PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10023835B4 15.07.2004
Titel System und Verfahren zur Bereitstellung einer Mehrfachladezündung
Anmelder Delphi Technologies, Inc., Troy, Mich., US
Erfinder Boyer, James A., Anderson, Ind., US;
Bracken, Norman H., Anderson, Ind., US;
Butler, Raymond O., Anderson, Ind., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 16.05.2000
DE-Aktenzeichen 10023835
Offenlegungstag 26.04.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse F02P 3/04
IPC-Nebenklasse F02P 3/00   F02P 15/10   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Mehrfachladezündung und insbesondere ein Verfahren und ein System, die derart ausgebildet sind, daß sie zumindest manche der Mehrfachladeereignisse des Systems und Verfahrens auf eine stromabhängige Weise. auslösen, und die ferner derart ausgebildet sind, daß sie die Abfolge eines Wiederaufladens und teilweisen Entladens, der induktiven Energiespeichervorrichtung des Zündsystems auf der Grundlage eines Zeitgebungssignals und ohne andere den Kurbelwinkel anzeigende Signale zu erfordern beenden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 11 oder 13 Vorrichtungen bzw. verfahren den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 13 sind aus der US 4,138,977, US 3,945,362 und US 5,056,497 bekannt.

Im allgemeinen stoppt ein verteilerloses Zündsystem mit wiederholtem Funken den Zündstrom vor dem vollständigen Entladen der magnetischen Energie in der Zündspule, die die Zündkerze versorgt. Während des Stopps wird die Zündspule wieder aufgeladen, so daß ein zusätzlicher Funken an der Zündkerze erzeugt werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Zünden eines brennbaren gasförmigen Gemisches, insbesondere eines Gemisches aus Benzindampf und Luft, in der Brennkammer eines Verbrennungsmotors, der eine Zündkerze verwendet.

Die Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer eines Verbrennungsmotors (ICE) wird durch eine Zündkerze vorgenommen, bei der bewirkt wird, daß ein Hochspannungsfunken, der beispielsweise durch ein Entladen eines Kondensators oder einer Spule erzeugt wird, sich über einen Zünd- oder Funkenspalt der Zündkerze hinweg entlädt. Der Kondensator oder irgendeine andere Energiespeichervorrichtung, wie eine Zündspule selbst, wird mit Energie geladen, und in einem vorbestimmten Moment, der von einem Computer gesteuert werden kann, entlädt sich der Kondensator oder die andere Energiespeichervorrichtung, wodurch bewirkt wird, daß der Funken am Funkenspalt überspringt. Der Funkenspalt zündet das brennbare Gemisch innerhalb der Brennkammer des ICE.

Die zeitliche Abstimmung des Funkens in Relation zur brennbaren Füllung und der Position eines Kolbens in dem ICE, die gewöhnlich in bezug auf die Position des oberen Totpunktes (OT) des Kolbens genommen wird, ist wichtig. Gewöhnlich wird bewirkt, daß der Funkenübersprung zu einem vorbestimmten Moment vor der OT-Position des Kolbens auftritt, so daß das Gemisch brennen wird und gerade bei und nachdem der Kolben die OT-Position erreicht hat, Energie abgeben wird. Um einen maximalen Wirkungsgrad aus dem Verbrennungsvorgang zu erhalten, ist es wichtig, daß das Gemisch so schnell wie möglich innerhalb der Brennkammer verbrennt und sich ein Frontbereich der Verbrennung oder Flamme des brennbaren Gemisches so schnell wie möglich ausbreitet.

Die elektrische Entladung, die am Funkenspalt der Zündkerze unter der Steuerung des zugeordneten Zündsystems auftritt, ist unglücklicherweise kein klar analysierbares Vorkommnis oder Ereignis, wie beipielsweise ein elektrischer Rechteckwellenimpuls oder desgleichen, der die Entladung steuert. Rudolf Maly vom Institut für Physikalische Elektronik, Universität Stuttgart, hat in zahlreichen Schriften darauf hingewiesen, daß, wenn sich der Funken bildet, drei Phasen unterschieden werden können, nämlich (1) die Durchschlagphase, (2) die Lichtbogenphase und (3) die Glühphase.

Die Energie, die in den verschiedenen Phasen übertragen wird, differiert stark. Die Bildung der jeweiligen Phasen hängt bis zu einem gewissen Maß von der Geometrie der Zündelektroden sowie von der mit diesen verbunden, zugehörigen Schaltung ab. Wenn das Zündsystem einen Hochspannungsimpuls an die Zündelektroden liefert, wird dann zuerst, nachdem die Durchschlagspannung überschritten worden ist, ein elektrisch leitender Plasmaweg resultieren. Die Ströme, die über den Weg zwischen den Elektroden fließen, können sehr hoch sein. Dies tritt während der Phase (1), d.h., der Durchschlagphase, auf, wenn die Spannung von sehr hohen Spannungen (Kilovolt) auf Spannungen abfällt, die weniger als 10% der Spitze betragen.

Die nächste Phase ist die Lichtbogenphase, deren Bildung und Verlauf zu einem gewissen Grad von der Schaltung abhängt, der die Zündkerze zugeordnet ist. Die Lichtbogenphase bewirkt, daß Strom in dem zuvor erzeugten Plasmaweg fließt. Die Spannung zwischen den Elektroden kann vergleichsweise niedrig sein, oder der zu Beginn der zweiten oder Lichtbogenphase fließende Strom kann hoch sein. Wenn der Strom während der Lichtbogenphase unter eine Übergangsschwelle abfällt, wird der Lichtbogen zu einer gewöhnlich folgenden dritten oder Glühphase degenerieren. Der Strom während der dritten oder Glühphase fährt fort, den Medien in dem Spalt Wärmeenergie zuzuführen, obwohl während der relativ langen Zeitdauer bis zu den Elektroden viel verloren geht. Während der Glühphase liegt die Spannung über dem Wert der Lichtbogenphasenspannung.

Die Zündkerze wird während der jeweiligen Phasen unterschiedlich beansprucht. In der Durchschlagphase ist die Wärmebelastung der Zündkerze gering. In der Lichtbogenphase ist die Wärmebelastung hoch, und Wärme, die den Zündelektroden der Zündkerze zugeführt wird, führt zu dem allgemein bekannten Abtrag und zu einer Verschlechterung der Zündkerze. Während der Glühentladung findet wegen der niedrigen Stromdichten und Ströme (<100 ma), die ausgehalten werden können, relativ wenig Abtrag statt.

Die Lastzustände an einem Ottomotor resultieren in unterschiedlichen Zuständen der brennbaren Gemische in der Brennkammer. Bei Vollastbetrieb ist das Gemisch fett und der Grad der Füllung der Brennkammer ist hoch. Die Zündung eines derartigen Gemisches wirft keine wesentlichen Probleme auf. Eine beschleunigte Übertragung von Energie ist ebenfalls nicht notwendigerweise erwünscht. Wenn jedoch der ICE bei niedriger Last arbeitet oder im Leerlaufzustand oder auch im Motorbremszustand, fällt die Temperatur innerhalb der Brennkammer schnell ab, und der Druck fällt ebenfalls ab. Das Gemisch ist mager und der Grad der Füllung der Brennkammer des ICE ist niedrig. Es treten Inhomogenitäten des Gemisches auf, und folglich kann die Zündung des bereits mageren und möglicherweise inhomogenen und unzureichend gefüllten Gemisches Probleme hervorrufen.

Es sind Zündsysteme bekannt, die eine Abfolge von Funkendurchschlägen bereitstellen, um eine Zündung des brennbaren Gemisches in einem ICE sicherzustellen. Es ist beispielsweise bekannt, die Zusammensetzung des brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu erfassen, und die Anzahl von Funkenübersprüngen oder Durchschlägen an den Zündelektroden oder der Zündkerze als eine Funktion des Verhältnisses des Kraftstoffes zur Luft in dem brennbaren Kraftstoff-Luft-Gemisch zu steuern.

Das US-Patent Nr. 4 653 459 von Herden lehrt eine Motorsteuerung unter Verwendung des Zusammenhanges der Anzahl von Funkendurchschlägen mit der Zusammensetzung des dem Motor zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches. Es sind jedoch speziell konstruierte Zündkerzen erforderlich, um die Durchschlagphase auszudehnen. Außerdem können die Impulse mit höherer Energie dieser Durchschlagfunken zu unerwünschten HFI-Emissionen (Hochfrequenzinterferenz-Emissionen) führen.

Um zu vermeiden, die Bauteile der Zündung umkonfigurieren zu müssen, schlägt US-Patent Nr. 5 014 676 von Boyer vor, herkömmliche induktive Entladungsbauteile, vorzugsweise in einer verteilerlosen Ausgestaltung, mit wiederholter Zündung zu verwenden, und schlägt ferner vor, die Ein/Aus-Steuerung für diesen Modus von einem Hauptmotorsteuerungscomputer in Verbindung zu bringen. Durch Abschneiden der Länge jeder Glühentladung, um Energie zurückzugewinnen, die sonst für die Zündkerzenelektroden verloren gehen würde, und eine Anzahl von frischen Zündquellen in einem turbulenten Gemisch bereitzustellen, indem wiederholt der gleiche Zündkerzenspalt gezündet wird, gibt es gemäß dem '676 Patent eine höhere Wahrscheinlichkeit einer Zündung eines mageren Gemisches.

Während die in dem '676 Patent offenbarte Anordnung in vielen Situationen annehmbar ist, kann sie tatsächliche Zustandsänderungen innerhalb der Brennkammer nach dem ersten Funken nicht angemessen kompensieren. Sobald die '676 Anordnung auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors bestimmt, daß das Zünden wiederholt vorgesehen wird, sind die Ereignisse, die das Anlegen von Energie auslösen, das einen der Funken erzeugen soll, vorwiegend auf Zeit beruhende Ereignisse. Das heißt, jeder Versuch, einen Funken in der wiederholten Abfolge zu erzeugen, wird zu festgelegten Zeitpunkten ausgelöst und beendet. Während die festgelegten Zeitpunkte sich von einem Versuch zum nächsten unterscheiden, sind sie voreingestellt und verändern sich nicht, um tatsächliche Schwankungen der Energiemenge zu kompensieren, die erforderlich ist, um die Energiespeichervorrichtung (z.B. die Zündspule) für das nächste Erzeugen eines Funkens wieder aufzuladen. Die voreingestellten Zeitwerte ändern sich auch nicht, um tatsächliche Schwankungen der Energiemenge zu kompensieren, die von jedem Funken im Anschluß an den ersten dissipiert wird. Wenn diese tatsächlichen Schwankungen signifikant sind, was aufgrund von Zustandsänderungen innerhalb der Brennkammer nicht ungewöhnlich ist, liefert die in dem '676 Patent offenbarte Anordnung keine idealen Zündeigenschaften.

Die Zustandsänderungen innerhalb der Brennkammer (z.B., ob es einen Zustand mit starker Strömung oder einen Zustand mit geringer Strömung in der Brennkammer gibt) können bewirken, daß die Energiemenge, die von einem Zündereignis im Anschluß an den anfänglichen Funken dissipiert wird, um etwa eine Größenordnung schwankt. Bei Zuständen mit geringer Strömung können beispielsweise nur etwa 200–300 Volt notwendig sein, um einen Funken nach dem anfänglichen Funken aufrechtzuerhalten. Insbesondere verbleibt das Medium zwischen den Elektroden der Zündkerze ionisiert und erleichtert deshalb das Neuzünden der Zündkerze. Unter Bedingungen mit starker Strömung können im Gegensatz dazu wegen des Mangels an Ionisation zwischen den Elektroden der Zündkerze 2000 Volt notwendig sein, um den gleichen Funken in der Abfolge aufrechtzuerhalten. Es kann folglich eine Schwankung von 10:1 der Menge dissipierter Energie und somit der von der Spule benötigten Energiemenge geben, um sicherzustellen, daß ein Funken aufrechterhalten wird. Derart große Schwankungen bedeuten, daß, wenn die Entladungsauslösezeit aufgrund der fehlerhaften Annahme voreingestellt worden ist, daß die Brennkammerzustände nur eine geringe Energiemenge benötigen werden, um den Funken zu zünden, die Menge an Zeit, die zum Wiederaufladen zugewiesen wird, zu kurz sein kann, um den gewünschten Funken aufrechtzuerhalten (z.B. bei Bedingungen mit starker Strömung). Wenn im Gegensatz dazu die Entladungsauslösezeit auf der Grundlage der entgegengesetzten fehlerhaften Annahme voreingestellt wird, nämlich, daß die Brennkammerzustände eine große Energiemenge benötigen werden, um den Funken zu zünden, kann dann die Zeit, die dem Wiederaufladen zugewiesen wird, länger sein als es notwendig ist, wodurch die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Funken übermäßig verlängert wird und/oder die Spule überladen wird. In jedem Fall würde das Zündsystem kein ideales Leistungsvermögen besitzen.

Selbst wenn die voreingestellten Zeiten auf der Grundlage der Annahme bestimmt werden, daß die Zustände innerhalb der Brennkammer im wesentlichen im mittleren Bereich zwischen denjenigen, die eine große Energiemenge benötigen, und denjenigen, die wenig Energie benötigen, bleiben werden, verhindert die Größe von möglichen Schwankungen des Energiebedarfs (d.h., das vorstehend erwähnte Verhältnis von 10:1), daß dieser Ansatz das Potential für ein ungeeignetes Leistungsvermögen vollständig beseitigt.

Es gibt folglich in der Technik einen Bedarf für ein Mehrfachladezündsystem, das in der Lage ist, die Vorteile, die zur wiederholten Funkenerzeugung gehören, zu liefern, während Schwankungen der Dissipation und Wiederaufladeenergie von einem Funkenereignis zum nächsten in jeder wiederholten Funkenerzeugungsabfolge angemessen kompensiert werden. In dieser Hinsicht gibt es in der Technik einen Bedarf für ein Mehrfachladezündsystem, bei dem die Entladeereignisse auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst werden, die in der Spule des Zündsystems gespeichert ist.

Während das US-Patent Nr. 5 462 036 von Kugler et al Entladeereignisse liefert, die auf der Grundlage der Energiemenge in einer Primärwicklung ausgelöst werden, erfordert die von Kugler et al offenbarte Vorrichtung mehr als ein Eingangssignal (z.B. Drehzahl n, Druck p, Versorgungsspannung Up, Temperatur T und desgleichen). Diese Signale werden von der Vorrichtung von Kugler et al dazu verwendet, neben anderen Dingen den Zündzeitpunkt ZZP zu bestimmen. Da die Vorrichtung von Kugler et al nicht auf ein einziges Zeitgebungssignal (z.B. ein EST-Signal) von einer PTCU anspricht, sondern vielmehr auf eine Vielzahl von Eingangssignalen, wird sie im allgemeinen als Ersatz für existierende PTCU angewandt.

Der Ersatz oder die Modifikation von existierenden PTCU ist jedoch nicht notwendigerweise erwünscht oder praktikabel. Die Herstellung von existierenden PTCU ist über die vielen Herstellungsdurchläufe der PTCU wesentlich verfeinert worden. Die Verwendung von existierenden PTCU neigt ebenfalls dazu, die Werkzeugbestückungszeit und Produktionskosten zu minimieren. Da zusätzlich existierende PTCU in tatsächlichen Fahrzeugen verwendet und getestet worden sind und aufgrund der Ergebnisse derartiger Verwendung über wesentliche Zeiträume verfeinert worden sind, ist es im allgemeinen erwünscht, Vorteil aus deren nachgewiesener Zuverlässigkeit zu ziehen, indem ein Zündsystem geschaffen wird, das existierende PTCU verwendet und wenig, wenn überhaupt, mehr hinzufügt, als notwendig ist, um existierende PTCU in die Lage zu versetzen, eine Mehrfachladezündung bereitzustellen. In dieser Hinsicht gibt es im allgemeinen einen Bedarf für ein Mehrfachladezündsystem und -verfahren, die derart ausgebildet sind, daß sie die Abfolge des Wiederaufladens und teilweisen Entladens der induktiven Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage des Zeitgebungssignals (z.B. des EST-Signals) von einer existierenden PTCU beenden. Da Einsparungen bei der Herstellung erzielt werden, indem die Eingänge in irgendeine zusätzliche Mehrfachladeschaltung minimiert werden, existiert ein Bedarf für Mehrfachladezündsysteme und -verfahren, die ausgeführt werden können, ohne andere Eingangssignale als das Zeitgebungssignal zu erfordern (z.B. ohne Signale zu erfordern, die beispielsweise den Kurbelwinkel anzeigen).

Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme zu überwinden und zumindest eines der vorstehend erwähnten Erfordernisse zu erfüllen, indem ein Mehrfachladezündsystem und -verfahren geschaffen werden, die derart ausgebildet sind, daß sie wiederholte Funken unter Verwendung einer induktiven Entladung bereitstellen, ohne die Notwendigkeit für besondere Zündkerzenausgestaltungen oder einen kapazitiven Entladungsenergiespeicher und auf eine Weise, die Schwankungen der Dissipation und Wiederaufladeenergie von einem Zündereignis zum nächsten in jeder wiederholten Funkenerzeugungsabfolge kompensiert.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfachladezündsystem zu schaffen, bei dem zumindest manche der Entladeereignisse auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst werden, die in dem induktiven Speicherbauteil des Zündsystems gespeichert ist.

Es ist zudem ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das Mehrfachladezündsystem bereitzustellen, bei dem zumindest einige der Entladeereignisse auf der Grundlage des Stroms ausgelöst werden, der durch die Primärwicklung des induktiven Speicherbauteils des Zündsystems fließt.

Es ist außerdem ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfachladezündsystem und -verfahren zu schaffen, die derart ausgebildet sind, daß sie die Abfolge eines Wiederaufladens und teilweisen Entladens der induktiven Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage eines Zeitgebungssignals (z.B. von einer existierenden PTCU, wie ein EST-Signal) und ohne andere den Kurbelwinkel anzeigende Signale zu erfordern zu beenden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1, 11 oder 13.

Die elektronische Zündschaltung umfaßt ferner vorzugsweise einen Schalter, der mit dem vorstehend erwähnten Stromweg verbunden und derart ausgebildet ist, daß er selektiv den Weg öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg fließt, auf eine vorbestimmte Schwelle ansteigt, bei der die induktive Energie, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, der vorbestimmten Energiemenge entspricht.

Die elektronische Zündschaltung kann ferner eine Zeitgebungsschaltung umfassen, die derart ausgebildet ist, daß sie ein Zeitablaufsignal liefert, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Öffnen des Schalters verstrichen ist. Dieser Schalter kann in dieser Hinsicht ferner auf das Zeitablaufsignal ansprechen und kann derart ausgebildet sein, daß er den Weg bei Empfang des Zeitablaufsignals schließt, um ein Wiederaufladen der induktiven Energiespeichervorrichtung zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Mehrfachladezündsystem in einem Verbrennungsmotor bereit. Der Motor weist eine Zeitgebungssteuereinheit, eine Vielzahl von Brennkammern und zumindest eine Zündkerze in jeder Brennkammer auf. Das Mehrfachladezündsystem ist mit jeder Zündkerze und ebenfalls mit der Zeitgebungssteuereinheit verbunden. Das Mehrfachladezündsystem umfaßt eine induktive Energiespeichervorrichtung für jede Brennkammer und eine elektronische Zündschaltung. Jede induktive Energiespeichervorrichtung weist Primär- und Sekundärseiten auf, die induktiv aneinander gekoppelt sind. Die elektronische Zündschaltung ist mit der Primärseite jeder induktiven Energiespeichervorrichtung verbunden und derart ausgebildet, daß sie von der Zeitgebungssteuereinheit ein Zeitgebungssignal empfängt, das anzeigt, wann das Zünden jeder Zündkerze beginnen soll. Die elektronische Zündschaltung spricht ferner auf das Zeitgebungssignal an, indem eine jeweilige Vorrichtung der induktiven Energiespeichervorrichtungen dadurch aufgeladen wird, daß ein elektrischer Strom durch die Primärseite derselben fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in dieser gespeichert ist. Die elektronische Zündschaltung ist ferner derart ausgebildet, daß sie einen Teil der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite der jeweiligen Vorrichtung der induktiven Energiespeichervorrichtungen hindurch entlädt, indem ein Weg des elektrischen Stroms durch die Primärseite bei Erreichen der vorbeistimmten Energiemenge in der jeweiligen der induktiven Energiespeichervorrichtungen geöffnet wird. Die elektronische Zündschaltung ist ferner derart ausgebildet, daß sie wiederholt den Weg schließt und wieder öffnet, um die jeweilige Vorrichtung der induktiven Energiespeichervorrichtungen wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen. Die elektronische Zündschaltung ist derart ausgebildet, daß sie nacheinander in einer vorbestimmten Zündreihenfolge kennzeichnet, welche der induktiven Energiespeichervorrichtungen die jeweilige Vorrichtung bildet. Die elektronische Zündschaltung ist ebenfalls derart eingerichtet, daß ein Wiederöffnen des Weges auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst wird, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist.

