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    • 专利摘要:
    Verfahrenzum Betreiben einer Zündspuleeines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Steuergerät für die Zündelektronik und eine Zündelektronikmit einer linear ansteuerbaren und eine Steuerspannung liefernden Endstufezum Ansteuern der Zündspule,wobei während desEin- und/oder Ausschaltvorgangs der Zündspule unter Verwendung einesvom Steuergerätgelieferten Zündsignalsauf den zeitlichen Verlauf bezogene Soll- und Istwerte für die Steuerspannungder Zündspuleermittelt und verglichen werden und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisseseine Regelung der Endstufe und damit eines Ein- und/oder Ausschaltsignalsfür dieZündspulederart erfolgt, dass die Änderungder Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlauf eine stetigeKurve mit endlicher Steigung beschreibt und somit die Flankensteilheitdes Ein- und/oder Ausschaltsignals der Spule begrenzt wird.
    公开号:DE102004013561A1
    申请号:DE200410013561
    申请日:2004-03-19
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Josef Bast；Franz-Josef Rapp；Georg Sterler
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:F02D41-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zündspuleeines Kraftfahrzeugs umfassend ein Steuergerät für die Zündelektronik und eine Zündelektronikmit einer linear ansteuerbaren und eine Steuerspannung lieferndenEndstufe zum Ansteuern der Zündspule.
    [0002] DieZündspuleeines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise über einenSchalter digital ein- und ausgeschaltet. Die dabei auftretendenSprungfunktionen führenaufgrund ihrer in einer entsprechenden Fourierzerlegung sichtbarenhochfrequenten Anteile zu EMV-Störungen.Beim Einschalten der Spule entsteht ein Einschaltstromstoß, dessenUrsache in den in jeder realen Schaltanordnung vorhandenen „parasitären" Kondensatoren inder Spule und ihrem Umfeld liegt. Dieser Stromstoß im Primärkreis derZündvorrichtungerzeugt im Sekundärkreisdes Zündtransformatorseinen unerwünschtenSpannungsstoß,der zu einer Frühzündung führen kann.
    [0003] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreibeneiner Zündspuleeines Kraftfahrzeugs anzugeben, das eine verbesserte Ansteuerungder Zündspuleerlaubt.
    [0004] ZurLösungdieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Arterfindungsgemäß vorgesehen,dass währenddes Ein- und/oder Ausschaltvorgangs der Zündspule unter Verwendung einesvom Steuergerätgelieferten Zündsignalsauf den zeitlichen Verlauf bezogene Soll- und Istwerte für die Steuerspannungder Zündspuleermittelt und verglichen werden und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisseseine Regelung der Endstufe und damit eines Ein- und/oder Ausschaltsignalsfür dieZündspule derarterfolgt, dass die Änderungder Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlauf eine stetigeKurve mit endlicher Steigung beschreibt und somit die Flankensteilheitdes Ein- und/oder Ausschaltsignals der Spule begrenzt wird.
    [0005] Beieiner begrenzten Flankensteilheit des Ein- und/oder Ausschaltsignalsder Spule fallen besonders hochfrequente Anteile weg, so dass bezüglich derEMV-Störungeneine Verbesserung erhalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahrenpasst die Ansteuerung der Spule den Gegebenheiten des Magnetkreisesan, denn sowohl die Zündspuledes Primärkreisesals auch die Zündspuledes Sekundärkreisesumfassen einen Eisenkern, wobei sich die Magnetisierung im Eisenkernlangsamer ändert,als das Ein- oder Ausschalten der Zündspule möglich ist. Das erfindungsgemäße langsamereEinschalten der Spule begrenzt den Einschaltstrom, so dass Frühzündungenverhindert werden. Außerdembleibt der Magnetkreis von Schockbelastungen verschont.
