsstrecke bis zur Rückflanke des Impulses 116 (wie durch die Ziffer 149 am Is-Impuls 136 bezeichnet). An der Rückflanke des Impulses 116 wird Energie von der Primärspule 50 zur Sekundärspule 52 gekoppelt und dadurch der Start des Is-Impulses 136 definiert. Wenn der von Spule 52 zur Verfügung gestellte Strom den in der Spule 42 erzeugten übersteigt, wird die Spule 52 die Stromquelle durch den Funkenentladungsstreckenpfad (vom Anschluß 32 und zurück zum Anschluß 12). Am Übergang der Anode der Diodenschaltung 78 und des mit einem Punkt markierten Anschlusses der Spule 42, teilt sich der Strom Is in zwei Bestandteile: ein Teil (der dem bereits in der Spule 42 erzeugten) fließt durch die Spule 42 am Knotenpunkt 90 in die Diodenschaltung 82 und schließt sich dem anderen Strombestandteil an, der durch die Diodenschaltung 78 an den Knotenpunkt 88 floß. Die beiden Strombestandteile treffen sich am Knotenpunkt 88 wieder und vollenden den Schaltkreis in der Spule 52. Die Wirkung dieser Stromtätigkeit ist es, den durch die Spule 42 fließenden Strom auf einer Potentialdifferenz von nahe Null zu halten, bis Is (aus der Quelle Spule 52) auf dasselbe Niveau verringert ist, wie die Energie die der Funkenentladungsstrecke zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt (gekennzeichnet mit der Ziffer 10), an dem der Strombestandteil durch die Diodenschaltung 78 auf Null gesunken ist und die in der Spule 42 befindliche Restenergie wird in Reihe (durch die Diodenschaltung 82) der in der Spule 52 als Quelle für den Strom in der Funkenentladungsstrecke hinzugefügt. Wenn Is in die Funkenentladungsstrecke entlädt, sinkt, wie in Figur 2C abgebildet, der Is-Impuls 136 auf Null, und dies wegen der größeren induktiven Stromquellen (der Summe der Induktivitäten der Spulen 42 und 52) mit einer langsameren Änderungsgeschwindigkeit.
Aus dem Vorangehenden ist erkennbar, daß die Pulsbreite jedes Is-Impulses durch den zwischen den Impulsen liegenden Abstand zwischen jedem ACT-Signal begrenzt wird. Der Abstand zwischen den Impulsen (Wiederholfrequenz) wird von der Phasendifferenz zwischen den Signalen ACT1 und ACT2 begrenzt. Daher wird jede gewünschte Impulsbreite und jede Wiederholfrequenz durch eine geeignete Erzeugung der Signale ACT1 und ACT2 durch das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 erreicht. Es sei ebenfalls angemerkt, daß eine verlängerte Entladefrequenz, die durch den Impuls 136 veranschaulicht ist, in Bezug zu den Signalen ACT1 und ACT2 an jeder beliebigen Stelle durch eine entsprechende Phasenveränderung dieser Signale erfolgen kann.
Eine alternative Anwendungsform ist in Figur 3 abgebildet, in welcher sich gleiche Ziffern auf gleiche Bestandteile und gleiche Signale, die in den Figuren 1, 2A, 2B und 2C abgebildet sind, beziehen. Die alternative Anwendungsform ist ein Beispiel für die Anwendung eines Zündsystemes 10' als ein verteilerloses Zündsystem in einem 4- Zylinder-Motor. In diesem besonderen Beispiel ist das Zündsystem 10' mit den Zündkanälen 140' und 140", die jeweils auf das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74' ansprechen, abgebildet. Es sei bemerkt, daß das Zündsystem 10 in Figur mit einen einzigen Zündkanal 140, der auf das Zeiteinstellungs- und Steuerungsmodul 74 anspricht, abgebildet war.
Der Kanal 140' des Zündsystemes 10' ist mit zwei Ausgangsanschlüssen 12' und 32' abgebildet, die mit den Mittelelektroden der jeweiligen Zündkerzen 1 und 4 gekoppelt sind. Der Kanal 140" ist mit zwei Ausgangsanschlüssen 12" und 32" abgebildet, die mit den Mittelelektroden der jeweiligen Zündkerzen 2 und 3 gekoppelt sind. Die Außenelektroden der Kerzen 1-4 sind als mit der Erde verbunden abgebildet. Demgemäß werden die Kerzen 1 und 4 und die Kerzen 2 und 3 gleichzeitig gezündet. Unter Bezug auf Figur 4A sei bemerkt, daß die Takte der Brennräume 1 und 4 durch 360 Kurbelwinkelgrade getrennt sind. Gleichermaßen sind die Brennräume 2 und 3 durch 360 Kurbelwinkelgrade getrennt, so daß während sich ein Brennraum in einem Kompressionstakt befindet, sich der andere in einem Aufpufftakt befindet. Also zünden die Kerzen 1 und 4 gleichzeitig sowohl in den Kompressions- als auch in den Aufpufftakten, und die Kerzen 2 und 3 zünden gleichzeitig sowohl in den Kompressions- als auch in den Aufpufftakten.
De Fachmann erkennt, daß wenn das Zündsystem 10' als verteilerloses Zündsystem ausgelegt ist, ein Zündkanal mit einem Kerzenpaar verbunden ist, so daß die Anzahl der Zündkanäle gleich der durch zwei dividierten Anzahl der Brennräume ist. So verwendet ein 6-Zylinder-Motor beispielsweise drei Zündkanäle.
Der Betrieb des Zündsystemes 10' im Parallelmodus, im Wechselmodus und im Wiederholmodus gleicht dem entsprechenden Betrieb des hierin oben beschriebenen Zündsystemes 10, jeweils unter besonderer Bezugnahme auf die Figuren 2A (Parallelmodus), 2B (Wechselmodus) und 2C (Wiederholmodus).
Im Wechselbetrieb des Zündsystemes 10', werden, wie in Figur 4B veranschaulicht, die Spulenabschnitte 34' und 36' des Zündkanales 140' von den Signalen ACT1 und ACT2 abwechselnd betätigt. Gleichermaßen werden, wie aus Figur 4b hervorgeht, die Spulenabschnitte 34" und 36" des Zündkanales 140" von den Signalen ACT1" und ACT2" abwechselnd betätigt. Der Betrieb und die Vorteile, einschließlich der Fehlerkorrektur, der Zündkanäle 140' und 140" sind im wesentlichen dieselben wie beim Betrieb des hierin vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Figur 2B beschriebenen Zündkanals 140.
Wie aus Figur 4C hervorgeht, werden werden die Spulenabschnitte 34' und 36' des Zündkanals 140' im Parallelmodus von den Signalen ACT1' und ACT2' parallel betätigt. Gleichermaßen werden, wie aus Figur 4C ersichtlich ist, die Spulenabschnitte 34" und 36" des Zündkanals 140" von den Signalen ACT1" und ACT2" parallel betätigt. Der Betrieb und die Vorteile, einschließlich der Fehlerkorrektur, der Zündkanäle 140' und 140" sind im Parallelmodus im wesentlichen dieselben wie beim Betrieb des hierin vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Figur 2A beschriebenen Zündkanals 140.
Im Wiederholmodus werden die Spulenabschnitte 34' und 36' des Zündkanals 140' auf wiederholte, in Figur 2C beschriebene Weise betätigt, wie dies bei den Spulenabschnitten 34" und 36" des Zündkanals 140" der Fall ist. Der Betrieb und die Vorteile, einschließlich der Fehlerkorrektur, der Zündkanäle 140' und 140" sind im wesentlichen dieselben wie beim Betrieb des hierin vorstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Figur 2C beschriebenen Zündkanals 140.
Das hierin beschriebene Zündsystem kann entweder zum Vorteil einer Zündung mit Verteiler als auch eines verteilerlosen Zündsystems eingesetzt werden.