Der Schritt des wiederholten Schließens und Wiederöffnens des Weges umfaßt vorzugsweise den Schritt, daß vor jeder Wiederholung des Schließens und Wiederöffnens bestimmt wird, ob eine nächste Wiederholung, wenn diese ausgeführt wird, so daß das Wiederöffnen lang genug ist, um die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch zu entladen, es erfordern würde, die nächste Wiederholung über eine vorbestimmte gewünschte Zünddauer hinaus auszudehnen, während der es erwünscht ist, daß ein Funken an der Zündkerze vorhanden ist. Zusätzlich umfaßt das Verfahren vorzugsweise den Schritt, daß der Weg für eine Zeitdauer geöffnet wird, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird, wenn bestimmt wird, daß sich die nächste Wiederholung über die vorbestimmte Sollzündauer hinaus erstrecken würde.

Durch die vorliegende Erfindung wird auch ein Verbrennungsmotor mit einer Zeitgebungsteuereinheit, einer Vielzahl von Brennkammern und zumindest einer Zündkerze in jeder Brennkammer bereitgestellt, wobei ein Mehrfachladezündsystem mit jeder Zündkerze und auch mit der Zeitgebungssteuereinheit verbunden ist. Das Mehrfachladezündsystem umfaßt eine induktive Energiespeichervorrichtung für jede Brennkammer und eine elektronische Zündschaltung für jede Brennkammer. Jede induktive Energiespeichervorrichtung weist Primär- und Sekundärseiten auf, die induktiv aneinander gekoppelt sind. Jede elektronische Zündschaltung ist mit einer jeweiligen Primärseite einer jeweiligen induktiven Energiespeichervorrichtung verbunden und ist derart ausgebildet, daß sie von der Zeitgebungssteuereinheit ein jeweiliges Zeitgebungssignal empfängt, das anzeigt, wann ein Zünden einer jeweiligen Zündkerze beginnen soll. Jede elektronische Zündschaltung spricht auf ihr jeweiliges Zeitgebungssignal an, indem sie ihre jeweilige induktive Energiespeichervorrichtung dadurch auflädt, daß ein elektrischer Strom durch die Primärseite derselben hindurch fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in dieser gespeichert ist. Jede elektronische Zündschaltung ist ferner derart ausgebildet, daß sie einen Teil der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite ihrer jeweiligen induktiven Energiespeichervorrichtung hindurch entlädt, indem ein Weg des elektrischen Stromes durch die Primärseite hindurch bei Erreichen der vorbestimmten Energiemenge in der jeweiligen induktiven Energiespeichervorrichtung geöffnet wird. Jede elektronische Zündschaltung ist ferner derart ausgebildet, daß sie wiederholt den Weg schließt und wieder öffnet, um ihre jeweilige induktive Energiespeichervorrichtung wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen. Jede elektronische Zündschaltung ist ferner derart eingerichtet, daß ein Wiederöffnen des Weges auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst wird, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist. Die Zündschaltung ist ferner derart ausgebildet, daß sie die Abfolge des Wiederaufladens und teilweisen Entladens der induktiven Energiespeichervorrichtung auf der Grundlage des jeweiligen Zeitgebungssignals und ohne andere den Kurbelwinkel anzeigende Signale zu erfordern beendet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser ist:

1 ein Zeitablaufdiagramm eines Mehrfachladeverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

2 ein Blockdiagramm eines Mehrfachladezündsystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

3 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,

4 ein schematisches Diagramm eines EPROM und eines Teils seiner zugeordneten Schaltung bei einer beispielhaften Ausführungsform des Mehrfachlade-Controllers, der in 3 veranschaulicht ist,

5 ein schematisches Diagramm eines Mehrfachladedauer-Rechners und -Zählers bei der beispielhaften Ausführungsform,

6 ein schematisches Diagramm einer Spannungsversorgungsschaltung bei der beispielhaften Ausführungsform,

7 ein schematisches Diagramm einer Schnittstelle bei der beispielhaften Ausführungsform,

8 ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform des in 3 veranschaulichten Treiber-Arrays zeigt,

9 ein Flußdiagramm eines Programms, das der EPROM in 4 ausführt, gemäß der beispielhaften Ausführungsform,

10 ein Zeitablaufdiagramm einer alternativen Ausführungsform des Mehrfachladeverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung,

11 ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte elektronische Schaltung zeigt, die derart ausgebildet ist, daß sie den Stromfluß gemäß dem Zeitablaufdiagramm von 10 steuert,

12 ein schematisches Diagramm, das ein alternatives Ausführungsbeispiel der in 11 veranschaulichten Schaltung zeigt,

13 ein Zeitablaufdiagramm, das eine weitere alternative Ausführungsform des Mehrfachladeverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

14 eine graphische Darstellung, die den Prozentsatz des Gesamtenergiespeichergehaltes in einer Zündspule über dem Prozentsatz der Zeit zeigt, die erforderlich ist, um die Spule auf diesen Energiepegel aufzuladen,

15 eine graphische Darstellung, die den Prozentsatz der Gesamtenergie, die von einer Zündspule entladen wird, über dem Prozentsatz einer vollen Funkendauer zeigt,

16 eine graphische Darstellung der Energie, die von verschiedenen Zündsystemen geliefert wird, als Funktion der Motordrehzahl (RPM), und

17 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Mehrfachladezündsystems, das mehrere elektronische Zündschaltkreise für Motoren mit mehreren Brennkammern aufweist.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in Zusammenhang mit einem Verbrennungsmotor mit einer bestimmten Anzahl an Zylindern beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Erfindung auf Motoren mit irgendeiner Anzahl von Zylindern sowie auf Motoren mit nichtzylindrischen Brennkammern (z.B. Umlaufmotoren) angewandt werden kann.

1 ist ein Zeitablaufdiagramm eines Mehrfachladeverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. EST in 1 bezeichnet ein Zeitgebungssignal, das von einer Antriebsstrangsteuereinheit (PTCU) vieler Serienfahrzeuge erzeugt wird. Das EST-Signal gibt an, wann das nächste Zünden einer Zündkerze beginnen soll. Typischerweise wird für jedes Zünden ein EST-Impuls geliefert. Somit wird in einem Achtzylinder-Viertakt-Motor beispielsweise jedes Paar Umdrehungen des Motors zu acht EST-Impulsen der in 1 veranschaulichten Art führen. Die EST-Impulse sind zeitlich getrennt und werden dazu verwendet, ein Zündereignis in einer oder mehreren der Brennkammern gemäß einer vorbestimmten Zündreihenfolge auszulösen.

Typischerweise ist die PTCU derart programmiert, daß sie jeden EST-Impuls mit einer vorbestimmten Impulsbreite (oder Dauer) liefert, die die Ladezeit einer Zündspule oder einer anderen Zündenergiespeichervorrichtung steuern soll. Der EST-Impuls steigt an (oder zeigt auf andere Weise einen ersten Übergang), wenn die PTCU bestimmt, daß das Laden der Spule beginnen sollte, und fällt ab (oder zeigt auf andere Weise einen zweiten Übergang), wenn die PTCU bestimmt, daß die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der jeweiligen Brennkammer beginnen sollte. Die typische PTCU löst deshalb jeden Funken unter Verwendung der nacheilenden Flanke (oder Übergangs) des EST-Impulses aus.

Statt herkömmliche PTCU zu modifizieren, verwendet eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vielmehr die gleichen EST-Impulse, liefert jedoch in Ansprechen auf diese ein Mehrfachladen und mehrfache Funken.

Die mehrfachen Funken werden über eine Zeitdauer erzeugt, während der es erwünscht ist, daß ein Funken in der jeweiligen Brennkammer vorhanden ist. Es ist empirisch bestimmt worden, daß für die meisten Verbrennungsmotoren diese Zeitdauer der Zeit entspricht, die es dauert, damit der Motor um ungefähr 10 bis 30 Grad dreht, und besonders bevorzugt ungefähr 20 Grad Motordrehung. Diese Zeitdauer schwankt als Funktion der Motordrehzahl. Bei höheren Motordrehzahlen ist die Sollfunkendauer kürzer, weil es eine kürzere Zeit dauert, damit der Motor um die gewünschte Gradzahl rotiert (z.B. um ungefähr 20 Grad).

Das DSD-Zeitablaufmuster in 1 bezeichnet die Sollfunkendauer. Insbesondere beginnt das DSD-Zeitablaufmuster, wenn der EST-Impuls abfällt. Die Sollfunkendauer DSD endet, nachdem der Motor sich um die Sollgradzahl gedreht hat. 1 zeigt auch die annähernden primärseitigen und sekundärseitigen elektrischen Ströme PI und SI in den Primär- und Sekundärseiten (z.B. Wicklungen) einer induktiven Energiespeichervorrichtung (z.B. einer Zündspule) gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Im besonderen wird der anfängliche Anstieg R im Primärstrom PI durch den Anstieg im EST-Impuls ausgelöst. Die Rate, mit der der Primärstrom PI ansteigt, ist eine Funktion der über die Primärseite hinweg angelegten Spannung sowie der Induktivität der Zündspule. Diese Rate ist ziemlich vorhersagbar. Somit kann eine Zündspule mit einer Charakteristik versehen werden, die es ihr ermöglicht, eine vorbestimmte Energiemenge in Ansprechen auf das Anlegen einer vorbestimmten Spannung für eine vorbestimmte Zeitdauer über ihre Primärseite hinweg induktiv zu speichern. Die Energie wird in der Form eines progressiv ansteigenden Magnetfeldes gespeichert, das durch den progressiv ansteigenden Primärstrom PI erzeugt wird. Indem die Spule derart entworfen wird, daß die vorbestimmte Zeitdauer mit der Impulsbreite des EST-Impulses zusammenfällt, ist es möglich, daß die Spule zuverlässig eine Sollhochspannung (z.B. 35 000 Volt) über die Sekundärseite hinweg (d.h. die Zündkerzenseite der Spule) in Ansprechen auf eine abrupte Beendigung (die durch den fallenden EST-Impulsausgelöst wird) mit einer viel kleineren Spannung liefern kann, nachdem diese viel kleinere Spannung über die Primärseite hinweg für die Dauer des EST-Impulses angelegt worden ist. Die Sollhochspannung reicht aus, um den Widerstand über den Zündkerzenspalt hinweg zu überwinden, und liefert deshalb einen Funken über den Spalt hinweg. Der Funken ist in 1 durch den ersten plötzlichen Anstieg SR im Sekundärstrom SI wiedergegeben. Somit können ein anfängliches auf Zeit beruhendes Anlegen und abruptes Beenden von Energie über die Primärseite hinweg zuverlässig einen Anfangssollstromfluß durch die Sekundärseite der Spule hindurch und durch den Zündkerzenspalt hindurch liefern.

In der Mehrfachladeumgebung der bevorzugten Ausführungsform wird es jedoch nicht gestattet, daß sich die induktiv gespeicherte Energie vollständig vor dem nächsten Anlegen von Energie an die Primärseite entlädt. Stattdessen wird das Entladen von Energie durch die Sekundärseite (der sekundärseitige Stromfluß SI durch die Zündkerze) hindurch beendet, indem wieder Primärstrom PI angelegt wird, vorzugsweise innerhalb ungefähr der halben Zeit, die ein vollständiges Entladen der Zündspule gedauert hätte (d.h., für einen vollständigen Zusammenbruch des Magnetfeldes in der Spule). Dies lädt die Zündspule und entlädt Energie aus der Zündspule durch den Zündkerzenspalt unter Verwendung des wirksamsten Teils des Lade- und Entladezyklus auf eine vorteilhafte Weise.

Die Zustände innerhalb der Brennkammer können signifikant schwanken, wie es oben gezeigt wurde. Derartige Schwankungen haben einen signifikanten Einfluß auf die durch den Funken dissipierte Energiemenge. Es ist deshalb schwierig, zuverlässig vorherzusagen, wie lange das nächste Anlegen von Energie an die Primärseite andauern sollte, damit es zu einer Speicherung der vorbestimmten Energiemenge führt. Wie es oben angegeben ist, kann es eine Schwankung von 10:1 der durch den Funken dissipierten Energiemenge geben. Ein Wiederanlegen der Energie an die Primärseite, das strikt auf Zeit beruht, könnte daher zu einem unzureichenden Wiederaufladezyklus, zu Überladen oder zu einer ungünstigen Verzögerung der Lieferung des nächsten Funkens führen.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löst deshalb das Wiederöffnen des Stromweges durch die Primärseite auf eine auf Strom beruhende Weise aus. Wie es in 1 gezeigt ist, wird der Weg durch die Primärseite hindurch verschlossen, nachdem er für eine vorbestimmte Zeitdauer T geöffnet worden ist. Dies bewirkt, daß der Primärstrom PI allmählich von einem Ausgangsstromwert CV aus ansteigt. Insbesondere ist die vorbestimmte Zeitdauer T nicht lang genug, um irgendetwas in der Nähe eines vollständigen Entladens der Spule zu liefern, und folglich ist der Ausgangsstromwert CV signifikant größer als Null. Die vorbestimmte Zeitdauer T ist vorzugsweise derart gewählt, daß sie nicht mehr als die Hälfte der Zeit beträgt, die erforderlich ist, um ein im wesentlichen vollständiges Entladen zu erreichen. Die Spulenkonstruktion und die damit in Beziehung stehenden Variablen sind vorzugsweise derart gewählt, daß die vorbestimmte Zeitdauer ungefähr 0,15 bis 0,25 Millisekunden und insbesondere bevorzugt zwischen ungefähr 0,15 und 0,2 Millisekunden beträgt.

Die Ausdrücke "Schließen" und "Öffnen", wenn sie in bezog auf den Weg für elektrischen Strom verwendet werden, sollen mit der Verwendung derartiger Ausdrücke in der Elektrotechnik in Einklang stehen. Somit gestattet ein "geschlossener" Weg einen Stromfluß, wohingegen ein "offener" Weg einen Stromfluß durch den offenen Teil des Weges verhindert.

Wenn der Primärstrom PI eine vorbestimmte Schwelle IT erreicht, wird der Weg durch die Primärseite hindurch wieder geöffnet. Es ist bevorzugt, daß die vorbestimmte Schwelle IT zwischen ungefähr 5–17 Ampere und insbesondere bevorzugt zwischen 7 und 15 Ampere festgelegt ist. Der besondere Amperewert ist derart gewählt, daß das zusammenbrechende Magnetfeld um die Primärseite herum die Sollhochspannung über die Sekundärseite hinweg induktiv erzeugt. Diese Hochspannung (z.B. 35 000 Volt) ist genug, um den Widerstand über den Zündkerzenspalt hinweg ungeachtet der Zustände innerhalb der Brennkammer zuverlässig zu überwinden. Da dies wiederholt wird, werden zuverlässig mehrere Funken über den Zündkerzenspalt hinweg erzeugt. Dies wird durch die wiederholten Anstiege des Sekundärstroms PI auf den Spitzenwert PV gefolgt durch Abfälle auf Zwischenwert IV über die vorbestimmte Zeitdauer T bewiesen. Da das Fehlen einer Gesamtentladung den Wirkungsgrad des Lade- und Entladezyklus erhöht, kann die anwachsende Zeit, während der ein Funken vorhanden ist, optimiert werden. Dies gestaltet wiederum den Verbrennungsprozeß innerhalb der Brennkammer zuverlässiger.

Während es möglich ist, die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Stromweges durch die Primärseite hindurch zu beenden, indem zugelassen wird, daß sich die Spule vollständig entlädt, wenn bestimmt wird, daß der Motor sich um eine vorbestimmte Gradzahl (z.B. 20 Grad) gedreht hat, könnte eine derartige Anordnung zu einem Zünden nach der Sollfunkendauer DSD führen. Wenn beispielsweise der Weg durch die Primärseite unmittelbar vor dem Ende der Sollfunkendauer (DSD) geschlossen wird, würde das Laden der Spule nicht enden, bis die vorbestimmte Stromschwelle IT eine gewisse Zeit danach erreicht wird. Das vollständige Entladen der Spule würde deshalb signifikant später als das Ende der Sollfunkendauer (DSP) auftreten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt deshalb den Schritt, das vor jeder Wiederholung des Schließens und Wiederöffnens des Stromweges durch die Primärseite hindurch bestimmt wird, ob eine nächste Wiederholung, wenn sie ausgeführt wird, so daß sich die Energie in der Spule vollständig durch die Sekundärseite hindurch entlädt, es erfordern würde, daß sich die nächste Wiederholung über die Sollfunkendauer DSD hinaus erstreckt. Wenn diese Bestimmung ein bestätigendes Ergebnis ergibt, wird das gegenwärtige Wiederöffnen des Stromweges durch die Primärseite hindurch für eine Zeitdauer durchgeführt, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird. Das abschließende Entladen der Spule tritt deshalb mehr gleichzeitig mit dem Ende der Sollfunkendauer (DSD) auf.

Da die Sollfunkendauer (DSD) in Zeiteinheiten (im Gegensatz zu Gradeinheiten der Motordrehung) als Funktion der Motordrehzahl schwankt, sollte die vorstehende Bestimmung ungeachtet der Dauer des letzten Wiederauflade- und Entladezyklus nicht allein auf einer konstanten (voreingestellten) Funkendauerzeit beruhen. Sie sollte auch nicht allein auf einer konstanten "voreingestellten" Mehrfachladezeit beruhen (d.h., eine andere, sich niemals ändernde Dauer der vorstehend erwähnten Wiederholungen, als die Wiederholung, die zu einem vollständigen Entladen der Spule führt). Stattdessen sollten die Mehrfachladedauer, die in 1 als MCD bezeichnet ist, und die Sollfunkendauer (DSD) so eingestellt werden, wie die Motordrehzahl schwankt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird deshalb Information hinsichtlich der Zeit, die die letzten beiden EST-Impulse trennt, um einen Faktor herunterskaliert, der der Sollgradzahl der Motordrehung entspricht, über die die Anwesenheit des Funkens erwünscht ist, und diese herunterskalierte Zeit wird dazu verwendet, die gegenwärtige Mehrfachladedauer MCD vorherzusagen. Dieser Aspekt der bevorzugten Ausführungsform zieht Nutzen aus der Tatsache, daß die Motordrehzahl vom Zünden des einen Zylinders zum nächsten nicht signifikant schwanken wird. Die vorausgehende Zeit zwischen den EST-Impulsen ist deshalb eine gute Angabe der Zeit, die es dauert, damit der Motor sich um die vorbestimmte Gradzahl (z.B. ungefähr 20 Grad) dreht.

Der Skalierwert selbst hängt von der vorbestimmten Gradzahl der Motordrehung ab. Wenn jede Brennkammer (oder Zylinder) ihren eigenen EST-Impuls enthält, und die Zeit zwischen derartigen individualisierten EST-Impulsen verwendet wird, ist dann der Skalierwert einfach die vorbestimmte Gradzahl dividiert durch 720 (die Gradzahl der Motordrehung zwischen aufeinanderfolgenden EST-Impulsen für einen Zylinder). Der Skalierfaktor für 20 Grad Motordrehung beträgt deshalb 1/36.

Wenn im Gegensatz dazu die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden EST-Impulsen zwischen den EST-Impulsen, die das Zünden von nicht nur den gleichen, sondern unterschiedlichen Brennkammern steuert, gemessen wird, wird dann der Skalierwert auch von der Brennkammerzahl (oder Zylinderzahl) abhängen. Im besonderen wird der Skalierwert die Gradzahl mal der Zylinderzahl dividiert durch 720 sein. Somit wird für einen Achtzylindermotor beispielsweise der Skalierfaktor 20 mal 8 dividiert durch 720 (oder 2 / 9) betragen.

Da manche PTCU nacheinander die EST-Impulse für alle Brennkammern (oder Zylinder) auf der gleichen EST-Leitung anlegen, zeigt die folgende Tabelle die Gradzahl der Motordrehung, die den angegebenen Skalierfaktoren für herkömmliche 4-Zylinder-, 6-Zylinder- und 8-Zylinder-Motoren zugeordnet ist:

Die Skalierung der Zeit zwischen EST-Impulsen liefert dadurch eine zuverlässige Vorhersage der tatsächlichen Zünddauer in Zeiteinheiten, die erforderlich ist, um ein Zünden während der vorbestimmten Gradzahl der Motordrehung (z.B. ungefähr 20 Grad) zu liefern. Diese Vorhersage der tatsächlichen Zündzeit kann dann dazu verwendet werden, das Ende der Mehrfachladedauer MCD zu bestimmen. Diese Bestimmung kann insbesondere unter Verwendung von Information im Hinblick darauf vorgenommen werden, wie lange der abschließende "Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen"-Zyklus in einem unmittelbar vorhergehenden Zündzyklus dauerte. Diese Information liefert eine zuverlässige Vorhersage davon, wie lange der anstehende abschließende "Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen"-Zyklus dauern wird. Daher wird die Dauer des vorhergehenden abschließenden Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen-Zyklus von der vorhergesagten Dauer des Funkens in Zeiteinheiten, die bestimmt wurde, indem die Zeit zwischen EST-Impulsen skaliert wurde, subtrahiert (oder mit negativen Vorzeichen versehen und addiert).