    [0006] Ineiner ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alsVergleichsergebnis in einer Vergleicherschaltung eine Regelabweichungbestimmt und verarbeitet wird. Die Regelabweichung ist eine aussagekräftige undleicht zu verarbeitende Größe, dieanhand der Soll- und Istwerte fürdie Steuerspannung mit Hilfe einer einfach aufgebauten Vergleicherschaltungbestimmt werden kann.
    [0007] Vorteilhafterfolgt die Bestimmung und Verarbeitung in der Vergleicherschaltungmittels eines Operationsverstärkersoder einer vergleichbaren Differenzverstärkerschaltung. Die Verwendungeines standardmäßigen Operationsverstärkers stelltdabei eine besonders einfache und kostengünstige Lösung dar. Je nach den Erfordernissender speziellen Zündelektronikkönnenaber auch andere, entsprechend angepasste Differenzverstärkerschaltungenverwendet werden.
    [0008] Ineiner Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sollwerte über denAuf- und/oder Entladevorgang eines Kondensators in einer das Zündsignaldes Steuergerätsals Eingabe erhaltenden Eingangsschaltung ermittelt werden. Wenndas Steuergerätbeispielsweise als Zündsignaleinen Recht eckimpuls liefert, so ist hieraus ein Sollwertsignalableitbar, wobei verwendet wird, dass die Spannung an einem Kondensatornur langsam ansteigt (Soft on) und auch entsprechend vergleichsweise langsamwieder abfällt(Soft off), wenn der Kondensator wieder entladen wird. Dabei können dieAuflade- bzw. Entladefunktionen auch vertauscht werden. Der Kondensatorbietet sich als Standardbauteil mit allen nötigen Eigenschaften für die Sollwertermittlung an.
    [0009] Eineweitere alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dassder Soll-/Istwertvergleich mittelseines in einer Speichervorrichtung ablegten Programmmittels durchgeführt wird.Damit ist eine alternative Realisierung zu einer Vergleicherschaltung möglich. DieVerwendung einer Speichervorrichtung mit einem Programmmittel hatden Vorteil, dass die Programmmittel auf unterschiedliche Situationen,die im Kraftfahrzeugbetrieb auftreten können, abgestimmt werden können. Dasjeweils bestimmte Vergleichsergebnis kann eine andere Größe seinoder aber es können äußere Parameter,beispielsweise ein lange oder nur kurze Zeit zurückliegender letzter Zündvorgang,berücksichtigtwerden.
    [0010] Weiterhinkann es vorteilhaft sein, wenn die Sollwertermittlung mit Hilfeeines in einer Speichervorrichtung abgelegten Programmmittels durchgeführt wird.Zweckmäßigerweisewird dieses Programmmittel ebenfalls zur Durchführung des Soll-/Istwertvergleichsausgebildet sein. Bei dieser Art der Sollwertermittlung wird derKondensator in der Eingangsschaltung überflüssig, zudem erlaubt eine Sollwertermittlung über einProgrammmittel eine variablere Bestimmung, in die wiederum äußere Parametereinfließenkönnen.
    [0011] Gemäß einerWeiterentwicklung der Erfindung wird das Programmmittel in Abhängigkeitdes Zündsignalsdes Steuergerätsbei Bedarf definiert gesetzt. Hierzu wird das Zündsignal des Steuergeräts an denResetport eines Mikrocomputers angelegt, der unter anderem die Speichervorrichtungumfasst, in der das Programmmittel abgelegt ist. So wird zunächst ausdem Ansteuersignal ein Reset erzeugt, erst im Anschluss laufen dieRoutinen beispielsweise fürden Sollwert ab. Damit wird eine höhere Sicherheit gegenüber Störspannungenerreicht.