Claims

1. Zündsystem zur Erzeugung von Zündenergie an die Zündkerzen, die mit den Brennräumen eines Verbrennungsmotors gekoppelt sind, welches erste und zweite Ausgangsanschlüsse (12,32) zur Kopplung der Zündenergie mit den Elektroden von mindestens einer Zündkerze (14,15,16,17,18), erste und zweite Primärspulen (40,50), die jeweils mit den entsprechenden ersten und zweiten Sekundärspulen (42,52) magnetisch gekoppelt sind, wobei die genannte erste Sekundärspule (42) zwischen dem genannten ersten Ausgangsanschluß (12) und einen ersten Knotenpunkt (90) angeschlossen ist, wobei die genannte zweite Sekundärspule (52) zwischen dem genannten zweiten Ausgangsanschluß (32) und einen zweiten Knotenpunkt (88) angeschlossen ist und Schaltmittel beinhaltet, die einen ersten Reihendiodenschaltkreis (78) mit einer Anode, die an den genannten ersten Ausgangsanschluß (12) angeschlossen ist, und mit einer Kathode, die an den genannten zweiten Knotenpunkt (88) angeschlossen ist, einen zweiten Diodenschaltkreis (86) mit einer Kathode, die an den genannten zweiten Ausgangsanschluß (32) angeschlossen ist und mit einer Anode die an den ersten genannten Knotenpunkt (90) angeschlossen ist, und einen dritten Diodenschaltkreis (82) mit einer Anode einschließt, die an den genannten ersten Knotenpunkt (90) angeschlossen ist und mit einer Kathode, die an den genannten zweiten Knotenpunkt (88) angeschlossen ist.