Am Ende der vorhergesagten Mehrfachladedauer MCD wird verhindert, daß der Stromweg durch die Primärseite der Zündspule hindurch Teilentladungen durchführt. Insbesondere wird, sobald die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht ist, der Weg durch die Primärseite hindurch geöffnet, jedoch nicht innerhalb der Zeitdauer T wieder geschlossen. Der abschließende Wiederauflade- und Entlade-Zyklus führt deshalb zu einem vollständigen Entladen der Energie in der Spule. Insbesondere endet diese abschließende Wiederauflade- und Entladeabfolge sehr nahe am Ende der Sollfunkendauer DSD und somit sehr nahe am Ende des Sollausmaßes der Motordrehung. Die Spulenkonstruktion und damit in Beziehung stehenden Variablen sind vorzugsweise derart gewählt, daß ein vollständiges Entladen der Spule ungefähr 0,5 Millisekunden dauert.

Während 1 eine einzige Zündabfolge zeigt, die während eines Arbeitstaktes in einer Brennkammer auftritt, ist festzustellen, daß die veranschaulichte Zündabfolge für jeden Arbeitstakt der gleichen Brennkammer sowie die Arbeitstakte von irgendwelchen anderen Brennkammern wiederholt werden kann. Die EST-Impulse, die die verschiedenen Zündabfolgen auslösen, können parallel für jede einzelne Brennkammer oder alternativ nacheinander auf der gleichen EST-Leitung geliefert werden. Die sequentielle Ausgestaltung kann beispielsweise ausgeführt werden, indem ein geeignetes Verteilungsmittel vorgesehen wird, das in der Lage ist, jeden EST-Impuls oder die dadurch ausgelöste Energie auf die geeignete(n) Brennkammer(n) zu verteilen, die diesem besonderen EST-Impuls zugeordnet ist/sind.

2 veranschaulicht ein beispielhaftes Mehrfachladezündsystem 20, das in der Lage ist, die vorstehende bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen. System 20 umfaßt eine induktive Energiespeichervorrichtung 22 und eine elektronische Zündschaltung 24. Das Mehrfachladezündsystem 20 kann mit einer Zündkerze 26 eines Verbrennungsmotors verbunden sein. Die induktive Energiespeichervorrichtung 22 des Systems 20 weist Primär- und Sekundärseiten 28, 30 auf, die induktiv aneinander gekoppelt sind. Da die induktive Energiespeichervorrichtung 22 typischerweise eine Zündspule umfassen wird, werden die Primär- und Sekundärseiten typischerweise durch die Wicklungen der Zündspule definiert sein.

Die elektronische Zündschaltung 24 ist mit der Primärseite 28 verbunden. Sie ist derart ausgebildet, daß sie ein Zeitgebungssignal 32 empfängt (z.B., EST-Impulse von der PTCU 34), die anzeigen, wann ein Zünden der Zündkerze 26 beginnen soll, und auf dieses Zeitgebungssignal anspricht, indem die induktive Energiespeichervorrichtung 22 geladen wird. In dem Fall einer Zündspule wird das Laden erreicht, indem ein elektrischer Strom durch die Primärwicklung hindurch fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in der Zündspule gespeichert ist (z.B. bis eine vorbestimmte Menge an Stromfluß durch die Primärwicklung hindurch hergestellt ist).

Die elektronische Zündschaltung 24 ist ferner derart ausgebildet, daß sie einen Teil der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite 30 hindurch entlädt, indem der Weg des elektrischen Stromes durch die Primärseite 28 hindurch geöffnet wird. Insbesondere wird der Stromweg durch die Primärseite 28 hindurch bei Erreichen der vorbestimmten Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 geöffnet. Dies kann von der elektronischen Zündschaltung 24 auf der Grundlage des Zeitgebungssignals 32 bestimmt werden. Das Zeitgebungssignal 32 (z.B. der EST-Impuls) wird, wie es oben angegeben ist, typischerweise zwei Übergänge für jeden Arbeitstakt zeigen. Der erste Übergang kennzeichnet, wann ein Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 beginnen soll, wohingegen der zweite Übergang zeitlich von dem ersten Übergang beabstandet ist, so daß, wenn ein Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 in Ansprechen auf den ersten Übergang beginnt, der zweite Übergang in einem Moment auftreten wird, wenn die vorbestimmte Energiemenge in der induktiven Energiespeicherevorrichtung 22 angesammelt worden ist. Der Weg durch die Primärseite 28 hindurch wird deshalb anfänglich durch die elektronische Zündschaltung 24 in Ansprechen auf den zweiten Übergang geöffnet.

Die Fähigkeit, ein Zeitgebungssignal zu liefern, das zuverlässig dieser Ladezeit entspricht, wird durch die Vorhersagbarkeit der Ladezeit während des anfänglichen Ladeprozesses erleichtert. Insbesondere beginnt der anfängliche Ladeprozeß von einem Nullenergiezustand (z.B. Stromfluß von Null) in der Spule. Es gibt folglich wenig, wenn überhaupt, Unsicherheit hinsichtlich dessen, wie lange es dauern wird, um die vorbestimmte Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 anzusammeln.

Die elektronische Zündschaltung 24 ist deshalb derart ausgebildet, daß sie auf den zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal 32 anspricht (z.B. die nacheilende Flanke des EST-Impulses), indem der Stromweg durch die Primärseite 28 hindurch geöffnet wird, und zugelassen wird, daß die Energie teilweise durch die Sekundärseite 30 hindurch entladen wird. Dadurch, daß diese Teilentladung vorgesehen wird, hält die elektronische Zündschaltung 24 vorzugsweise den Weg für nicht mehr als die Hälfte der Zeit offen, die erforderlich ist, damit das Magnetfeld in der Zündspule vollständig zusammenbricht. Wie es oben angegeben ist, stellt dies sicher, daß die anfängliche Teilentladung unter Verwendung von nur dem wirksamsten Teil des vollständigen Entladeprozesses durchgeführt wird.

Die elektronische Zündschaltung 24 ist auch derart ausgebildet, daß sie den Weg wiederholt schließt und wieder öffnet, um die induktive Energiespeichervorrichtung 22 wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen. Jedes Wiederöffnen des Weges des elektrischen Stromes durch die Primärseite 28 hindurch durch die elektronische Zündschaltung 24 wird vorzugsweise auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 gespeichert ist. Da diese Energiemenge proportional zur Strommenge ist, die durch die Primärseite 28 hindurchfließt, kann die elektronische Zündschaltung 24 das auf Energie beruhende Auslösen erreichen, indem sie den Weg in Ansprechen auf das Detektieren einer vorbestimmten Strommenge, die durch die Primärseite 28 hindurchfließt, wieder öffnet. Die vorbestimmte Strommenge ist vorzugsweise ein Stromwert zwischen 5 und 17 Ampere, bevorzugt zwischen 5 und 15 Ampere und insbesondere bevorzugt zwischen 5 und 10 Ampere.

Während eine Stromdetektion beschrieben worden ist, ist einzusehen, daß eine Spannungsdetektion auch bis zu dem Ausmaß verwendet werden kann, indem die detektierte Spannung Strom anzeigt. Die Spannung über einen Widerstand hinweg, durch den der Strom fließt, gibt beispielsweise den Wert des Stromes an, der durch den Widerstand hindurchfließt. Dieser Zusammenhang, der gemeinhin als ohmsches Gesetz bezeichnet wird, ist V = IR (wobei V die Spannung ist, I der Strom ist und R der Widerstand ist).

Während jeder Iteration des sich wiederholenden Schließen- und Wiederöffnen-Zyklus wird der Weg durch die elektronische Zündschaltung 24 hindurch für eine vorbestimmte Zeitdauer, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,15 und 0,2 Millisekunden, geöffnet. Diese Zeitdauer T stellt die Zeit dar, während der die induktive Energiespeichervorrichtung 22 genug Energie durch ihre Sekundärseite 30 hindurch teilweise entlädt, um einen Funken an der Zündkerze 26 zu erzeugen. Vorzugsweise ist die vorbestimmte Zeitdauer auch derart gewählt, daß der Weg für nicht mehr als die Hälfte der Zeit offen ist, die es dauern würde, damit die gesamte vorbestimmte Energiemenge durch die Sekundärseite 30 hindurch vollständig entladen wird. Dies gilt für alle Wiederholungen mit der Ausnahme der letzten in der Mehrfachladeabfolge.

Wenn der Weg für die letzte Wiederholung in einer Sollfunkendauer offen ist, hält die elektronische Zündschaltung 24 den Weg lange genug offen, damit die gesamte Energie in der induktiven Energiespeichervorrichtung 22 sich durch die Sekundärseite 30 hindurch entlädt. Die abschließende Wiederholung entlädt deshalb die Energiespeichervorrichtung 22 vollständig.

Insbesondere kann die elektronische Zündschaltung 24 derart ausgebildet sein, daß sie vor jeder Wiederholung eines Schließen- und Wiederöffnen-Zyklus bestimmt, ob eine nächste Wiederholung, wenn sie ausgeführt wird, so daß das Wiederöffnen lang genug ist, um die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite 30 hindurch zu entladen, es erfordern würde, daß die nächste Wiederholung sich über die vorbestimmte Sollfunkendauer DSD hinaus erstreckt. Auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung steuert die elektronische Zündschaltung 24, wie lange der Weg offen bleiben wird. Insbesondere ist die elektronische Zündschaltung 24 derart ausgebildet, daß sie den Weg für eine Zeitdauer öffnet, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge jedesmal dann im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite 30 hindurch entladen wird, wenn bestimmt wird, daß die nächste Wiederholung sich über die vorbestimmte Sollfunkendauer DSD hinaus erstrecken würde.

Die elektronische Zündschaltung 24 ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie diese Bestimmung im Hinblick auf die nächste Wiederholung auf der Grundlage davon vornimmt, wie lange es dauerte, einen vorhergehenden Zyklus des Schließens des Weges, des Öffnens des Weges und des Offenhaltens des Weges über eine Zeit, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite 30 hindurch entladen wird, abzuschließen. Der vorhergehende Zyklus, auf dem diese Bestimmung beruht, kann der gleichen oder einer verschiedenen Brennkammer zugeordnet sein.

Die elektronische Zündschaltung 24 selbst kann unter Verwendung vieler Kombinationen von analoger Schaltung, Hardware, Firmware und/oder Software ausgeführt werden. Derartige Kombinationen können programmiert oder auf andere Weise konfiguriert werden, um die vorstehend erwähnten Funktionen durchzuführen.

Eine beispielhafte Anordnung für einen Motor mit mehreren Brennkammern umfaßt eine Zündspule für jede Brennkammer und einen einzigen elektronischen Zündschaltkreis, der in der Lage ist, die oben beschriebenen Funktionen in Verbindung mit der elektronischen Zündschaltung 24 bereitzustellen.

3 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform einer derartigen Anordnung. Die beispielhafte Ausführungsform ist für einen Vier-Zylinder-Motor vorgesehen. Ein Fachmann hätte jedoch kein Problem, die Lehren in der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform auf Motoren mit einer unterschiedlichen Zahl von Zylindern oder Brennkammern auszudehnen.

Das beispielhafte Mehrfachladezündsystem 50 in 3 umfaßt einen EST-Separator 52, einen Mehrfachlade-Controller 54, der ausgebildet ist, um die oben beschriebenen Funktionen in Verbindung mit der elektronischen Zündschaltung 24 durchzuführen, und ein Treiber-Array 56. Der EST-Separator 52 ist in 3 enthalten, weil angenommen wird, daß die PTCU alle EST-Impulse nacheinander auf der gleichen EST-Leitung liefert. Wenn stattdessen die EST-Impulse parallel oder auf andere Weise geliefert werden und bereits für jede Brennkammer oder Gruppe von diesen getrennt worden sind, kann der EST-Separator 52 beseitigt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist jede Brennkammer mit ihrer eigenen Spule 58 und ihrer eigenen Zündkerze 60 versehen. Vorzugsweise ist jede Spule 58 eine Ion-Sense-Spule. Das Treiber-Array 56 ist mit den Spulen 58 verbunden und steuert das Anlegen von Strom durch deren Primärwicklungen. Insbesondere stellt das Treiber-Array 56 diese Steuerung in Ansprechen auf Signale von dem EST-Separator 52 und dem Mehrfachlade-Controller 54 bereit. Die Signale von dem EST-Separator 52 bestimmen, welche der Spulen 58 aktiv ist, und die Signale von dem Mehrfachlade-Controller 54 steuern, wie lange jede Spule 58 aktiviert ist.

Der EST-Separator 52 stellt vier Ausgangsleitungen 62 für das Treiber-Array 56 bereit. Jede Ausgangsleitung 62 transportiert den EST-Impuls für eine der Brennkammern. Der EST-Separator 52 nimmt deshalb den ersten EST-Impuls von der PTCU und schickt ihn die erste Ausgangsleitung 62 hinunter, er nimmt den zweiten EST-Impuls von der PTCU und überträgt ihn die zweite Ausgangsleitung 62 hinunter, usw.. Die getrennten EST-Impulse werden auch an den Mehrfachlade-Controller 54 angelegt, bei dem sie miteinander verODERt werden. Alternativ können die EST-Impulse von der PTCU direkt an den Mehrfachlade-Controller 54 angelegt werden.

Der Mehrfachlade-Controller 54 empfängt vorzugsweise Rückkopplungssignale 66 von den Primärseiten der Spulen 58, die anzeigen, wann jedes Zündereignis beendet ist. Zusätzlich wird dem Mehrfachlade-Controller 54 ein I-Erfassungssignal 68 geliefert, um anzuzeigen, wieviel Strom durch die Primärseite von irgendeiner aktivierten Spule 58 hindurchfließt.

Der Mehrfachlade-Controller 54 kann unter Verwendung vieler unterschiedlicher Schaltkreise ausgeführt sein. Eine bevorzugte Ausführungsform des Mehrfachlade-Controllers 54 umfaßt jedoch eine Zustandsmaschine, die programmiert oder auf andere Weise geeignet konfiguriert ist, um die oben in bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Funktionen auszuführen. Ein geeignet programmierter EPROM (elektrisch programmierbarer Festwertspeicher) kann beispielsweise als die Zustandsmaschine verwendet werden. Der Mehrfachlade-Controller 54 kann auch unter Verwendung einer geeignet programmierten ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) ausgeführt sein.

Die 47 veranschaulichen eine beispielhafte, auf einem EPROM beruhende Ausführungsform des Mehrfachlade-Controllers 54, wohingegen 8 ein beispielhaftes Treiber-Array 56 zur Verwendung in Verbindung mit der beispielhaften, auf einem EPROM beruhenden Ausführungsform veranschaulicht. Genauer veranschaulicht 4 einen geeignet programmierten EPROM 100 und einiges von seiner zugeordneten Schaltung. 5 veranschaulicht einen Mehrfachladedauer-Rechner und -Zähler, den der EPROM 100 dazu verwendet, zu bestimmen, wann die Mehrfachladedauer endet. 6 veranschaulicht eine Spannungsversorgungsschaltung für die auf dem EPROM beruhende Ausführung. 7 veranschaulicht eine. Schnittstelle der auf dem EPROM beruhenden Ausführungsform.

Die Schnittstelle in 7 ist derart ausgebildet, daß sie den EPROM 100 mit Eingangssignalen versorgt, die anzeigen, ob der Funken an der Zündkerze ausgegangen ist (d.h. ein Signal FUNKEN AUS), ob der Strom durch eine Primärwicklung eine vorbestimmte minimale Amperezahl (z.B. 15 Ampere) überschritten hat (d.h., ein Signal MINIMALSTROM ERREICHT), und ob der Strom durch die Primärwicklung hindurch eine vorbestimmte maximale Amperezahl (z.B. 20) überschritten hat (d.h. ein Signal MAXIMALSTROM ERREICHT).

Die folgende Tabelle bringt die Bezugszeichen der verschiedenen Logikbauelemente in den 48 mit den allgemein bekannten Zahlenbezeichnungen von bestimmten beispielhaften integrierten Chips (IC) in Beziehung, die dazu verwendet werden können, derartige Bauelemente zu implementieren. Die Zahlenbezeichnungen stimmen mit den von National Semiconductor Corporation, einem Lieferanten derartiger IC, veröffentlichten Bezeichnungen überein. Die folgende Tabelle gibt auch an, welche Pins der jeweiligen IC an Masse angeschlossen sind, welche an eine +5V-Gleichspannung angeschlossen sind, und welche an eine +14V-Gleichspannung angeschlossen sind. Die anderen relevanten Pinanschluß sind in den 58 unter Verwendung der Pinbezeichnungen gezeigt, die in der Technik für jeden der beispielhaften IC allgemein bekannt sind:

Der EPROM 100 umfaßt zwölf Adreßanschlüsse A0 – A11 und vier Ausgangsanschlüsse O4 – O7. Auf den Adreßanschluß A5 werden die verODERten EST-Impulsen von dem EST-Separator 52 aufgeschaltet. Dies ermöglicht es dem EPROM 100, zu detektieren, wann der EST-Impuls Übergänge von high nach low oder von low nach high erfährt.

Der EPROM 100 ist derart programmiert, daß er als Zustandsmaschine arbeitet. Abhängig vom Zustand der Signale an den Adreßanschlüssen A0 – A11 geht der EPROM 100 von einem Zustand zum nächsten über, wobei jeder Zustand durch eine Binärzahl repräsentiert ist, die der EPROM 100 an den Ausgangsanschlüssen O4 – O7 setzt.

Auf die Adreßanschlüsse A0 – A4 werden ein Signal FUNKEN AUS, ein Signal HIGH, WENN MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE, ein Signal FUNKENDAUER ZU ENDE, das Signal MAXIMALSTROM ERREICHT und bzw. das Signal MINIMALSTROM ERREICHT aufgeschaltet. Auf die Adreßanschlüsse A6 und A7 werden ein Signal MAXIMALLADEZEIT bzw. ein Signal NULL-MARKIERUNG aufgeschaltet.

Die Ausgangsanschlüsse O4 – O7 sind mit den jeweiligen Datenanschlüssen D0 – D4 einer Kippstufe 114 verbunden. Die entsprechenden Ausgänge Q0 – Q3 von der Kippstufe 114 werden als Eingänge in die jeweiligen Adreßanschlüsse A8 – A11 rückgekoppelt. Die Kippstufe 114 hält den Zustand der Zustandsmaschine für eine vorbestimmte Zeitdauer.

Mit den Ausgängen Q0 – Q3 der Kippstufe 114 ist der BCD-Dezimal-Decodierer 130 verbunden. Der Decodierer 130 empfängt den Binärcode, der den gegenwärtigen Zustand darstellt, und liefert in Ansprechen darauf ein High-Signal auf einem seiner Ausgänge Q1 – Q9. Jedes High-Signal wird dann dazu verwendet, ein Ereignis oder einen Betrieb auszulösen, der von dem besonderen Zustand vorgeschrieben wird. Diese High-Signale arbeiten deshalb als Steuersignale für den Zündungsprozeß, der von der beispielhaften Ausführungsform ausgeführt wird. Da einige der Steuersignale in mehr als einem Zustand erforderlich sind, werden manche der Ausgänge Q1 – Q9 aus dem Decodierer 130 unter Verwendung von ODER-Gattern von dem vorstehend erwähnten Vierfach-ODER-Gatter 132 logisch verODERt.

Die beispielhafte Ausführungsform umfaßt auch einen Taktimpulsgenerator 150. Der Taktimpulsgenerator 150 umfaßt eine Primärstufe 152 und eine Sekundärstufe 154. Die Primärstufe 152 umfaßt einen 1 MHz-Oszillator, die Inverter 119 und herkömmliche Signalaufbereitungswiderstände R1, R2 und Kondensatoren C1, C2. Die Widerstände R1 und R2 weisen jeweils Widerstände von ungefähr 2,2 MOhm bzw. 1 kOhm auf. Jeder der Kondensatoren C1, C2 weist eine Kapazität von ungefähr 47 pFarad auf. Das Taktsignal, das von der Primärstufe 152 ausgegeben wird, wird an den Taktanschluß der Kippstufe 114 angelegt. Es wird auch an die Sekundärstufe 154 angelegt.

Die Sekundärstufe 154 spricht auf das Taktsignal an, das von der Primärstufe 152 ausgegeben wird, und umfaßt Frequenzteilungselemente, die derart ausgebildet sind, daß sie ein 100-kHz-Taktsignal und ein 5 Millisekunden Taktsignal in Ansprechen auf das Taktsignal liefern, das von der Primärstufe 152 ausgegeben wird. Die Frequenzteilungselemente sind unter Verwendung der vorstehend erwähnten Doppel-Synchron-Aufwärtszähler 118 und 133 vorgesehen.

Das 100-kHz-Taktsignal wird auf einen Funkendauer-Zähler 160 aufgeschaltet. Der Funkendauer-Zähler 160 bestimmt, wieviel Zeit zwischen dem Öffnen des Stromweges durch die Primärwicklung hindurch bei Beginn einer Teilentladung und beim Schließen des gleichen Weges am Ende einer Teilentladung verstreichen wird. Dies entspricht der vorstehend erwähnten vorbestimmten Zeitdauer T.

Der Funkendauer-Zähler 160 ist ein Zwei-Stellen-Zähler, der durch die Kombination aus den einzelnen Binär-Aufwärts-/Abwärts-Zählern 115 und 116 und dem NAND-Gatter 112 definiert ist. Eine geeignete Anordnung von Schaltern und Pull-Down-Widerständen SR ist an den Voreinstellungsanschlüssen P0 – P3 jedes Zählers 115, 116 vorgesehen. Die Schalter können dazu verwendet werden, eine voreingestellte niedrigstwertige Stelle (least significant digit) und eine voreingestellte höchstwertige Stelle (most significant digit) zu liefern. Die Kombination der niedrigst- und höchstwerigen Stellen definiert den Ausgangspunkt des Zählbetriebes, der von dem Funkendauer-Zähler 160 durchgeführt wird. Dieser Ausgangspunkt ist derart gewählt, daß, nachdem das Zählen beginnt, es eine vorbestimmte Zeitdauer T für den Zähler 115 dauert, ein Übertragssignal an seinem Übertragsanschluß zu erzeugen. Da das Zählen durch den Funkendauer-Zähler 160 beginnt, sobald der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch geöffnet ist, dient das Übertragssignal als das vorstehend erwähnte Signal FUNKENDAUER ZU ENDE. Es wird deshalb an den A2-Adreßanschluß des EPROM 100 angelegt. Das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE zeigt dadurch dem EPROM 100 an, wann die vorbestimmte Zeitdauer T seit dem Öffnen des Stromweges durch die Primärwicklung hindurch verstrichen ist.

Die Schalter sind vorzugsweise Drehschalter, DIP-Schalter oder dergleichen. Durch selektives Setzen der Schalter, die die niedrigst- and höchstwertigen Stellen bestimmen, ist es möglich, die vorbestimmte Zeitdauer T einzustellen, die durch den Funkendauer-Zähler 160 bereitgestellt wird. Somit können Änderungen der Systemkonstruktion sowie Schwankungen in der Energiemenge, die während jeder der Teilentladungen der Spule entladen wird, durch die beispielhafte Ausführungsform auf herkömmliche Weise aufgenommen werden.

4 ist auch ein EINSCHALT-Rücksetzungsschaltkreis 170 veranschaulicht. Der EINSCHALT-Rücksetzungsschaltkreis 170 umfaßt einen RC-Schaltkreis 172, der mit dem Eingang des vorstehend erwähnten Puffers 117 verbunden ist. Der RC-Schaltkreis 172 umfaßt einen Widerstand R3, der einen Widerstand von ungefähr 150 kOhm aufweist, und einen Kondensator C3 mit einer Kapazität von ungefähr 0,1 Farad. Der EINSCHALT-Rücksetzungsschaltkreis 170 ist derart konfiguriert, daß er jedesmal dann ein Rücksetzsignal liefert, wenn zu Beginn die Energieversorgung des Systems zugeschaltet wird.

4 veranschaulicht auch den 12-Stufen-Binärzähler 131. Der Zähler 131 begrenzt die Ladezeit der Spule. Insbesondere liefert der Zähler 131 das vorstehend erwähnte Signal MAXIMALLADEZEIT für den EPROM 100, wenn der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch für eine maximale Zeitdauer geschlossen worden ist. Wenn dies auftritt, spricht der EPROM 100 durch Schalten in einen Zustand an, bei dem der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch offen ist. Dies bewirkt wiederum, daß die Energie in der Spule zumindest teilweise durch die geeignete Zündkerze entladen wird.

Die vorbestimmte Zeitdauer wird darüber bestimmt, welcher Ausgang (Q1, Q2 ... oder Q14) von dem Zähler 131 mit dem A6-Adreßanschluß des EPROMS 100 verbunden ist. Je höher die Q-Zahl des Anschlusses, desto länger die Zeitdauer. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Q9-Ausgangsanschluß des Zählers 131 mit dem A6-Adreßanschluß verbunden, um eine maximale Ladezeit von ungefähr 2,5 Millisekunden bereitzustellen.

Der Zähler 131 wird automatisch durch den Kehrwert des Signals LADEN SPULE zurückgesetzt. Insbesondere tritt das Signal LADEN SPULE durch den invertierenden Puffer 117 hindurch, wird von dem Puffer 117 invertiert, und die resultierende invertierte Version des Signals LADEN SPULE wird an den Rücksetzanschluß des Zählers 131 angelegt. Der Zähler 131 wird deshalb jedesmal dann automatisch zurückgesetzt, wenn die Spule nicht geladen wird.

5 veranschaulicht den Mehrfachladedauer-Rechner 180 und den Mehrfachladedauer-Zähler 182. Wie es oben angegeben ist, werden der Mehrfachladedauer-Rechner 180 und der Mehrfachladedauer-Zähler 182 von dem EPROM 100 dazu verwendet, zu bestimmen, wann die Mehrfachladedauer endet.

Der Mehrfachladedauer-Rechner 180 umfaßt vorzugsweise eine Zählwertskaliervorrichtung 184, einen Abschlußzyklus-Zähler 186 und einen Berechnungs-Zähler 188. Die Zählwertskaliervorrichtung 184 umfaßt die BCD-Raten-Multiplizierer 102, 103 und den programmierbaren Teile-durch-N-Binärzähler 104.

Jeder der BCD-Raten-Multiplizierer 102, 103 und der programmierbare Teile-durch-N-Binärzähler 104 ist mit einem Satz von Pull-Down-Widerständen und Schaltern SR (z.B. Drehschalter, DIP-Schalter und dergleichen) verbunden. Die Schalter werden selektiv angeordnet, um einen gewünschten Zahlencode an die Eingänge der jeweiligen Multiplizierer 102, 103 und des Zählers 104 zu liefern.

Der Zahlencode an den Eingängen in die Multiplizierer 102, 103 bestimmt den Skalierfaktor, der von den Multiplizierern 102, 103 geliefert wird. Der Skalierfaktor beträgt 0, XY, wobei X (die niedrigstwertige Stelle) durch den Zahlencode am Eingang in den Multiplizierer 102 bestimmt ist, und Y (die höchstwertige Stelle) durch den Zahlencode am Eingang in den Multiplizierer 103 bestimmt ist. Die Multiplizierer 102, 103 empfangen das 100-kHz-Taktsignal und skalieren die Taktrate durch den angegebenen Skalierfaktor. Beispielhafte Beziehungen zwischen dem Skalierfaktor und den Graden der Motordrehung sind in der obigen Tabelle angegeben.

Für eine Sollfunkendauer von 20 Grad beträgt beispielsweise der Skalierfaktor 0,11 für einen 4-Zylinder-Motor, 0,17 für einen 6-Zylinder-Motor und 0,22 für einen 8-Zylinder-Motor. Somit würde für das 6-Zylinder-Beispiel der Zahlencode an dem Multiplizierer 102 1 betragen, und der Zahlencode an dem Multiplizierer 103 würde 7 betragen.

Der programmierbare Teile-durch-N-Binärzähler 104 weist jedesmal dann einen auf 1 gesetzten Eingang auf, wenn alle EST-Impulse (d.h., die EST-Impulse für alle Zylinder) dem beispielhaften Mehrfachlade-Controller 54 geliefert und verODERt werden, während er die Zeit zwischen derartigen EST-Impulsen zählt und die Funkendauer auf der Grundlage dieser Zählung bestimmt. Dies ist der Fall, weil der Skalierfaktor in der obigen Tabelle annimmt, daß alle EST-Impulse bei der Durchführung der Bestimmung der Funkendauer verwendet werden. Die Taktrate, die von den Multiplizierern 102, 103 geliefert wird, erfordert deshalb keine Frequenzkorrektur, wenn alle EST-Impulse verwendet werden.

In Situationen, in denen es keinen Wunsch gibt, den Mehrfachladedauer-Rechner 180 an unterschiedliche Zahlen von Brennkammern anpaßbar zu gestalten, kann der geeignete Skalierfaktor aus der vorstehenden Tabelle in die Multiplizierer 102, 103 geladen und der Zähler 104 beseitigt werden.

Wenn es gewünscht wird, die EST-Impulse von weniger als allen Zylindern zu verwenden, kann dann eine entsprechende Korrektur in der Taktrate erreicht werden, indem der Eingang in den Zähler 104 verändert wird. Wenn beispielsweise die EST-Impulse von nur einem Zylinder in einem 4-Zylinder-Motor von dem Mehrfachlade-Controller 54 verwendet werden, um die vorstehend erwähnte Bestimmung vorzunehmen, kann der Eingang des Zählers 104 auf eine binäre vier (0100) gesetzt werden, wodurch die Taktrate am "O"-Ausgang des Zählers 104 durch vier geteilt wird. Dies kompensiert vorteilhaft die längere Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden EST-Impulsen. Im Zusammenhang mit 6-Zylinder-Motoren und 8-Zylinder-Motoren können jeweils Eingangscodes von binär sechs (0110) bzw. binär acht (1000) verwendet werden, um die gleiche An von Korrektur der Taktrate vorzunehmen.

Der Zähler 104 liefert dadurch einen zweckmäßigen Weg eines Anpassens des Mehrfachlade-Controllers 54 an Änderungen darin, wie der EST-Impuls bereitgestellt wird und wieviele Zylinder der besondere Motor aufweist. Die Multiplizierer 102, 103 liefern gleichermaßen eine zweckmäßige Weise eines Festlegens der Gradzahl der Motordrehung pro Funkendauer, wobei diese Einstellung geeignet verändert werden kann, indem lediglich die Eingänge in die Multiplizierer 102, 103 verändert werden und dadurch der Skalierfaktor eingestellt wird. Die Zählwertskaliervorrichtung 184 macht daher den Mehrfachlade-Controller 54 an viele unterschiedliche Motor- und PTCU-Ausgestaltungen universell anpaßbar.

Die Taktrate, die von dem Berechnungs-Zähler dafür verwendet wird, wird von der Zählwertskaliervorrichtung 184 geeignet skaliert. Zusätzlich wird dem Berechnungs-Zähler 188 von dem Abschlußzyklus-Zähler 186 eine negative Zahl geliefert. Diese negative Zahl entspricht der Zeit, die es dauerte (LETZTES WIEDERAUFLADEN + VOLLSTÄNDIGES ENTLADEN in 1), damit die Spule am Ende einer vorhergehenden Zündabfolge der gleichen oder einer verschiedenen Zündkerze wiederaufgeladen und vollständig entladen wurde. Der Abschlußzyklus-Zähler 186 bestimmt diese negative Zahl durch Zählen der Taktimpulse, die bei der Anwesenheit des Signals FREIGEBEN ZÄHLER LETZTER ZYKLUS während des vorhergehenden Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen-Zyklus auftraten.

Der Berechnungs-Zähler 188 zählt deshalb von der negativen Zahl (die in Ansprechen auf das Signal VOREINSTELLEN MEHRFACHLADEDAUER-RECHNER voreingestellt wird) mit der Rate aufwärts, die von der Zählwertskaliervorrichtung 184 bestimmt wird. Das Ergebnis dieses Zählens wird in den Mehrfachladedauer-Zähler 182 in Ansprechen auf das Signal LADEN MEHRFACHLADEDAUER-ZÄHLER geladen. Der Mehrfachladedauer-Zähler 182 wird deshalb mit einer Zahl voreingestellt, die der geeignet herunterskalierten Zeit zwischen EST-Impulsen (d.h., gemäß der Gradzahl der Motordrehung, während der ein Zünden auftreten soll, skaliert) minus der Zeit, die es dauert, damit die Spule wiederaufgeladen und dann vollständig entladen wird, entspricht. Die Zeit, die durch diese voreingestellte Zahl dargestellt wird, entspricht somit einer Vorhersage der Mehrfachladedauer MCD, die in 1 gezeigt ist. Diese Vorhersage ist relativ genau, weil sie auf der tatsächlichen Zeit beruht, die während einer vorhergehenden Abfolge eines Mehrfachladens und dann eines vollständigen Entladens verstreicht, wobei sich die verstrichene Zeit von einer Zündabfolge zur nächsten nicht wesentlich ändert.

Um sicherzustellen, daß die wiederholten Schließungen und Wiederöffnungen des Stromweges nicht ausgeführt werden, wenn der Berechnungs-Zähler 188 beim Bestimmen der gegenwärtigen Zahl im Mehrfachladedauer-Zähler 182 keinen Zählwert von zumindest null erreichen konnte, ist der "NULL"-Anschluß des Berechnungs-Zählers 188 mit dem S-Anschluß des Flip-Flops 134 verbunden. Der Q-Anschluß des Flip-Flops 134 ist mit dem A7-Adreßanschluß des EPROM 100 verbunden. Dem EPROM 100 wird dadurch das vorstehend erwähnte Signal NULL-MARKIERUNG geliefert, und er ist in der Lage, aus diesem Signal zu bestimmen, ob das Zählen durch den Berechnungs-Zähler 188 zumindest null erreicht hatte (d.h., ob der Zählwert eine nicht-negative Zahl erreicht hatte). Wenn das Zählen nicht null erreicht hatte, schließt der EPROM 100 das wiederholte Schließen und Wiederöffnen des Stromweges durch die Primärwicklung hindurch aus, das sonst auf der Grundlage der Mehrfachladedauerperiode, die aus einem nicht null erreichenden Zählwert abgeleitet wird, fehlerhaft durchgeführt worden wäre.

Um ein Rücksetzen des Signals NULL-MARKIERUNG zu gestatten, wird auf den R-Anschluß des Flip-Flops 134 ein Signal RÜCKSETZEN NULL-MARKIERUNG aufgeschaltet, das von dem Decodierer 130 jedesmal dann auf high gesteuert wird, wenn der entsprechende Rücksetzcode von dem EPROM 100 an seinen Ausgangsanschlüssen O4 – O7 geliefert wird.

Normalerweise fährt das Zählen durch den Mehrfachladedauer-Zähler 182 in Ansprechen auf das 100-kHz-Taktsignal fort, bis das Ende der Mehrfachladedauer MCD (in 1 gezeigt) erreicht ist. Am Ende der Mehrfachladedauerzählung bewirkt der Mehrfachladedauer-Zähler 182, daß das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE auf high geht. Dies zeigt wiederum dem EPROM 100 an, daß das Ende der Sollfunkendauer nahe ist und daß keine weiteren Teilentladungen der relevanten Spule auftreten sollen und daß kein Wiederaufladen der Spule begonnen werden soll (obwohl ein Wiederaufladen fortfahren kann, wenn es bereits gestartet ist). Der EPROM 100 schaltet somit in den Zustand, der das nächste Entladen der Spule derart lenkt, daß es ein vollständiges Entladen und kein teilweises Entladen ist. Insbesondere wird nun der Stromweg, der wiederholt bei der vorbestimmten Stromschwelle IT geschlossen und für nur die vorbestimmte Zeitdauer T wieder geöffnet worden ist, nachdem die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist, offen gehalten, um ein vollständiges Entladen der relevanten Spule zu erleichtern. Das vollständige Entladen wird natürlich länger als die vorbestimmte Zeitdauer T dauern.

Der resultierende Betrieb liefert einen engen Zusammenhang zwischen der Sollfunkendauer in Grad Motordrehung und der tatsächlichen Funkendauer in Grad Motordrehung. Im besonderen liefert das Skalieren der Zeit zwischen EST-Impulsen eine zuverlässige Voraussage der tatsächlichen Zünddauer in Einheiten der Zeit, die erforderlich ist, um ein Funken während der vorbestimmten Gradzahl der Motordrehung (z.B. ungefähr 20 Grad) zu liefern. Diese Vorhersage der tatsächlichen Zündzeit wird dann dazu verwendet, das Ende der Mehrfachladedauer MCD zu bestimmen. Diese Bestimmung wird im besonderen unter Verwendung von Information im Hinblick darauf vorgenommen, wie lange der abschließende "Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen"-Zyklus in einem unmittelbar vorhergehenden Zündzyklus dauerte. Diese Information liefert wiederum eine zuverlässige Vorhersage davon, wie lange der eintretende abschließende "Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen"-Zyklus dauern wird. Somit wird die Dauer des vorhergehenden abschließenden Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen-Zyklus von der vorhergesagten Dauer des Funkens in Zeiteinheiten, die bestimmt wurde, indem die Zeit (oder Anzahl von Taktimpulsen) zwischen den EST-Impulsen skaliert wurde, subtrahiert (oder mit einem negativen Vorzeichen versehen und addiert). Am Ende der vorhergesagten Mehrfachladedauer MCD wird deshalb verhindert, daß der Stromweg durch die Primärseite der Zündspule hindurch Teilentladungen durchführt. Sobald die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist, wird insbesondere der Weg durch die Primärseite hindurch geöffnet, schließt aber nicht innerhalb der Zeitdauer T wieder. Der abschließende Wiederaufladen- und Entladen-Zyklus resultiert deshalb in einem vollständigen Entladen der Energie in der Spule. Insbesondere endet diese abschließende Wiederauflade- und Entladeabfolge sehr nahe am Ende der Sollfunkendauer DSD und somit sehr nahe am Ende des Sollwerts der Motordrehung.

In den meisten Situationen ist es ungeachtet der Motordrehzahl nicht erwünscht, daß die Funkendauer über eine vorbestimmte maximale Zeitdauer hinaus fortfährt. Dementsprechend kann ein Mehrfachlademaximalzeit-Zähler 190 vorgesehen sein, um automatisch zu bewirken, daß das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE, ungeachtet des Zählwerts, der von dem Mehrfachladedauer-Zähler 182 erreicht wird, auf high geht. Eine beispielhafte Maximalzeit für die Funkendauer beträgt urnigefähr 5 Millisekunden. Diese Maximalzeit wird typischerweise nur bei sehr niedrigen Motordrehzahlen, wie während des Anlassens des Motors ins Spiel kommen.

Bei dem beispielhaften Mehrfachlade-Controller 54 dient der Binär-Aufwärts/Abwärts-Zähler 108 als ein Teil des Mehrfachlademaximalzeit-Zählers 190. Insbesondere werden die Pull-Down-Widerstände und Schalter SR an den Voreinstellungseingängen P1 – P3 des Zählers 108 auf einen vorbestimmten Wert gesetzt, der in Ansprechen auf das 5-Millisekunden-Taktsignal am Taktanschluß CK bewirkt, daß das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE auf high geht, wenn die vorbestimmte maximale Zeitdauer verstrichen ist. Insbesondere wird das Signal LADEN MEHRFACHLADEDAUER-ZÄHLER auf den PE-Anschluß des Zählers 108 aufgeschaltet. Der Zähler 108 wird deshalb automatisch zusammen mit dem Mehrfachladedauer-Zähler 182 voreingestellt.

Während bei der vorhergehenden beispielhaften Ausführungsform eine auf einem Zähler beruhende Anordnung offenbart ist, ist zu verstehen, daß alternative Ausführungsformen vorgesehen sein können, in denen die Funktionen, die durch die vorstehenden Zähler ausgeführt werden, durch Analogintegratoren anstelle von Zählern durchgeführt werden. Dies wäre besonders in Zusammenhang mit einer alternativen analogen Ausführungsform der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform erwünscht.

6 veranschaulicht einen bevorzugten Spannungsversorgungsschaltkreis 195, der einen positiven Spannungsregler mit drei Anschlüssen 128, eine 14-Volt-Zenerdiode 200 und drei Filterkondensatoren C4, C5, C6 umfaßt. Die Kondensatoren C4 – C6 weisen Kapazitäten von ungefähr 0,1 Farad, 10 Mikrofarad bzw. 10 Mikrofarad auf. Der Spannungsversorgungsschaltkreis 195 ist derart ausgebildet, daß er relativ stabile Spannungsquellen bei den gewünschten 5-Volt- und 14-Volt-Pegeln bereitstellt.