2. Zündsystem nach Anspruch 1, bei welchem der genannte erste Ausgangsanschluß (12) mit einem Zündverteiler (20) verbunden ist.

3. Zündsystem nach Anspruch 1, bei welchem der genannte erste Ausgangsanschluß (12') mit einer Mittelelektrode einer ersten Zündkerze (1) und der genannte zweite Ausgangsanschluß (32') mit einer Mittelelektrode einer zweiten Zündkerze (4) verbunden ist.

4. Zündsystem nach Anspruch 1, welches ferner erste und zweite Treiberschaltkreise, die jeweils auf die ersten und zweiten Steuersignale zur elektrischen Betätigung der jeweiligen, genannten ersten und zweiten Primärspulen (40,50) ansprechen, und Steuermittel (74) zur Erzeugung der genannten ersten und zweiten Steuersignale beinhaltet.

5. Zündsystem nach Anspruch 1, welches ferner erste und zweite Treiberschaltkreise, die jeweils auf ein erstes Steuersignal und auf ein zweites Steuersignal zur elektrischen Betätigung der jeweiligen genannten ersten und zweiten Primärspulen (40,50) ansprechen, Fehlererkennungsmittel, die mit der genannten ersten Primärspule (40) und der genannten zweiten Primärspule (50) gekoppelt sind, um eine erste Fehleranzeige, die auf den fehlerhaften Betrieb der genannten ersten Primärspule bezogen ist, und eine zweite Fehleranzeige, die auf den fehlerhaften Betrieb der genannten zweiten Primärspule bezogen ist, zu liefern und Steuermittel (74) zur Schaffung der genannten ersten und zweiten Steuersignale beinhaltet, wobei das genannte Steuermittel das erste Steuersignal außer Betrieb setzt und das zweite Steuersignal als Antwort auf die genannte erste Fehleranzeige aktiviert, wobei das genannte Steuermittel auch das zweite Steuersignal außer Betrieb setzt und das genannte erste Steuermittel als Antwort auf die genannte zweite Fehleranzeige aktiviert.

6. Zündsystem nach Anspruch 4, in welchem das genannte Steuermittel (74) das genannte erste Steuersignal und das genannte zweite Steuersignal parallel erzeugt.

7. Zündsystem nach Anspruch 4, in welchem das genannte Steuermittel (74) das genannte erste Steuersignal und das genannte zweite Steuersignal abwechselnd erzeugt.

8. Zündsystem nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem das genannte Steuermittel (74) das genannte erste Steuersignal mit einer ersten Pulsfolge zur wiederholten Betätigung der genannten ersten Sekundärspule (42) erzeugt, so daß die genannte erste Sekundärspule eine Vielzahl von ersten Energieimpulsen erzeugt, von denen jeder eine direkt auf den zwischen den Impulsen liegenden Abstand der genannten ersten Pulsfolge bezogene Pulsbreite hat.

9. Zündsystem nach Anspruch 8, bei welchem das genannte Steuermittel (74) das genannte zweite Steuersignal mit einer zweiten Pulsfolge zur wiederholten Betätigung der genannten zweiten Sekundärspule (52) erzeugt, so daß die genannte zweite Sekundärspule eine vielzahl von zweiten Energieimpulsen erzeugt, von denen jeder eine direkt auf den zwischen den Impulsen liegenden Abstand der genannten zweiten Pulsfolge bezogene Pulsbreite hat.

10. Zündsystem nach Anspruch 9, bei welchem das genannte Steuermittel (74) die genannte zweite Pulsfolge mit einer Phasenverschiebung gegenüber der ersten Pulsfolge erzeugt, die direkt auf den Abstand zwischen jedem der genannten ersten und der genannten zweiten Energieimpulsen bezogen ist.

11. Zündsystem nach Anspruch 4, welches ferner Verteilermittel (20) zur selektiven Kopplung des genannten ersten Ausgangsanschlusses (12) an die Mittelelektrode von jeder der genannten Zündkerzen (14,15,16,17,18,19) beinhaltet, und bei welchem der genannte zweite Ausgangsanschluß (32) mit den Außenelektroden aller Zündkerzen gekoppelt ist.

12. Zündsystem nach Anspruch 11, bei welchem der genannte zweite Ausgangsanschluß (32) mit der Masse verbunden ist.

13. Zündsystem nach Anspruch 4, bei welchem der genannte erste Ausgangsanschluß (12') mit der Mittelelektrode einer Zündkerze (1) gekoppelt ist und der zweite Ausgangsanschluß (32') mit der Mittelelektrode einer anderen Zündkerze (4) gekoppelt ist.

14. Zündsystem nach Anspruch 12, bei welchem sich der Brennraum, der mit der genannten einen Zündkerze gekoppelt ist, in einem Kompressionshub befindet, wenn sich der Brennraum, der mit der genannten anderen Zündkerze gekoppelt ist, in einem Auspufftakt befindet.