Wie es oben angedeutet ist, veranschaulicht 7 eine Schnittstelle 210 der beispielhaften; auf einem EPROM beruhenden Ausführungsform. Die Schnittstelle in 7 ist derart ausgebildet, daß sie dem EPROM 100 das Signal FUNKEN AUS, das Signal MINIMALSTROM ERREICHT und das Signal MAXIMALSTROM ERREICHT liefert.

Die Schnittstelle 210 umfaßt einen Stromerfassungswiderstand (z.B. 0,05 Ohm) ISR. Der Stromerfassungswiderstand ISR ist zwischen Masse und die Schalter (z.B. IGBT, die später beschrieben werden) geschaltet, die selektiv den Stromweg durch die Primärwicklungen der Spulen hindurch vervollständigen. Der Strom, der durch die Primärwicklungen hindurchfließt, muß deshalb durch den Stromerfassungswiderstand ISR hindurchtreten. Der Stromerfassungswiderstand ISR liefert somit eine Spannung, die den Stromwert anzeigt, der jedesmal dann durch die aktive Primärwicklung fließt, wenn einer der Schalter geschlossen ist.

Es ist ein geeignetes Widerstandsnetz vorgesehen, um die den Strom anzeigende Spannung von dem Stromerfassungswiderstand ISR in Spannungen mit einer annehmbaren Größe an den nicht-invertierenden Eingangsanschlüssen von oberen zwei Komparatoren 129 in 7 zu teilen. Das Widerstandsnetz umfaßt Widerstände R4 – R9, von denen einige derart angeordnet sind, daß sie eine Rückkopplung aus dem Ausgang der oberen beiden Komparatoren 129 liefern. Beispielhafte Widerstände der Widerstände R4 – R9 sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Zusätzlich ist jeder der invertierenden Eingänge der Komparatoren 129 in 7 an eine jeweilige Referenzspannung angeschlossen. Die Referenzspannungen werden mit einer geeigneten Größe durch eine 5V-Spannungsquelle, eine Zenerdiode ZD1 (die eine geregelte Spannung von ungefähr 3,6 Volt liefert) und einem Netz aus Spannungsteilerwiderständen R10 – R16 und Potentiometern POT1, POT2, POT3 bereitgestellt. Die Potentiometer POT1 – POT3 sind vorzugsweise 100-Ohm-Potentiometer und sind derart eingestellt, daß sie die Referenzspannungen mit einer geeigneten Größe bereitstellen. Beispielhafte Widerstände für die Widerstände R 10 – R16 sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Der Ausgang des obersten Komparators 129 in 7 ist mit dem A4-Adreßanschluß des EPROM 100 verbunden. Wenn die den Strom anzeigende Spannung des Stromerfassungswiderstandes ISR anzeigt, daß der Strom durch die Primärwicklung hindurch die vorbestimmte Stromschwelle IT (z.B. 15 Ampere) erreicht hat, bewirken die Spannungen an den jeweiligen Eingangsanschlüssen des obersten Komparators 129 in 7 einen Übergang im Ausgangssignal (d.h., im Signal MINIMALSTROM ERREICHT) dieses besonderen Komparators 129, wobei dieser Übergang an den A4-Adreßanschluß des EPROM 100 angelegt wird. Der EPROM 100 detektiert dadurch, wann der Strompegel durch die Primärwicklung hindurch die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht.

Ähnlich ist der Ausgangsanschluß des mittleren Komparators 129 in 7 mit dem A3-Adreßanschluß des EPROM 100 verbunden. Wenn die den Strom anzeigende Spannung des Stromerfassungssensors ISR anzeigt, daß der Strom durch die Primärwicklung hindurch einen vorbestimmten maximalen Fehlerstrom (z.B. 20 Ampere) erreicht hat, bewirken die Spannungen an den jeweiligen Eingangsanschlüssen des mittleren Komparators 129 in 7 einen Übergang im Ausgangssignal (d.h. im Signal MAXIMALSTROM ERREICHT) dieses besonderen Komparators 129, wobei dieser Übergang an den A3-Adreßanschluß des EPROM 100 angelegt wird. Der EPROM 100 detektiert dadurch, wann der Stromfluß durch die Primärwicklung hindurch den vorbestimmten maximalen Fehlerstrom erreicht.

Der nicht invertierende Eingangsanschiuß des untersten Komparators 129 in 7 ist indirekt über ein Signalaufbereitungsnetz, 215 aus Widerständen R17 – R19 und einem Kondensator C7 an eine gleichgerichtete Spannung von dem negativen Anschluß jeder Spule angeschlossen. Die Gleichrichtung wird durch ein Dioden-Array 220 geschaffen. Die Widerstände R17 – R19 weisen beispielhaft Widerstände von ungefähr 900 Ohm (1%), 100 Ohm (1%) bzw. 5 kOhm auf. Der Kondensator C7 weist eine beispielhafte Kapazität von ungefähr 0,01 Farad auf.

Der Ausgang von dem untersten Komparator 129 in 7 ist über einen Widerstand R21 (z.B. ein 3 kOhm-Widerstand) an die 5V-Spannungsquelle angeschlossen. Zusätzlich wird eine Rückkopplung aus dem Ausgang des untersten Komparators 129 bereitgestellt, indem ein Widerstand R22 (z.B. ein 1-MOhm-Widerstand) zwischen die Ausgangs- und nicht-invertierenden Eingangsanschlüsse des untersten Komparators 129 geschaltet wird. Die resultierende Konfiguration des Dioden-Arrays 220 und des Signalaufbereitungsnetzes 215 bewirkt, daß der unterste Komparator 129 in 7 ein Signal FUNKEN AUS erzeugt, das jedesmal dann auf low geht, wenn ein Entladen von Energie über den Zündkerzenspalt hinweg beendet ist.

Anhand von 8 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Treiber-Arrays 56 beschrieben. Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt die vorstehend erwähnten Schalter in den Primärwicklungswegen, wobei die Schalter unter Verwendung des Bezugszeichens 230 bezeichnet sind. Ein Schalter 230 ist für jede Primärwicklung vorgesehen und mit dem negativen Anschluß dieser Primärwicklung verbunden. Zwischen alle Schalter 230 und der elektrischen Masse ist der vorstehend erwähnte Stromerfassungswiderstand ISR geschaltet.

Die Schalter 230 sind vorzugsweise unter Verwendung von IGBT (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) ausgeführt, wie sie in 8 gezeigt sind. Das Gate jedes IGBT-Schalters 230 ist mit dem Ausgang eines jeweiligen nicht-invertierenden Puffers 126 oder 127 verbunden. Jeder nicht-invertierende Puffer 126 oder 127 wird von dem Ausgang eines UND-Gatters (von Vierfach-UND-Gatter 124 oder 125) angesteuert. Jedes UND-Gatter 124, 125 besitzt einen Eingang, auf den das Signal LADEN SPULE aufgeschaltet wird, und einen weiteren Eingang, der mit dem D-Anschluß eines Flip-Flops 120, 121, 122 oder 123 verbunden ist. Auf den S-Anschluß jedes Flip-Flops 120123 wird ein jeweiliges Signal der getrennten EST-Signale 62 von dem EST-Separator 52 aufgeschaltet. Auf den CL-Anschluß jedes Flip-Flops 120123 wird im Gegensatz dazu ein Signal aufgeschaltet, das jedesmal dann auf high geht, wenn irgendeines der getrennten EST-Signale 62 auf high liegt. Jedes Flip-Flop 120123 steuert deshalb seinen Ausgang in Ansprechen darauf auf high, daß sein jeweiliges EST-Signal auf high liegt, und hält seinen Ausgang high, bis ein anderes EST-Signal auf high geht. Das Array aus Flip-Flops 120123 dient deshalb als Kippstufe, die anzeigt, welcher der EST-Impulse zuletzt angelegt war.

Die bevorzugte Ausführungsform des Treiber-Arrays 56 gibt somit ein Schließen von nur dem Schalter/den Schaltern 230 frei, der/die den letzten der getrennten EST-Impulse zugeordnet ist/sind. Die anderen Schalter 230 können nicht geschlossen werden. Die Tatsache, daß ein besonderer Schalter 230 dem jüngsten EST-Impuls zugeordnet ist, bedeutet jedoch nicht, daß dieser besondere Schalter 230 während der gesamten Zeitdauer, bevor ein anderer EST-Impuls angelegt wird, geschlossen bleiben wird. Wegen der VerUNDungs-Funktion, die von den UND-Gattern 124, 125 ausgeführt wird, wird im Gegenteil der "freigegebene" eine Schalter oder die "freigegebene" Gruppe von Schaltern 230 nur schließen, wenn das Signal LADEN SPULE anzeigt, daß er (oder sie) schließen soll (sollen). Deshalb fließt Strom durch die Primärwicklungen hindurch nur in der Spule/den Spulen, die dem letzten EST-Impuls entsprechen und nur während das Signal LADEN SPULE auf high liegt.

Wie es in 8 veranschaulicht ist, wird das Signal, das auf high geht, wenn irgendeines der getrennten EST-Signale 62 auf high geht, erzeugt, indem auf die Eingänge des invertierenden ODER-Gatters 119 jeweilige Signale der getrennten EST-Signale 62 aufgeschaltet werden, und indem der Ausgang des invertierenden ODER-Gatters 119 mit dem invertierenden Puffer 117 verbunden wird.

Die bevorzugte Ausführungsform des in 8 gezeigten Treiber-Arrays 56 kann vorteilhaft mit bis zu acht unterschiedlichen Brennkammern verwendet werden, die zu unterschiedlichen Zeiten zünden. Sie kann auch mit weniger Brennkammern verwendet werden. Der in den 47 gezeigte Mehrfachlade-Controller 54 ist beispielsweise zur Verwendung im Zusammenhang mit einem 4-Zylinder-Motor ausgebildet. Dieser gleiche Mehrfachlade-Controller 54 ist mit dem beispielhaften Treiber-Array 56 in 8 kompatibel und kann tatsächlich unter Verwendung von ungefähr der halben Schaltung, die in 8 veranschaulicht ist, arbeiten. Um das in 8 veranschaulichte Treiber-Array 56 zusammen mit dem beispielhaften Mehrfachlade-Controller 54 zu verwenden, werden nur vier der Flip-Flops 120123, vier der UND-Gatter 124, 125, vier der nichtinvertierenden Puffer 126, 127 und vier der IGBT-Schalter 230 verwendet. Insbesondere werden die vier getrennten EST-Signale 62 jeweils auf vier der S-Anschlüsse der jeweiligen vier Flip-Flops 120123 aufgeschaltet, und die vier Spulen 58 werden jeweils auf die entsprechenden vier der jeweiligen IGBT-Schalter 230 aufgeschaltet. Das Signal LADEN SPULE wird dann an die vier UND-Gatter 124 oder 125 angelegt, die mit Ausgängen von den vier Flip-Flops 120, 121, 122 oder 123 verbunden sind. Infolgedessen steuert das beispielhafte Treiber-Array 56 selektiv, ob Strom durch die Primärwicklung der Spule 58, die durch den jüngsten EST-Impuls ausgewählt wird, hindurchfließen kann, und führt diese selektive Steuerung auf eine Weise abhängig davon aus, ob das Signal LADEN SPULE von dem Mehrfachlade-Controller 54 auf high liegt. Der EPROM 100 steuert somit über das Signal LADEN SPULE die Zündabfolge in jeder Brennkammer, so daß sie im wesentlichen auftritt, wie sie in 1 veranschaulicht ist.

9 ist ein Flußdiagramm des Programms, das der EPROM 100 ausführt. In 9 sind die Bezugszeichen, die die verschiedenen Zustände der Zustandsmaschine bezeichnen, die von dem EPROM 100 verkörpert ist, in der Form von XXXX-N vorgesehen, wobei die "XXXX" "1" und "0" sind, die eine Vier-Bit-Binärdarstellung des Zustandes bilden, und wobei "N" die Dezimalzahl ist, die mit diesem Zustand identifiziert wird. Die Vier-Bit-Binärzahl erscheint an den Ausgangsanschlüssen O4 –O7 des EPROM 100, wenn der EPROM 100 in dem durch die Binärzahl in 9 repräsentierten Zustand ist.

9 umfaßt auch eine Adreßanschlußbezeichnung (z.B. A0, A1, ... A7) in jedem Entscheidungsblock. Jede Adreßanschlußbezeichnurig gibt an, welcher Adreßanschluß den EPROM 100 mit der Information versorgt, die dieser bei der Herstellung der Bestimmung verwendet, die durch diesen Entscheidungsblock repräsentiert wird.

Zu Beginn, im Zustand 1000-8, wartet der EPROM 100 darauf, daß das EST-Signal auf low geht. Er bewerkstelligt dies, indem er seinen A5-Adreßanschluß überwacht. Sobald das EST-Signal low ist, schaltet der EPROM 100 in Zustand 0000-0 um und wartet darauf, daß das EST-Signal wieder auf high geht. Er bewerkstelligt dies, indem er fortfährt, seinen A5-Adreßanschluß zu überwachen.

Wenn das EST-Signal auf high geht, spricht der EPROM 100 an, indem er in den Zustand 0001-1 umschaltet. Im Zustand 0001-1 weist der EPROM 100 den Q1-Ausgang von dem Decodierer 130 an, auf high zu gehen, und bewirkt dadurch, daß das Signal LADEN SPULE auf high geht. In Ansprechen darauf schließt das Treiber-Array 56 den geeigneten Schalter der IGBT-Schalter 230, und der Stromfluß beginnt, durch die zugeordnete Primärwicklung hindurch zuzunehmen. Somit beginnt das Laden der geeigneten Spule. Indem darauf gewartet wird (im Zustand 1000-8), daß das EST-Signal auf low geht, bevor die aktivierte Spule geladen wird, stellt der EPROM 100 vorteilhaft sicher, daß das Laden nur in Ansprechen auf einen vollständigen EST-Impuls anstatt auf einen Teil-EST-Impuls auftreten wird.

Im Zustand 0001-1 überwacht der EPROM 100 seine A6- und A3-Adreßanschlüsse, während das Laden der Spule fortfährt. Wenn das Signal MAXIMALLADEZEIT oder das Signal MAXIMALSTROM ERREICHT an den jeweiligen A6- oder A3-Adreßanschlüssen des EPROM 100 auf high geht, während die Spule aufgeladen wird, spricht der EPROM an, indem er in Zustand 0011-3 umschaltet. Wenn die Signale an den A6- und A3-Adreßanschlüssen auf low bleiben, prüft der EPROM 100 an seinem A4-Adreßanschluß auf das Signal MINIMALSTROM ERREICHT, um zu bestimmen, ob die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist. Wenn die vorbestimmte Stromschwelle IT nicht erreicht worden ist, fährt das Laden der Spule fort, und der EPROM 100 fährt fort, seine A6-, A3- und A4-Adreßanschlüsse zu überwachen. Wenn jedoch das Signal MINIMALSTROM ERREICHT anzeigt, daß die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist, wartet der EPROM 100 darauf, daß das EST-Signal auf low geht. Insbesondere überwacht der EPROM seinen A5-Adreßanschluß auf die nacheilende Flanke des EST-Impulses. Wenn das EST-Signal auf low geht, spricht der EPROM 100 an, indem er in Zustand 0011-3 umschaltet.

Im Zustand 0011-3 beginnt das erste Entladen der ausgewählten Spule 58 durch die jeweilige Zündkerze 60. Insbesondere legt der EPROM 100 den "0011"-Code an seine Ausgangsanschlüsse O4 – O7 an, wobei der Code dann durch die Kippstufe 114 aufgeschaltet und an den Decodierer 130 angelegt wird. Der Decodierer 130 spricht an, indem er seinen Q3-Ausgang auf high steuert und er seine anderen Ausgänge (Q0 – Q2, Q4, Q5, Q7 und Q9) auf low steuert. Dies bewirkt, daß das Signal LADEN MEHRFACHLADEDAUER-ZÄHLER auf high geht. Da der Q5-Ausgang von dem Decodierer 130 low ist, ist zusätzlich das Signal LADEN SPULE abwesend, wodurch bewirkt wird, daß sich der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch öffnet. Zustand 0011-3 bewirkt somit, daß die erste Funkenentladung beginnt, und bewirkt, daß der Wert am Ausgang von dem Berechnungs-Zähler 188 in den Mehrfachladedauer-Zähler 182 als ein Voreinstellungswert geladen wird.

Der EPROM 100 schaltet dann in Zustand 0010-2 um. Im Zustand 0010-2 werden das Signal VOREINSTELLEN FUNKENDAUER-ZÄHLER und das Signal VOREINSTELLEN MEHRFACHLADEDAUER-RECHNER auf high gesetzt. Der Funkendauer-Zähler 160 spricht auf dieses High-Signal an, indem der Wert, der die vorbestimmte Zeitdauer T anzeigt, als ein Voreinstellungswert geladen wird. Ebenso spricht der Mehrfachladedauer-Rechner 180 auf das Signal VOREINSTELLEN MEHRFACHLADEDAUER-RECHNER an, indem der Berechnungs-Zähler 188 mit der vorstehend erwähnten negativen Zahl aus dem Abschlußzyklus-Zähler 186 voreingestellt wird.

Der EPROM 100 prüft dann seinen A7-Adreßanschluß, um zu bestimmen, ob das Signal NULL-MARKIERUNG durch das Flip-Flop 134 gesetzt worden ist. Wenn das Signal NULL-MARKIERUNG nicht gesetzt worden ist, kehrt der EPROM 100 zu Schritt 1000-8 zurück und wartet auf den nächsten EST-Impuls. Wenn das Signal NULL-MARKIERUNG gesetzt worden ist, wodurch angezeigt wird, daß ein nicht-negativer Wert von dem Berechnungs-Zähler 188 erreicht worden ist, spricht der EPROM 100 an, indem er in den Zustand 1001-2 umschaltet. Im Zustand 1001-2 bewirkt der EPROM 100, daß der Q9-Ausgang des Decodierers 130 auf high geht. Da der Q9-Ausgang des Decodierers 130 mit dem R-Anschluß des Flip-Flops 134 verbunden ist, wird das Signal NULL-MARKIERUNG infolge des Zustandes 1001-2 zurückgesetzt.

Der EPROM 100 schaltet dann in Zustand 0110-6 um. Im Zustand 0110-6 fährt die Spule fort, sich zu entladen, während das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE an dem A2-Adreßanschluß des EPROM 100 überwacht wird. Wenn das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE auf low abfällt, wodurch angezeigt wird, daß die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist, prüft der EPROM 100 seinen A1-Adreßanschluß, um zu bestimmen, ob das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE auf high gegangen ist. Wenn das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE auf high gegangen ist, spricht der EPROM 100 dadurch an, daß er in den Zustand 1000-8 umschaltet und auf einen anderen EST-Impuls wartet (z.B. ein EST-Impuls, der der nächsten Brennkammer oder dem nächsten Zylinder in der Zündreihenfolge entspricht), indem er seinen A5-Adreßanschluß überwacht.

Wenn das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE an dem A2-Adreßanschluß low bleibt, wenn das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE auf low geht, wodurch angezeigt wird, daß die vorhergesagte Mehrfachladedauer nicht verstrichen ist, spricht der EPROM 100 an, indem er in den Zustand 0111-7 umschaltet. Im Zustand 0111-7 wird der Abschlußzyklus-Zähler 186 von dem EPROM 100 zurückgesetzt. Insbesondere bewirkt der EPROM 100, daß der Q7-Ausgangsanschluß des Decodierers 130 auf high geht. Dieses auf high liegende Signal RÜCKSETZEN ABSCHLUSSZYKLUS-ZÄHLER am Q7-Ausgangsanschluß des Decodierers 130 wird wiederum an den R-Anschluß des Binärzählers 101 angelegt und bewirkt, daß der Zähler 101 zurückgesetzt wird.

Der EPROM 100 schaltet als nächstes in den Zustand 0101-5 um. Im Zustand 0101-5 bewirkt der EPROM 100, daß der Q5-Ausgang des Decodierers 130 auf high geht. Dies wiederum bewirkt, daß das Signal LADEN SPULE, das Signal FREIGEBEN ABSCHLUSSZYKLUS-ZÄHLER und das Signal VOREINSTELLEN FUNKENDAUER-ZÄHLER alle auf high gehen. Deshalb beginnt das Wiederaufladen der Spule, ebenso wie das Zählen durch den Abschlußzyklus-Zähler 186. Da das vorhergehende Entladen durch die vorbestimmte Zeitdauer T begrenzt war, beginnt das Wiederaufladen aus einem teilweise entladenen Zustand. Das Signal VOREINSTELLEN FUNKENDAUER-ZÄHLER bewirkt, daß der Funkendauer-Zähler 160 mit dem Wert geladen wird, der der vorbestimmten Zeitdauer T entspricht.

Während das Laden der Spule in Zustand 0101-5 fortfährt, überwacht der EPROM 100 seine A6- und A4-Adreßanschlüsse, um zu bestimmen, ob das Signal MAXIMALLADEZEIT oder das Signal MINIMALSTROM ERREICHT jeweils auf high gegangen sind. Der EPROM 100 fährt fort, die Spule aufzuladen und bleibt in Zustand 0101-5, so lang sowohl das Signal MAXIMALLADEZEIT als auch das Signal MINIMALSTROM ERREICHT low bleiben.

Wenn entweder das Signal MAXIMALLADEZEIT oder das Signal MINIMAL-STROM ERREICHT auf high gehen, schaltet der EPROM 100 in Zustand 0100-4 um. In Zustand 0100-4 bewirkt der EPROM 100, daß nur der Q4-Ausgangsanschluß des Decodierers 130 auf high geht. Der auf high liegende Q4-Ausgang bewirkt, daß das Signal FREIGEBEN ABSCHLUSSZYKLUS-ZÄHLER auf high geht, wodurch bewirkt wird, daß der Abschlußzyklus-Zähler 186 wieder zu zählen beginnt. Insofern der Q4-Anschluß des Decodierers 130 der einzige High-Ausgang von dem Decodierer 130 in Zustand 0100-4 ist, geht das Signal LADEN SPULE auf low, wodurch bewirkt wird, daß die aktivierte Spule 58 beginnt, sich durch ihre jeweilige Zündkerze 60 hindurch zu entladen. Ein derartiges Entladen bewirkt, daß sich ein Funken an der entsprechenden Zündkerze 60 entwickelt. Der EPROM 100 überwacht während dieses Funkenerzeugungsprozesses in Zustand 0100-4 seinen A2-Adreßanschluß, um zu bestimmen, wann das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE auf low geht.

Nachdem der Funkendauer-Zähler 160 für die vorbestimmte Zeitdauer T zählt, geht das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE auf low. Auf der Grundlage des Signals FUNKENDAUER ZU ENDE an seinem A2-Adreßanschluß ist deshalb der EPROM 100 in der Lage, zu detektieren, wann die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist, bestimmt der EPROM 100, ob die Mehrfachladedauer vorüber ist, indem er seinen A1-Adreßanschluß prüft. Der A1-Adreßanschluß des EPROM 100 empfängt das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE. Das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE geht auf high, wenn die Mehrfachladedauer gemäß dem Mehrfachladedauer-Zähler 182 oder gemäß dem Mehrfachlademaximalzeit-Zähler 190 vorüber ist.

Wenn das Signal MEHRFACHLADEDAUER ZU ENDE am A1-Adreßanschluß auf low liegt, wenn das Signal FUNKENDAUER ZU ENDE am A2-Adreßanschluß auf low geht, spricht der EPROM 100 an, indem er in Zustand 0111-7 zurückkehrt und wieder durch die Zustände 0101-5 und 0100-4 hindurch fortfährt. Dieser Prozeß des Hindurchgehens durch die Zustände 0111-7, 0101-5 und 0100-4 wird von dem EPROM 100 wiederholt, um ein Mehrfachladen der aktivierten Spule 58 und ein Mehrfachzünden an der entsprechenden Zündkerze 60 zu schaffen. Die Wiederholungen fahren fort, bis das Signal MEHRFACHLADEDAUER während einer Iteration des Zustandes 0100-4 auf high geht.

Wenn das Signal MEHRFACHLADEDAUER in Zustand 0100-4 auf high liegt, bleibt der EPROM 100 in Zustand 0100-4 (d.h. mit dem deaktivierten Signal LADEN SPULE, um ein Wiederaufladen zu verhindern und ein vollständiges Entladen der Spule zu gestatten), bis das Signal FUNKEN AUS am A0-Adreßanschluß des EPROM 100 auf low geht, wodurch angezeigt wird, daß die Spule vollständig entladen worden ist (d.h., der Funken aus ist). Nur dann kehrt der EPROM in den Zustand 1000-8 aus dem Zustand 0100-4 zurück.

Da der Übergang aus dem Zustand 0100-4 in den Zustand 1000-8 bewirkt, daß das Signal FREIGEBEN ABSCHLUSSZYKLUS-ZÄHLER auf low geht, stoppt der Abschlußzyklus-Zähler 186 das Zählen und verbleibt den vorstehend erwähnten negativen Wert haltend, der der Dauer des abschließenden Wiederaufladen- und Vollständiges-Entladen-Zyklus entspricht.

Im Zustand 1000-8 wartet der EPROM 100 auf den nächsten EST-Impuls und wiederholt den in 9 gezeigten Prozeß für den nächsten EST-Impuls. Da das Treiber-Array 56 in Ansprechen auf den nächsten EST-Impuls automatisch von einer aktiven Spule zur nächsten umschaltet, bewirkt der nächste EST-Impuls, daß der Prozeß von 9 unter Verwendung einer unterschiedlichen Spule 58 und Zündkerze 60 in der Zündreihenfolge des Motors ausgeführt wird. Dieser Gesamtprozeß des Anwendens des in 9 gezeigten Prozesses auf eine Kombination aus einer Spule 58 und einer Zündkerze 60 und dann eines Umschaltens zur nächsten und des Wiederholen des Prozesses mit der nächsten Kombination wird wieder und wieder gemäß der besonderen Motorzündreihenfolge wiederholt.

Insbesondere bestimmt die in den 49 veranschaulichte beispielhafte Anordnung, wann die Spule am Ende der letzten Entladung vollständig entladen worden ist, sowie wann die vorbestimmte Energiemenge in der Spule gespeichert worden ist, nicht indem die Hochspannungssekundärseite der Spulen überwacht wird, sondern vielmehr indem die Primärseite jeder Spule überwacht wird. Dies beseitigt vorteilhafterweise die Notwendigkeit auf Bauelemente zur Hochspannungsüberwachung sowie die zusätzlichen Kosten und/oder Raumanforderungen, die dazu gehören.

Ein weiterer Vorteil des in den 39 veranschaulichten Ausführungsbeispiels ist, daß es vollständig mit existierenden PTCU kompatibel ist, die aufeinanderfolgende EST-Impulse liefern, wobei jeder EST-Impuls eine zeitliche Breite aufweist, die die Ladezeit vor dem anfänglichen Funken bestimmt, sowie eine nacheilende Flanke, die dafür entworfen ist, das Funkenereignis auszulösen.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein solches Ausführungsbeispiel begrenzt. Im Gegensatz dazu kann das Mehrfachladesystem der vorliegenden Erfindung derart eingerichtet werden, daß es auf unterschiedliche Arten von PTCU anspricht, einschließlich diejenigen, die zeitlich breitere EST-Impulse liefern (z.B., die so lang andauern, wie die beabsichtigte Dauer der Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge für das Zünden jeder Kammer ist) oder diejenigen, die zwei EST-Impulse für jede Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge liefern (z.B., ein erster EST-Impuls mit einer Dauer, die der anfänglichen Ladezeit der Spule entspricht und getrennt vom Beginn des nächsten EST-Impulses um eine Zeitdauer, die der anfänglichen Teilentladezeit der Spule entspricht, wobei der zweite EST-Impuls eine Dauer aufweist, die dem entspricht, wie lang die Zyklen des Wiederaufladens und teilweisen Entladens fortgesetzt werden sollen).

10 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den EST-Impuls, den Primärwicklungsstrom PI, die Spannung über die Zündkerze hinweg (über die Sekundärwicklung hinweg) VSEC, und den Sekundärwicklungsstrom SI alle in Verbindung mit einem Verfahren und einem System veranschaulicht, das die Breite des EST-Impulses dazu verwendet, zu bestimmen, wie lang die Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge dauern wird, und das auch die steigende Flanke des EST-Impulses dazu verwendet, das anfängliche Laden der Spule auszulösen.

Gemäß diesem alternativen Verfahren löst der EST-Impuls das anfängliche Laden der Spule aus. Dieses Laden fährt fort, bis die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht ist, an welchem Punkt der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch geöffnet wird. Deshalb beginnt das Entladen der Spule durch die Sekundärseite hindurch und fährt für die vorbestimmte Zeitdauer T fort. Die vorbestimmte Zeitdauer T, wie sie oben angegeben ist, ist lang genug, damit nur ein Teil der Energie in der Spule entladen wird. Am Ende der vorbestimmten Zeitdauer T wird der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch wieder geschlossen, um ein Wiederaufladen der Spule zu bewirken. Dieses Wiederaufladen fährt fort, bis die vorbestimmte Stromschwelle IT durch die Primärwicklung hindurch erreicht wird, zu welchem Zeitpunkt die Primärwicklung wieder geöffnet wird, um ein weiteres teilweises Entladen zu erreichen. Dieser Prozeß des wiederholten Wiederöffnens des Primärstromweges in Ansprechen darauf, daß die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht ist, und des Schließens derselben zu der vorbestimmten Zeitdauer T danach, fährt solange fort, wie der EST-Impuls auf high bleibt. Nachdem der EST-Impuls abfällt, wird jedoch verhindert, daß der Stromweg durch die Primärwicklung hindurch geschlossen wird. Der Mehrfachladeprozeß endet daher annähernd dann, wenn der EST-Impuls abfällt.

Da das Öffnen des Primärstromweges, um die Teilentladung zu bewirken, auf eine stromabhängige Weise ausgelöst wird, und nicht auf eine strikt auf der Zeit beruhenden Weise, stellt dieses alternative Verfahren auch vorteilhaft sicher, daß die richtige Energiemenge in der Spule gespeichert ist, bevor die nächste Teilentladung beginnt. Dies steigert wiederum die Funkenzuverlässigkeit und es wird verhindert, daß Schwankungen der Brennkammerzustände (z.B. Änderungen der Strömung) irgendeinen signifikant negativen Einfluß auf diese Zuverlässigkeit besitzen.

11 zeigt eine beispielhafte elektronische Zündschaltung 300, die derart ausgebildet ist, daß sie den Stromfluß durch den Sekundärweg hindurch auf die durch das Zeitablaufdiagramm von 10 angegebene Weise steuert. Da die Schaltung 300 relativ einfach auszuführen ist und sehr wenig Raum benötigt, kann jede Zündkerze 310 mit einer Spule 320 und einer elektronischen Zündschaltung 300 versehen sein. Jede Brennkammer kann deshalb ihre eigene unabhängige Schaltung 300 und ihre eigene Spule 320 aufweisen. Die beispielhafte Spule 320 in 10 weist eine Primärwicklungsinduktivität von ungefähr 0,85 mH, eine Sekundärwicklungsinduktivität von ungefähr 2,9 H, einen Primärwicklungswiderstand von ungefähr 0,15 Ohm und einen Sekundärwicklungswiderstand von ungefähr 2500 Ohm auf. Die folgende Tabelle beschreibt beispielhaft Eigenschaften der in 11 veranschaulichten Schaltkreisbauelemente:

Jede elektronische Zündschaltung 300 umfaßt einen Stromwegschalter TR1 (z.B. einen IGBT), einen auf EST ansprechenden Transistor TR6, einen Stromsteuerschaltkreis 340 und einen Entladezeitgliedschaltkreis 350. Der Schalter TR1 ist mit dem Stromweg 302 verbunden und steuert dadurch direkt den Stromfluß durch die Primärwicklung 322 der Spule 320 hindurch.

Insbesondere ist der Schalter TR1 derart ausgebildet, daß er den Stromweg 302 selektiv öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg 302 hindurchfließt, auf die vorbestimmte Stromschwelle IT ansteigt. Wie es oben angegeben ist, wird die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht, wenn die in der Spule 320 gespeicherte induktive Energie der vorbestimmten Energiemenge entspricht. Der Schalter TR1 öffnet deshalb, wenn die vorbestimmte Energiemenge in der Spule 320 gespeichert ist.

Damit der Schalter TR1 auf die vorbestimmte Stromschwelle IT anspricht, wird dessen Öffnen durch den Stromsteuerschaltkreis 340 gesteuert. Der beispielhafte Stromsteuerschaltkreis 340 umfaßt den Transistor TR5, die Widerstände R25, R26, R32 und das Potentiometer R31. Der Widerstand des Potentiometers R31 ist derart eingestellt, daß der Stromsteuerschaltkreis 340 bewirkt, daß der Schalter TR1 öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg 302 hindurchfließt, auf die vorbestimmte Stromschwelle IT ansteigt. Es können unterschiedliche vorbestimmte Stromschwellen IT vorgesehen werden, indem lediglich der Widerstand des Potentiometers R31 verändert wird.

Zwischen den Stromsteuerschaltkreis 340 und das Gate des Schalters TR1 ist der Entladezeitgliedschaltkreis 350 geschaltet. Der Entladezeitgliedschaltkreis 350 ist die Ursache, daß der Schalter TR1 innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer T schließt, nachdem er von dem Stromsteuerschaltkreis 340 geöffnet worden ist. Der Entladezeitgliedschaltkreis 350 umfaßt das Potentiometer R28, den Kondensator C8 und die Transistoren TR3, TR4. Die Kombination aus dem Potentiometer R28 und dem Kondensator C8 stellt einen RC-Schaltkreis bereit. Der RC-Schaltkreis ist derart abgestimmt, daß er die gewünschte vorbestimmte Zeitdauer T liefert. Indem lediglich der Widerstand des Potentiometers R28 eingestellt wird, kann diese vorbestimmte Zeitdauer T verändert werden, um sich an Unterschiede der Motorkonstruktion und -anforderungen anzupassen.

Der Widerstand des Potentiometers R28 wird deshalb selektiv derart gewählt, daß der RC-Schaltkreis bewirkt, daß der Transistor TR3 den Schalter TR1 bei der vorbestimmten Zeitdauer T schließt, nachdem er von dem Stromsteuerschaltkreis 340 geöffnet worden ist. Der Transistor TR3 liefert in dieser Hinsicht ein Zeitablaufsignal an den Schalter TR1 (indem dessen Gate auf Masse geschlossen wird), wodurch dem Schalter TR1 angezeigt wird, daß die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist, und daß es Zeit ist, daß der Schalter TR1 schließt, um dadurch das Wiederaufladen der Spule 320 zu bewirken. Ein derartiges Schließen des Schalters TR1, um ein Wiederaufladen zu bewirken, ist jedoch nur möglich, wenn der EST-Impuls an dem auf EST ansprechenden Transistor TR6 vorhanden ist.

Auf den Basisanschluß des auf EST ansprechenden Transistors TR6 wird das EST-Signal aus der PTCU aufgeschaltet. Wenn der EST-Impuls am Basisanschluß des Transistors TR6 fehlt, schafft der Transistor TR6 über seine anderen Anschlüsse hinweg einen Zustand eines offenen Stromkreises. Daher erscheint eine positive Spannung am Basisanschluß des Transistors TR2. In Ansprechen auf diese positive Spannung schließt der Transistor TR2 das Gate des Schalters TR1 auf Masse, um den Stromfluß durch die Primärwicklung 322 der Spule 320 hindurch ungeachtet des Zustandes des Transistors TR3 zu verhindern. Die beispielhafte elektronische Zündschaltung 300 ist somit derart ausgebildet, daß sie auf einen End- oder Anschlußteil des EST-Impulses anspricht, indem ein Wiederöffnen des Stromweges 302 ausgeschlossen wird, so lange das EST-Signal abwesend bleibt.

Wenn im Gegensatz dazu der EST-Impuls am Basisanschluß des Transistors TR6 vorhanden ist, wird durch die anderen Anschlüsse des auf EST ansprechenden Transistors TR6 der Zustand eines geschlossenen Stromkreises geschaffen. Dieser Zustand eines geschlossenen Stromkreises bewirkt, daß der Basisanschluß des Transistors TR2 auf Masse geschlossen wird und schafft dadurch einen Zustand eines offenen Stromkreises über die anderen Anschlüsse des Transistors TR2 hinweg. Solange dieser Zustand eines offenen Stromkreises bestehen bleibt (d.h. so lange der EST-Impuls vorhanden ist) wird die Spannung, wenn überhaupt, am Gate des Schalters TR1 durch den Zustand des Transistors TR3 gesteuert.

Nun wird eine beispielhafte von der Schaltung 300 durchgeführte Mehrfachladeabfolge beschrieben. Vor dem Mehrfachladen liegt das EST-Signal auf low. Der Transistor TR6 hält deshalb den Schalter TR1 offen, indem eine positive Spannung an das Gate des Transistors TR2 angelegt wird, der wiederum das Gate des Schalters TR1 auf Masse schließt. Es ist folglich wenig, wenn überhaupt, Energie in der Spule 320 gespeichert.

Wenn der EST-Impuls erscheint, schließt der Transistor TR6 den Basisanschluß des Transistors TR2 auf Masse und gestattet dadurch, daß der Zustand des Schalters TR1 durch den Zustand des Transistors TR3 bestimmt wird. Da die positive Spannung an der Basis des Transistors TR4 den Basisanschluß des Transistors TR3 wirksam auf Masse schließt, wird ein offener Stromkreis über die anderen Anschlüsse des Transistors TR3 hinweg geschaffen. Daher wird eine positive Spannung an das Gate des Schalters TR1 angelegt. In Ansprechen auf diese positive Spannung schließt der Schalter TR1, um den Stromfluß durch den Stromweg 302 und die Primärwicklung 322 der Spule 320 hindurch zu gestatten. Dieser Stromfluß steigt progressiv an, während sich die Spule weiterhin auflädt.

Wenn der Stromfluß durch die Primärwicklung 322 und den Stromweg 302 hindurch auf die vorbestimmte Stromschwelle IT ansteigt, bewirkt die entsprechende Spannung am Basisanschluß des Transistors TR5, daß der Transistor den Schaltkreis über seine anderen Anschlüsse schließt. Die anderen Anschlüsse des Transistors TR5 werden deshalb auf Masse geschlossen. Dieser Vorgang eines Schaltens auf Masse bewirkt, daß der Basisanschluß des Transistors TR4 durch den Kondensator C8 momentan auf Masse geschlossen wird. Die anderen Anschlüsse des Transistors TR4 schaffen deshalb einen Zustand eines offenen Stromkreises, der wiederum gestattet, daß eine positive Spannung am Basisanschluß des Transistors TR3 erscheint. Der Transistor TR3 spricht auf diese positive Spannung an, indem er das Gate des Schalters TR1 auf Masse schließt. Dadurch wird der Stromweg 302 geöffnet, um eine Teilentladung der Spule 320 durch ihre Sekundärwicklung 324 und die Zündkerze 310 hindurch zu bewirken.

Während des Teilentladens bewirkt das Fehlen eines Stromflusses durch den Stromweg 302 hindurch, daß die Spannung am Basisanschluß des Transistors TR5 abfällt. Dieser Abfall der Spannung am Basisanschluß des Transistors TR5 bewirkt, daß seine anderen Anschlüsse wieder einen Zustand eines offenen Stromkreises zeigen. Daher erscheint eine positive Spannung zwischen dem Widerstand R29 und dem Kondensator C8. Die Spannung am Basisanschluß des Transistors TR4 kehrt jedoch nicht sofort zu der Spannung zurück, die erforderlich ist, um den Schalter TR1 zu schließen. Stattdessen wird diese durch die Zeitkonstante des RC-Schaltkreises (der durch R28 und C8 gebildet ist) verzögert, wobei die Verzögerung der vorbestimmten Zeitdauer T entspricht.

Nach der vorbestimmten Zeitdauer T bewirkt die Spannung am Basisanschluß des Transistors TR4, daß seine anderen Anschlüsse einen Zustand eines geschlossenen Stromkreises zeigen. Dies schließt den Basisanschluß des Transistors TR3 wirksam auf Masse und bewirkt dadurch, daß die anderen Anschlüsse des Transistors TR3 einen Zustand eines offenen Stromkreises zeigen. Deshalb erscheint eine positive Spannung am Gate des Schalters TR1. In Ansprechen auf diese positive Spannung schließt der Schalter TR1 den Stromweg 302 durch die Primärwicklung 322 hindurch, und die Spule 320 beginnt, sich wieder aufzuladen.

Das Wiederaufladen fährt fort, bis der Transistor TR5 in Ansprechen auf die vorbestimmte Stromschwelle IT wieder in einen Zustand eines geschlossenen Stromkreises umschaltet. Der Prozeß des Öffnens des Schalters TR1, wenn die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht ist, und des Schließens, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist, wird so lang wiederholt, wie der EST-Impuls vorhanden bleibt.

Wenn das EST-Signal an der nacheilenden Flanke des EST-Impulses auf low geht, zeigt der Transistor TR6 einen Zustand eines offenen Stromkreises. Die resultierende positive Spannung am Basisanschluß des Transistors TR2 bewirkt, daß der Transistor TR2 das Gate des Schalters TR1 im wesentlichen auf Masse schließt. Der Schalter TR1 öffnet sich deshalb, um einen Stromfluß durch den Stromweg 302 zu verhindern. Der Spule 320 wird dann gestattet, sich durch ihre Sekundärwicklung 324 und die Zündkerze 310 hindurch vollständig zu entladen. Das Wiederaufladen danach wird nicht begonnen, bis ein weiterer EST-Impuls empfangen wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist leicht ersichtlich, daß die Schaltung 300 auf einen ersten Übergang (z.B. den Übergang von low nach high) in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) anspricht, der die Schaltung 300 anweist, das Laden der Spule 320 (oder der induktiven Energiespeichervorrichtung) zu beginnen. Die Schaltung 300 beginnt in Ansprechen auf den ersten Übergang das Laden der Spule 320.

Es ist auch leicht ersichtlich, daß die Schaltung 300 auf einen zweiten Übergang (z.B. einen Übergang von high nach low) in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) anspricht, der die Schaltung 300 anweist, den Weg 302 zumindest bis zu einem anschließenden Übergang in dem EST-Signal offenzuhalten. In Ansprechen auf den zweiten Übergang hält die Schaltung 300 den Stromweg 302 offen, wodurch die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Weges 302 beendet werden und zugelassen wird, daß die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärwicklung 324 hindurch entladen wird, zumindest bis ein anschließender Übergang in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) an die Schaltung 300 angelegt wird.

Da die Schaltung 300 das Wiederaufladen rechtzeitig beginnt, bevor ein vollständiges Entladen erreicht werden kann, indem das Entladen auf die vorbestimmte Zeitdauer T begrenzt wird, wenn der EST-Impuls vorhanden ist, verwendet die Schaltung 300 vorteilhaft den wirksamsten Teil des Wiederaufladen- und Entladen-Zyklus, da sie die Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge bereitstellt.

Die in 11 veranschaulichte Schaltung 300 kann, während sie im allgemeinen effektiv ist, verbessert werden, indem eine Kompensation von Änderungen der Temperatur und der Batteriespannung geschaffen wird. Das System in 11 umfaßt keine derartige Kompensation, um eine der einfacheren Formen der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren.

12 veranschaulicht eine alternative Schaltung 400, die in der Lage ist, Schwankungen der Temperatur und der Batteriespannung zu kompensieren. Die folgende Tabelle liefert eine Beschreibung von beispielhaften Bauelementen, die dazu verwendet werden können, die in 12 gezeigte elektronische Zündschaltung 400 auszuführen:

Die in 12 gezeigte alternative Schaltung 400 ist mit der Primärwicklung 422 der Zündspule 420 verbunden. Die Sekundärwicklung 424 der Zündspule 420 ist elektrisch über den Spalt der Zündkerze 430 hinweg angeschlossen.

Die elektronische Zündschaltung 400 umfaßt einen Stromwegschalter TR1 (z.B. einen IGBT), einen auf EST ansprechenden Komparator COMP4, einen Stromsteuerschaltkreis 440 und einen Entladezeitgliedschaltkreis 450. Der Schalter TR1 ist mit dem Stromweg 402 verbunden und steuert dadurch direkt den Stromfluß durch die Primärwicklung 422 der Spule 420 hindurch. Insbesondere ist der Schalter TR1 derart ausgebildet, daß er den Stromweg 402 selektiv öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg 402 hindurchfließt, auf die vorbestimmte Stromschwelle IT ansteigt.

Damit der Schalter TR1 auf die vorbestimmte Stromschwelle IT anspricht, wird dessen Öffnen durch den Stromsteuerschaltkreis 440 gesteuert. Der beispielhafte Stromsteuerschaltkreis 440 umfaßt den Komparator COMP1, die Widerstände R38, R39, R40, R41, den Stromerfassungswiderstand ISR und das Potentiomter R47. Der Widerstand des Potentiometers R47 ist derart eingestellt, daß der Stromsteuerschaltkreis 440 bewirkt, daß der Schalter TR1 öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg 402 hindurchfließt, auf die vorbestimmte Stromschwelle IT ansteigt. Es können unterschiedliche vorbestimmte Stromschwellen IT vorgesehen werden, indem lediglich der Widerstand des Potentiometers R47 verändert wird. Der Stromerfassungswiderstand zeigt vorzugsweise einen Spannungsabfall von ungefähr 0,75 Volt, wenn der Stromfluß durch den Stromerfassungswiderstand ISR hindurch gleich der vorbestimmten Stromschwelle IT ist.

Zwischen den Stromsteuerschaltkreis 440 und das Gate des Schalters TR1 ist der Entladezeitgliedschaltkreis 450 geschaltet. Der Entladezeitgliedschaltkreis 450 ist die Ursache, die bewirkt, daß der Schalter TR1 innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer T schließt, nachdem er von dem Stromsteuerschaltkreis 440 geöffnet worden ist. Der Entladezeitgliedschaltkreis 450 arbeitet vorwiegend als ein "one shot" (stabile Kippstufe). Der Entladezeitgliedschaltkreis 450 umfaßt das Potentiometer R43, den Kondensator C9 und den Komparator COMP2. Die Kombination aus dem Potentiometer R43 und dem Kondensator C9 stellt einen RC-Schaltkreis bereit. Der RC-Schaltkreis ist derart abgestimmt, daß er die gewünschte vorbestimmte Zeitdauer T liefert. Indem lediglich der Widerstand des Potentiometers R43 eingestellt wird, kann die vorbestimmte Zeitdauer T verändert werden, um sich an Unterschiede der Motorkonstruktion oder -anforderungen anzupassen.

Der Widerstand des Potentiometers R43 wird daher selektiv derart gewählt, daß der RC-Schaltkreis bewirkt, daß der Komparator COMP2 den Schalter TR1 schließt, über den Komparator COMP3, nach der vorbestimmten Zeitdauer T, nachdem er von dem Stromsteuerschaltkreis 440 geöffnet worden ist. In dieser Hinsicht liefert der Komparator COMP2 ein Zeitablaufsignal an den Schalter TR1 über den Komparator COMP3, das dem Schalter TR1 anzeigt, daß die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist und daß es Zeit ist, daß der Schalter TR1 schließt, um dadurch ein Wiederaufladen der Spule 420 zu bewirken. Ein derartiges Schließen des Schalters TR1, um ein Wiederaufladen zu bewirken, ist jedoch nur möglich, wenn der EST-Impuls an dem auf EST ansprechenden Komparator COMP4 vorhanden ist.

Der nicht-invertierende Eingangsanschluß des auf EST ansprechenden Komparators COMP4 ist elektrisch über den Widerstand R49 mit dem EST-Signal aus der PTCU verbunden. Wenn der EST-Impuls am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP4 fehlt, schaltet der Komparator COMP4 seinen Ausgangsanschluß in den invertierten Zustand um. Dies öffnet den Schalter TR1 wirksam, um den Stromfluß durch die Primärwicklung 422 der Spule 420 hindurch ungeachtet des Ausganges von dem Komparator COMP3 zu verhindern. Die beispielhafte elektronische Zündschaltung 400 ist somit derart ausgebildet, daß sie auf einen Endteil des EST-Impulses anspricht, indem ein Wiederöffnen des Stromweges 402 ausgeschlossen wird, so lang das EST-Signal abwesend bleibt.

Wenn im Gegensatz dazu der EST-Impuls am nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP4 vorhanden ist, überläßt der Ausgang des Komparators COMP4 die Kontrolle über den Schalter TR1 dem Ausgang des Komparators COMP3.

Nun wird eine beispielhafte von der Schaltung 400 durchgeführte Mehrfachladeabfolge beschrieben. Vor dem Mehrfachladen liegt das EST-Signal auf low. Der Komparator COMP3 hält daher seinen Ausgang im invertierten Zustand und verhindert dadurch, daß der Schalter TR1 schließt. Es ist folglich wenig, wenn überhaupt, induktive Energie in der Spule 420 gespeichert.

Wenn der EST-Impuls erscheint, gestattet es der Komparator COMP4, daß der Zustand des Schalters TR1 durch den Ausgang von dem Komparator COMP3 bestimmt wird. Da die Spannung über den Stromerfassungswiderstand ISR zu Beginn low bleibt, wodurch angezeigt wird, daß der Strom, der durch den Weg 402 hindurchfließt, die vorbestimmte Stromschwelle IT nicht erreicht hat, bleibt der Ausgang von dem Komparator COMP1 high, wodurch die Ausgänge von den Komparatoren COMP3, COMP4 ebenfalls auf high gesteuert werden. Der Schalter TR1 spricht auf die auf high liegenden Ausgangssignale an, indem er den Stromweg 402 schließt und zuläßt, daß Strom durch die Primärwicklung 422 hindurchfließt. Dieser Stromfluß durch die Spule 420 hindurch nimmt progressiv zu, während die Spule 420 fortfährt, aufzuladen.

Wenn die Spannung über den Stromerfassungswiderstand ISR hinweg anzeigt, daß die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist, bewirkt die entsprechende Spannung am invertierenden Eingang des Komparators COMP1, daß der Ausgang des Komparators COMP1 invertiert wird. Diese Spannungsinvertierung bewirkt einen plötzlichen, jedoch temporären Spannungsabfall am nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP2. Die Zeit, die es dauert, damit die Spannung am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP2 auf einen Pegel zurückkehrt, der höher als die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP2 ist, wird durch die Zeitkonstante des RC-Schaltkreises (R43 und C9) bestimmt. Der Komparator COMP2 spricht auf den temporären Spannungsabfall an, indem er seinen Ausgang invertiert, und bewirkt dadurch, daß der Komparator COMP3 seinen Ausgang invertiert. Der invertierte Ausgang von dem Komparator COMP3 bewirkt, daß der Schalter TR1 öffnet, und bewirkt dadurch, daß die Spule 420 ihre Teilentladung durch die Sekundärwicklung 424 und durch den Spalt der Zündkerze 430 hindurch beginnt.

Da der Widerstand des Potentiometers R43 derart eingestellt ist, daß er eine Zeitkonstante in dem RC-Schaltkreis (R43 und C9) liefert, die der vorbestimmten Zeitdauer T entspricht, kehrt die Spannung am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP2 am Ende der vorbestimmten Zeitdauer T zu einem Spannungspegel zurück, der ausreicht, um den Komparator COMP2 aus dem invertierten Zustand herauszusteuern. Dieser Übergang von dem Komparator COMP2 aus dem invertierten Zustand heraus wird zum nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Komparators COMP3 befördert. Der Komparator COMP3 spricht an, indem er aus dem invertierten Zustand herausschaltet. Da dies bewirkt, daß der Schalter TR1 am Ende der vorbestimmten Zeitdauer T schließt, bewirkt der Schaltkreis 400 effektiv, daß ein Wiederaufladen der Spule 420 am Ende der vorbestimmten Zeitdauer T beginnt.

Vor Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer T (d.h., während der Teilentladeperiode), verhindert die Diode D3, daß der Komparator COMP1 seinen Ausgang zurück in den nicht-invertierten Zustand umschaltet. Tatsächlich bindet die Diode D3 diesen Zurückschaltvorgang an den Ausgangszustand des Komparators COMP2. Nur nachdem der Ausgang des Komparators COMP2 in den nicht-invertierten Zustand zurückkehrt, gestattet es die Diode D3, daß der Ausgang von dem Komparator COMP1 zurück in seinen nicht-invertierten Zustand umschaltet.

Nach der vorbestimmten Zeitdauer T fährt das Wiederaufladen fort, bis die Spannung am invertierenden Eingang des Komparators COMP1 wieder anzeigt, daß die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht worden ist, und bewirkt, daß der Ausgang des Komparators COMP1 invertiert wird. Der Schalter TR1 öffnet deshalb, und es wird eine weitere Teilentladung für die vorbestimmte Zeitdauer T durchgeführt. Der Prozeß des Öffnens des Schalters TR1, wenn die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht ist, und seines Schließens, nachdem die vorbestimmte Zeitdauer T verstrichen ist, wird so lang wiederholt, wie der EST-Impuls vorhanden bleibt.

Wenn das EST-Signal an der nacheilenden Flanke des EST-Impulses auf low geht, spricht der auf EST ansprechende Komparator COMP4 an, indem er seinen Ausgang in den invertierten Zustand umschaltet. Wie es oben angegeben ist, bewirkt dies, daß der Schalter TR1 offen bleibt und den Stromfluß durch den Stromweg 402 hindurch verhindert. Der Spule 420 wird dann gestattet, sich vollständig durch ihre Sekundärwicklung 424 und die Zündkerze 410 hindurch zu entladen. Das Wideraufladen danach wird nicht begonnen, bis ein weiterer EST-Impuls empfangen wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist leicht ersichtlich, daß die Schaltung 400 auf einen ersten Übergang (z.B. den Übergang von low nach high) in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) anspricht, der die Schaltung 400 anweist, ein Laden der Spule 420 (oder der induktiven Energiespeichervorrichtung) zu beginnen. Die Schaltung 400 beginnt in Ansprechen auf den ersten Übergang das Laden der Spule 420.

Es ist auch leicht ersichtlich, daß die Schaltung 400 auf einen zweiten Übergang (z.B. einen Übergang von high nach low) in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) anspricht, der die Schaltung 400 anweist, den Weg 402 zumindest bis zu einem anschließenden Übergang in dem EST-Signal offenzuhalten. In Ansprechen auf den zweiten Übergang hält die Schaltung 400 den Stromweg 402 offen, wodurch die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Weges 402 beendet werden und gestattet wird, daß die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärwicklung 424 hindurch entladen wird, zumindest bis ein anschließender Übergang in dem EST-Signal (oder Zeitgebungssignal) an die Schaltung 400 angelegt wird.

Da die Schaltung 400 das Wiederaufladen rechtzeitig beginnt, bevor ein vollständiges Entladen erreicht werden kann, indem das Entladen auf die vorbestimmte Zeitdauer T begrenzt wird, wenn der EST-Impuls vorhanden ist, verwendet die Schaltung 400 vorteilhaft den wirksamsten Teil des Wiederaufladen- und Entladen-Zyklus, da er die Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge bereitstellt.

Sollte der Wunsch der Verwendung existierender EST-Impulse von herkömmlichen PTCU nachlassen oder es auf andere Weise gewünscht oder. praktisch durchführbar sein, zu modifizieren, wie die PTCU die EST-Impulse liefert, stellt die vorliegende Erfindung auch ein Mehrfachladezündsystem und -verfahren bereit, das auf zwei aufeinanderfolgende EST-Impulse für jeden Arbeitstakt anspricht.

Nach 13 löst der erste Impuls 500 der beiden EST-Impulse 500, 502 das anfängliche Laden der Spule aus. Im besonderen bewirkt die voreilende Flanke LE des ersten Impulses 500, daß der Primärstrom PI eingeschaltet wird (d.h., sie schließt den Schaltkreis durch die Primärwicklung hindurch). Die Dauer des ersten Impulses 500 bestimmt, wie lang der Primärstrom PI an bleibt, und bestimmt daher, wie lang die Spule geladen wird. Diese Dauer entspricht somit der Zeit, die erforderlich ist, um die vorbestimmte Energiemenge in der Spule zu speichern. Nach 13 nimmt der Strom PI durch die Primärwicklung hindurch progressiv zu, wenn die Spule während des ersten Impulses 500 geladen wird.

Die nacheilende Flanke TE des ersten Impulses 500 löst dann das anfängliche Teilentladen der Spule aus. Insbesondere bewirkt die nacheilende Flanke TE des ersten Impulses 500, daß der Schaltkreis durch die Primärwicklung hindurch öffnet, wodurch der Primärstrom PI beendet wird und eine erste Teilentladung der Spule durch die Sekundärwicklung der Spule hindurch und durch eine mit dieser verbundenen Zündkerze hindurch begonnen wird. Die Dauer der ersten Teilentladung wird durch die Zeit zwischen der nacheilenden Flanke TE des ersten Impulses 500 und der voreilenden Flanke LE des zweiten Impulses 502 bestimmt. Durch Steuern der Zeit zwischen den Impulsen 500, 502 ist die PTCU in der Lage, selektiv zu bestimmen, wieviel Energie während der ersten Teilentladung entladen wird. Die Zeit zwischen der nacheilenden Flanke TE des ersten Impulses 500 und der voreilenden Flanke LE des zweiten Impulses 502 ist vorzugsweise nicht länger als die halbe Zeit, die erforderlich ist, damit sich die Spule vollständig entlädt.

Der zweite Impuls 502 weist ebenfalls eine durch die PTCU bestimmte Dauer auf. Die Dauer des zweiten Impulses 502 entspricht einer Sollmehrfachladedauer, während der die Spule wiederholt geladen und teilweise entladen wird. Die nacheilende Flanke TE des zweiten Impulses 502 kennzeichnet das Ende der Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge für diesen besonderen Arbeitstakt.

Während der Wiederholungen des Ladens und teilweisen Entladens bleibt die Entladezeit vorzugsweise gleich der Zeit zwischen den ersten und zweiten Impulsen 500, 502 (d.h., der Zeit zwischen der nacheilenden Flanke TE des ersten Impulses 500 und der voreilenden Flanke LE des zweiten Impulses 502). Ein Schließen des Schaltkreises durch die Primärwicklung hindurch wird in dieser Hinsicht nach der vorbestimmten Zeitdauer T nach dem Öffnen dieses Schaltkreises ausgelöst. Das Öffnen des Schaltkreises durch die Primärwicklung hindurch nach der anfänglichen Teilentladung wird im Gegensatz dazu auf der Grundlage der Strommenge ausgelöst, die durch die Primärwicklung hindurchfließt. Der Schaltkreis wird vorzugsweise geöffnet, wenn der Primärstrom die vorbestimmte Stromschwelle IT erreicht.

Um das in 13 gezeigte beispielhafte Verfahren auszuführen, ist einzusehen, daß der EST-Separator 52, der Mehrfachlade-Controller 54 und das Treiber-Array 56 modifiziert werden können, um auf die aufeinanderfolgenden Impulse 500, 502 geeignet anzusprechen. Der EPROM 100 in 4 kann beispielsweise derart programmiert werden, daß er geeignet auf die aufeinanderfolgenden Impulse 500, 502 anspricht, und das Treiber-Array kann modifiziert werden, um ein Schalten zur nächsten Spule- und Zündkerzenkombination nur dann zu bewirken, nachdem beide Impulse 500, 502 empfangen worden sind.

Ein derartiges Zündsystem würde deshalb auf erste, zweite, dritte und vierte Übergänge in einem Zeitgebungssignal (z.B. dem EST-Signal von der geeignet modifizierten PTCU) ansprechen, wobei: 1) der erste Übergang (z.B. die voreilende Flanke LE des ersten Impulses 500) die elektronische Zündschaltung anweist, das anfängliche Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (z.B. der Spule) zu beginnen, 2) der zweite Übergang (z.B. die nacheilende Flanke TE des ersten Impulses 500) anzeigt, daß ein Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung für eine Zeitdauer fortgefahren ist, die ausreicht, um die vorbestimmte Energiemenge zu erreichen, auf die die elektronische Zündschaltung anspricht, indem sie den Weg durch die Primärwicklung hindurch schließt, um eine erste Teilentladung der vorbestimmten Energiemenge zu bewirken, 3) ein dritter Übergang (z.B. die voreilende Flanke LE des zweiten Impulses 502) die elektronische Zündschaltung anweist, die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Stromweges durch die Primärwicklung hindurch zu beginnen, um die induktive Energiespeichervorrichtung durch ihre Sekundärseite hindurch wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen, und 4) ein vierter Übergang (z.B. die nacheilende Flanke TE des zweiten Impulses 502) die elektronische Zündschaltung anweist, die Wiederholungen zu beenden, indem die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird.

Nach den 14 und 15 nutzen die vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die wirksamsten Aspekte des Spulenlade- und Entladezyklus aus, indem die Ladezeit während der Mehrfachlade- und Mehrfachzündabfolge auf nicht mehr als die halbe Zeit begrenzt wird, die erforderlich ist, um ein vollständiges Entladen der Spule zu erreichen. Nach 14 führen die abschließenden 50% der Zeit, die erforderlich ist, um die Spule auf einen vorbestimmten Energiepegel aufzuladen, zu einer Speicherung von annähernd 75% dieser Energie. Gleichermaßen werden nach 15 annähernd 75% der Energie in der Spule während der ersten Hälfte der Zeit entladen, die erforderlich ist, um ein vollständiges Entladen der Spule zu erreichen.

16 zeigt, wie der Mehrfachladeansatz im Vergleich mit anderen Zündungstechniken ist. Im besonderen ist 16 eine graphische Darstellung der gelieferten Energie als Funktion der Motordrehzahl zu einem Zeitpunkt im ungünstigsten Fall für eine sogenannte "Ion-Sense-Anwendung" (Null Grad Vorverstellung). Aus 16 ist leicht ersichtlich, daß nur ein mäßiger Boost der Energie unter Verwendung der sogenannten "Ramp-and-Fire-Technik" möglich ist. Um dies zu bewerkstelligen, wird der primäre Durchbruchsstrom von nominal 15 Ampere auf 20 Ampere erhöht. Die Stromzunahme kann jedoch einen IGBT mit höherem Nennwert erfordern.

Der sogennante "Multistrike-Ansatz" ist in der Lage, etwas mehr Energie bei sehr niedrigen Drehzahlen zu liefern, aber mit der Beschränkung, daß die aufeinanderfolgenden Energieimpulse zu spät kommen, um zu dem gewünschten Verbrennungsprozeß beizutragen. Der Mehrfachladeansatz der vorliegenden Erfindung dagegen nimmt Energie mit einer viel schnelleren Rate an und gibt diese mit einer viel schnelleren Rate wieder frei und wirkt vorwiegend auf den Hochleistungsteil der Entladung. Dies neigt wiederum dazu, die Flammkernentwicklung frühzeitig zu steigern, während vorteilhaft die lange Dauer für geschichtete Gemische aufrechterhalten bleibt.

Ein Mehrfachladen gestattet auch vorteilhaft, daß die Spule beliebig klein sein kann, auf Kosten eines Betriebes bei höherer Frequenz. Schaltverluste werden den besseren Ausgleich zwischen Größe und Frequenz herstellen. Dieses Konzept ist nicht auf sogenanntes "ion sense" begrenzt. Dies kann wesentlich zu Anstrengungen beitragen, die Spulengröße zu verringern, während die Energie und die Dauer erhöht werden.

Während eine Wechselstromzündung ähnlich wie der Mehrfachladeansatz Leistungsvermögen bereitstellen könnte, bringt diese jenes bei viel höheren Kosten und unter Verwendung einer komplexeren Schaltung hervor. Eine Wechselstromzündschaltung erfordert beispielsweise eine Energieversorgung mit ihren zusätzlichen Bautelementen sowie einen Hochtemperatur-Filterkondensator. Derartige Hochtemperatur-Filterkondensatoren können, selbst wenn es sie gibt, sehr teuer sein.

Obwohl die in 3 veranschaulichte beispielhafte Ausführungsform einen einzigen Mehrfachlade-Controller 54 aufweist, der alle EST-Impulse empfängt und die gewünschte Zündabfolge auf alle Brennkammern über das Treiber-Array 56 verteilt, versieht ein stärker bevorzugtes Ausführungsbeispiel für Motoren mit mehreren Brennkammern jede Brennkammer (oder Gruppe von ähnlich betätigten Brennkammern) mit ihrer eigenen elektronischen Zündschaltung 24, die in Ansprechen auf die PTCU 34 (z.B. in Ansprechen auf den EST-Impuls) arbeitet. Das Ansprechvermögen des bevorzugten Systems auf existierende PTCU 34 und EST-Impulse von diesen vermeidet vorteilhaft die Notwendigkeit, die existierenden PTCU umzukonfigurieren, und vermeidet auch die Notwendigkeit, die elektronische Zündschaltung 24 mit anderen Eingängen als den EST-Impulsen zu versorgen. Während derartige Anordnungen leicht eine Verdoppelung der Bauelemente in der elektronischen Zündschaltung 24 erfordern, lassen sie es vorteilhaft zu, daß jede Mehrfachlade-Zündschaltung 24 unmittelbar neben ihrer jeweiligen Zündkerze angeordnet sein kann. In dieser Hinsicht kann jede elektronische Zündschaltung 24 mit einer "Stiftspule" (pencil coil) an der jeweiligen Zündkerze versehen sein, wodurch die Notwendigkeit für Hochspannungs-Bauelemente (z.B. eine Hochspannungs-Zündkerzenverkabelung) minimiert oder beseitigt wird, die sich sonst über die Nachbarschaft jeder Zündkerze hinaus erstrecken würde.

In 17 ist eine beispielhafte Ausführungsform für einen 4-Zylinder-Motor veranschaulicht. Eine existierende PTCU 34 liefert vier EST-Signale (EST1, EST2, EST3, EST4), und zwar eines für jeden Zylinder. Jede Zündkerze 26 ist mit ihrer eigenen elektronischen Zündschaltung 24 und ihrer eigenen induktiven Energiespeichervorrichtung 22 (z.B. Zündspule) versehen. Die elektronische Zündschaltung 24 kann unter Verwendung von irgendeiner der vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen mit geeigneten Modifikationen ausgeführt sein. Die resultierende Anordnung vermeidet die Notwendigkeit für das Treiber-Array 56 und den EST-Separator 52 und reduziert die Anforderungen des Dioden-Arrays 220 in 7 auf nur eine einzige Diode, die mit der Primärwicklung der jeweiligen induktiven Energiespeichervorrichtung 22 verbunden ist. Jede elektronische Zündschaltung 24 steuert daher ihren jeweiligen Schalter (z.B. einen der IGBT 230, die in 8 gezeigt sind) über einen Puffer 126 oder 127, um den Primärstrom auf die oben beschriebene Weise in Ansprechen auf den jeweiligen EST-Impuls von der PTCU 34 selektiv anzulegen. Dies kann vorteilhaft ohne die Notwendigkeit für irgendein anderes Eingangssignal bewerkstelligt werden. Es gibt folglich keine Notwendigkeit, die elektronische Zündschaltung mit einem separaten, den Kurbelwinkel anzeigenden Signal oder irgendeinem anderen Signal für diese Aufgabe zu versehen.

Die in 17 veranschaulichte 4-Zylinder-Ausführungsform ist lediglich eine Ausführungsbeispiel. Ein Fachmann hätte keine Schwierigkeit, die vorstehenden Lehren auf 6-Zylinder, 8-Zylinder oder andere Anzahlen und Anordnungen von Brennkammern auszudehnen.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können vorteilhaft und unter Verwendung kleiner, billiger Spulen ausgeführt werden, und erfordern keine sehr komplexen elektronischen Bauelemente. Die Verbesserung des Leistungsvermögens, das durch die Ausführungsbeispiele geschaffen wird, ist insbesondere offensichtlich, wenn die Zündkerzen schadhaft sind. Es wird auch einen Betrieb mit Zündkerzen für einen kälteren Wärmebereich möglich, wodurch die Anzahl von erforderlichen Zündkerzenmodellen reduziert wird. Es gibt auch eine merkliche Verbesserung bei der Startfähigkeit magerer Gemische.

Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft bei sogenannten Ion-Sense-Anordnungen, Anordnungen unter Verwendung von Benzindirekteinspritzung und 2-Takt-Motoren angewandt werden. Sie stellt auch eine zuverlässige Alternative dar, eine Hochenergiespule in der Nähe der Zündkerzen vorzusehen.

Während die vorliegende Erfindung anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist zu verstehen, daß dem Fachmann, an den sich diese Erfindung richtet, zweifellos verschiedene Modifikationen und Veränderungen in den Sinn kommen werden. Beispielsweise können die Anzahl von Zündkerzen und die Dauer jedes Funkens gegenüber den hierin offenbarten verändert werden.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Mehrfachladezündung. Das Verfahren und das System sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie zumindest einige der Mehrfachladeereignisse des Systems und des Verfahrens auf eine stromabhängige Weise auslösen. Vorzugsweise können existierende Antriebsstrangsteuereinheiten (PTCU) mit dem System und dem Verfahren ohne Bedarf für andere Signale als das Zeitgebungssignal (z.B. EST-Impuls) aus der PTCU verwendet werden. Das Verfahren umfaßt, daß eine induktive Energiespeichervorrichtung geladen wird, indem ein elektrischer Strom durch eine Primärseite der induktiven Energiespeichervorrichtung hindurch fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in dieser gespeichert ist, ein Teil der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite der induktiven Energiespeichervorrichtung hindurch entladen wird, indem ein Weg des elektrischen Stromes durch die Primärseite hindurch bei Erreichen der vorbestimmten Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung entladen wird, und der Weg wiederholt geschlossen und wieder geöffnet wird, um die induktive Energiespeichervorrichtung wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen, wobei das Wiederöffnen des Weges auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst wird, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist. Das Mehrfachladezündsystem umfaßt eine induktive Energiespeichervorrichtung und eine elektronische Zündschaltung. Die induktive Energiespeichervorrichtung weist aneinander gekoppelte Primär- und Sekundärseiten auf. Die elektronische Zündschaltung ist mit der Primärseite verbunden und derart ausgebildet, daß sie das vorstehend erwähnte Verfahren ausführt.


Anspruch[de]
  1. Mehrfachladezündsystem zum Anschluß an eine Zündkerze eines Verbrennungsmotors, umfassend:

    eine induktive Energiespeichervorrichtung (22; 58) mit induktiv aneinander gekoppelten Primär- und Sekundärseiten (28; 30), und

    eine elektronische Zündschaltung (24; 54), die mit der Primärseite (28) verbunden und derart ausgebildet ist, daß sie ein Zeitgebungssignal (32) empfängt, das anzeigt, wann ein Zünden der Zündkerze (26; 60) beginnen soll, und die auf das Zeitgebungssignal (32) anspricht, indem sie die induktive Energiespeichervorrichtung (22, 58) dadurch lädt, daß elektrischer Strom durch die Primärseite (28) hindurch fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) gespeichert ist,

    wobei die elektronische Zündschaltung (24; 54) ferner derart ausgebildet ist, daß sie einen Teil der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite (30) hindurch entlädt, indem ein Weg des elektrischen Stromes durch die Primärseite (28) hindurch bei Erreichen der vorbestimmten Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) geöffnet wird,

    wobei die elektronische Zündschaltung (24; 54) ferner derart ausgebildet ist, daß sie wiederholt den Weg schließt und den Weg erneut öffnet, um die induktive Energiespeichervorrichtung (22; 58) wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen,

    wobei die elektronische Zündschaltung (24; 54) derart eingerichtet ist, daß sie ein Wiederöffnen des Weges auf der Grundlage der Energiemenge auslöst, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) gespeichert ist,

    wobei die elektronische Zündschaltung (24; 54) ferner derart ausgebildet ist, daß sie die Abfolge des Wiederaufladens und teilweisen Entladens der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) auf der Grundlage des Zeitgebungssignals (32) und ohne andere den Kurbelwinkel anzeigende Signale zu erfordern beendet,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die elektronische Zündschaltung (24; 54) derart ausgebildet ist,

    dass sie vor jeder Wiederholung des Schließens und Wiederöffnens bestimmt, ob eine nächste Wiederholung, wenn sie derart ausgeführt wird, dass das Wiederöffnen lang genug ist, um die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch zu entladen, es erfordern würde, dass sich die nächste Wiederholung über eine vorbestimmte Sollfunkendauer hinaus erstreckt, während der es erwünscht ist, dass ein Funken an der Zündkerze (26; 60) vorhanden ist,

    dass sie den Weg für eine Zeitdauer öffnet, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch entladen wird, wenn sich die nächste Wiederholung über die vorbestimmte Sollfunkendauer hinaus erstrecken würde, und

    dass sie die Bestimmung hinsichtlich der nächsten Wiederholung auf der Grundlage davon vornimmt, wie lang ein vorhergehender Zyklus dauerte, der ein Schließen des Weges, ein Öffnen des Weges, und ein Offenhalten des Weges über eine Zeit, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch entladen wird, umfasst.
  2. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) derart ausgebildet ist, daß sie auf einen Anschlußabschnitt des Zeitgebungssignals anspricht, indem ein Wiederöffnen des Weges bei Abwesenheit des Zeitgebungssignals (32) ausgeschlossen wird.
  3. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) ferner einen Schalter (TR1) umfaßt, der mit dem Weg verbunden und derart ausgebildet ist, daß er den Weg selektiv öffnet, wenn der Strom, der durch den Weg hindurchfließt, auf eine vorbestimmte Schwelle ansteigt, bei der die induktive Energie, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) gespeichert ist, der vorbestimmten Energiemenge entspricht.
  4. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) ferner eine Zeitgebungsschaltung umfaßt, die derart ausgebildet ist, daß sie ein Zeitablaufsignal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Öffnen des Schalters (TR1) verstrichen ist, wobei der Schalter (TR1) ferner auf das Zeitablaufsignal anspricht und derart ausgebildet ist, daß er den Weg bei Empfang des Zeitablaufsignals schließt, um ein Wiederaufladen der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) zu bewirken.
  5. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwelle ein Stromwert zwischen 5 und 15 Ampere ist, und daß die vorbestimmte Zeitdauer zwischen ungefähr 0,15 und 0,2 Millisekunden liegt.
  6. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (TR1) derart eingerichtet ist, daß er ein Schließen des Weges ausschließt, wenn ein Aspekt des Zeitgebungssignals abwesend ist.
  7. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) derart ausgebildet ist, daß sie eine Entladezeit, während der der Weg offen ist, auf nicht mehr als die Hälfte der Zeit begrenzt, die es dauern würde, damit die vorbestimmte Energiemenge vollständig durch die Sekundärseite (30) entladen wird, mit der Ausnahme, wenn der Weg für eine letzte Wiederholung bei einer Sollfunkendauer geöffnet ist, in welchem Fall die elektronische Zündschaltung (24; 54) den Weg lang genug offen hält, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch entladen wird, wobei die Sollfunkendauer einer Zeit entspricht, während der es erwünscht ist, daß ein Funken an der Zündkerze (26; 60) vorhanden ist.
  8. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) anspricht auf:

    einen ersten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, das anfängliche Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) zu beginnen,

    einen zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der anzeigt, daß das Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) für eine Zeitdauer fortgefahren ist, die ausreicht, um die vorbestimmte Energiemenge zu erreichen, auf die die elektronische Zündschaltung (24; 54) anspricht, indem der Weg geschlossen wird, um eine erste Teilentladung der vorbestimmten Energiemenge zu bewirken,

    einen dritten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Weges zu beginnen, um die induktive Energiespeichervorrichtung (22; 58) durch die Sekundärseite (30) hindurch wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen, und

    einen vierten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, die Wiederholungen zu beenden, indem die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch entladen wird.
  9. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) anspricht auf:

    einen ersten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, das Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) zu beginnen, und

    einen zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, den Weg zumindest bis zu einem anschließenden Übergang in dem Zeitgebungssignal (32) offen zu halten, wodurch die Wiederholungen des Schließens und Wiederöffnens des Weges beendet werden und zugelassen wird, daß die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite (30) hindurch entladen wird, und

    daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) derart ausgebildet ist, daß sie ein Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) in Ansprechen auf den ersten Übergang beginnt, und ferner derart ausgebildet ist, daß der Weg in Ansprechen auf den zweiten Übergang offen gehalten wird, zumindest bis ein anschließender Übergang in dem Zeitgebungssignal (32) an die elektronische Zündschaltung (24; 54) angelegt wird.
  10. Mehrfachladezündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Zündschaltung (24; 54) anspricht auf:

    einen ersten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der die elektronische Zündschaltung (24; 54) anweist, ein anfängliches Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) zu beginnen, und

    einen zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal (32), der anzeigt, daß das Laden der induktiven Energiespeichervorrichtung (22; 58) für eine Zeitdauer fortgefahren ist, die ausreicht, die vorbestimmte Energiemenge zu erreichen, auf die die elektronische Zündschaltung (24; 54) anspricht, indem der Weg geschlossen wird, um eine erste Teilentladung der vorbestimmten Energiemenge durch die Sekundärseite (30) hindurch zu bewirken.
  11. Verbrennungsmotor mit einer Zeitgebungssteuereinheit (34), mehreren Brennkammern, einer induktiven Energiespeichervorrichtung (26; 60) für jede Brennkammer und mindestens einer Zündkerze (26; 60) in jeder Brennkammer, wobei ein an jede Zündkerze (26; 60) angeschlossenes und ebenfalls an die Zeitgebungssteuereinheit (34) angeschlossenes Mehrfachladezündsystem (22, 24; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.
  12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, wobei das Mehrfachladezündsystem (22, 24) eine elektronische Zündschaltung (24) für jede Brennkammer aufweist.
  13. Verfahren zur Bereitstellung einer Mehrfachzündung für einen Verbrennungsmotor, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß:

    in Ansprechen auf ein Zeitgebungssignal eine induktive Energiespeichervorrichtung geladen wird, indem ein elektrischer Strom durch eine Primärseite der induktiven Energiespeichervorrichtung hindurch fließen gelassen wird, bis eine vorbestimmte Energiemenge in dieser gespeichert ist,

    ein Teil der vorbestimmten Energiemenge durch eine Sekundärseite der induktiven Energiespeichervorrichtung hindurch entladen wird, indem ein Weg des elektrischen Stromes durch die Primärseite hindurch bei Erreichen der vorbestimmten Energiemenge in der induktiven Energiespeichervorrichtung geöffnet wird,

    der Weg wiederholt geschlossen und wieder geöffnet wird, um die induktive Energiespeichervorrichtung wiederaufzuladen bzw. teilweise zu entladen, wobei das Wiederöffnen des Weges auf der Grundlage der Energiemenge ausgelöst wird, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, und

    der Schritt des wiederholten Schließens und Wiederöffnens auf der Grundlage des Zeitgebungssignals und ohne andere den Kurbelwinkel anzeigende Signale zu erfordern beendet wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    das wiederholte Schließen und Wiederöffnen des Weges die Schritte umfasst,

    dass vor jeder Wiederholung des Schließens und Wiederöffnens bestimmt wird, ob eine nächste Wiederholung, wenn sie derart ausgeführt wird, dass das Wiederöffnen lang genug ist, um die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch zu entladen, es erfordern würde, dass sich die nächste Wiederholung über eine vorbestimmte Sollfunkendauer hinaus erstreckt, während der es erwünscht ist, daß ein Funken an der Zündkerze vorhanden ist,

    dass der Weg für eine Zeitdauer geöffnet wird, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird, wenn sich die nächste Wiederholung über die vorbestimmte Sollfunkendauer hinaus erstrecken würde, und

    dass der Bestimmungsschritt auf der Grundlage davon durchgeführt wird, wie lang ein vorhergehender Zyklus dauerte, der ein Schließen des Weges, und ein Offenhalten des Weges über eine Zeit, die lang genug ist, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird, umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wiederöffnen des Weges bei Abwesenheit des Zeitgebungssignals ausgeschlossen wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederöffnen des Weges dadurch ausgelöst wird, daß der Strom, der durch den Weg hindurchfließt, auf eine vorbestimmte Schwelle ansteigt, bei der die induktive Energie, die in der induktiven Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, der vorbestimmten Energiemenge entspricht.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederholte Schließen und Wiederöffnen des Weges in Ansprechen auf das Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer nach Beginn des Ladeschrittes beginnt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Schwelle ein Stromwert zwischen 5 und 15 Ampere ist, und daß die vorbestimmte Zeitdauer zwischen ungefähr 0,15 und 0,2 Millisekunden liegt.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

    die Entladezeit, während der der Weg offen ist, auf nicht mehr als die Hälfte der Zeit begrenzt wird, die es dauern würde, damit die vorbestimmte Energiemenge vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird, mit der Ausnahme, wenn der Weg für eine letzte Wiederholung bei einer Sollfunkendauer geöffnet ist,

    wenn der Weg für die letzte Wiederholung bei der Sollfunkendauer geöffnet ist, der Weg lang genug offen gehalten wird, damit die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird, und

    die Sollfunkendauer einer Zeit entspricht, während der es erwünscht ist, daß ein Funken vorhanden ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschritt in Ansprechen auf einen ersten Übergang in dem Zeitgebungssignal beginnt,

    wobei der Entladeschritt von einem zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal ausgelöst wird, der anzeigt, daß das Laden für eine Zeitdauer fortgefahren ist, die ausreicht, um die vorbestimmte Energiemenge zu erreichen,

    wobei der Schritt des wiederholten Schließens und Wiederöffnens des Weges von einem dritten Übergang in dem Zeitgebungssignal ausgelöst wird, und

    wobei der Schritt des wiederholten Schließens und Öffnens des Weges in Ansprechen auf einen vierten Übergang in dem Zeitgebungssignal beendet wird, indem die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschritt von einem ersten Übergang in dem Zeitgebungssignal ausgelöst wird, und daß es den Schritt umfaßt, daß der Weg in Ansprechen auf einen zweiten Übergang in dem Zeitgebungssignal zumindest bis zu einem anschließenden Übergang in dem Zeitgebungssignal offen gehalten wird, um den Schritt des wiederholten Schließens und Wiederöffnens des Weges zu beenden, indem zugelassen wird, daß die vorbestimmte Energiemenge im wesentlichen vollständig durch die Sekundärseite hindurch entladen wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt eines aufeinanderfolgenden Anwendens der Schritte des Ladens, Entladens und wiederholten Schließens und Wiederöffnens auf unterschiedliche induktive Energiespeichervorrichtungen des Verbrennungsmotors einer vorbestimmten Zündreihenfolge des Verbrennungsmotors folgend umfaßt.
Es folgen 15 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com