    [0012] EineAusgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrensist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung derart erfolgt, dassdie Steuerspannung für denEin- und/oder Ausschaltvorgang im kontinuierlichen Zeitverlauf eineRampe beschreibt. Dabei ist ein rampenartiger linearer Verlauf zweckmäßig, umauf einfache Weise ein langsames Ansteigen bzw. Abfallen unter Verwendunglinear arbeitender Standardbauteile zu erreichen. Ein rampenartigerVerlauf bezeichnet hier neben rein linearen Verläufen auch „rundere", verschliffene Verläufe. Entscheidend ist, dassSprüngezugunsten „weicher", kontinuierlicher Übergänge zwischeneinzelnen Bereichen vermieden werden. Außerdem ist es vorteilhaft,wenn die Spannungsrampe füreinen möglichenEinschaltvorgang flacher verläuftals die Rampe füreinen möglichenAusschaltvorgang. Die Rampe fürden Ausschaltvorgang darf nicht zu flach sein, da sonst die an derSekundärspuleinduzierte Spannung nicht groß genugist, um den Zündfunkenauszulösen.Ein in gewissen Grenzen verlangsamtes Ausschalten ist jedoch möglich, dadie Sekundärspuleeine gewisse Zeit benötigt,um die Energie der Primärspuleaufzunehmen. Wenn das Steuergerätein Zündsignalin Form eines Rechtecks mit beispielsweise 2 msec Impuls und 20msec Pause liefert, aus dem ein Sollwertsignal abgeleitet wird,wobei ein Kondensator auf- und entladen wird, so ist in diesem Fallefür dasAufladen des Kondensators typischerweise eine Zeit von 50 bis 100 μsec anzusetzen,das Entladen wird dann im μs-Bereicherfolgen.
    [0013] Zweckmäßigerweiseerfolgt das Ansteuern der Zündspulein der Endstufe übereinen Leistungshalbleiter, insbesondere einen bipolaren Transistor odereinen IGB-Transistor. Diese linear arbeitenden Bauteile sind elektronischeStandardbauteile. Zweckmäßigerweisewird der jeweilige Istwert am Knotenpunkt zwischen Zündspuleund Leistungshalbleiter ermittelt.
    [0014] Danebenbetrifft die Erfindung eine Schaltvorrichtung zum Betreiben einerZündspuleeines ein Steuergerätfür dieZündelektronikumfassenden Kraftfahrzeugs mit einer linear ansteuerbaren und eineSteuerspannung liefernden Endstufe zum Ansteuern der Zündspule,die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltvorrichtung Mittelzur Ermittlung und zum Vergleich auf den zeitlichen Verlauf bezogenerSoll- und Istwerte fürdie Steuerspannung der Zündspulein der Endstufe unter Verwendung eines vom Steuergerät geliefertenZündsignalssowie zur Regelung der Endstufe und damit eines Ein- und/oder Ausschaltsignalsfür dieZündspulederart, dass die Änderungder Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlauf eine stetigeKurve mit endlicher Steigung beschreibt und somit die Flankensteilheit desEin- und/oder Ausschaltsignals der Spule begrenzt wird, umfasst.
    [0015] Analogzum erfindungsgemäßen Verfahren können somitdie EMV-Störungen verringertund Schockbelastungen des Magnetkreises verhindert werden.
    [0016] EineAusgestaltung sieht vor, dass die Mittel zum Vergleich der Soll-und Istwerte eine Vergleicherschaltung zur Bestimmung und Verarbeitungeiner Regelabweichung umfassen. Diese Vergleicherschaltung umfasstihrerseits zweckmäßigerweiseeinen Operationsverstärkeroder einen vergleichbaren Differenzverstärker, wodurch eine einfacheRealisierung gewährleistetist.
    [0017] EineWeiterbildung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung eine das Zündsignaldes Steuergerätsals Eingabe erhaltende Eingangsschaltung mit einem Kondensator sowieMittel zur Bestimmung der Sollwerte über den Auf- und/oder Entladevorgangdes Kondensators umfasst.
    [0018] Danebenkann es vorteilhaft sein, wenn die Mittel ein in einer Speichervorrichtungabgelegtes Programmmittel zum Soll-/Istwertvergleich umfassen. Einin einer anderen oder der gleichen Speichervorrichtung abgelegtesProgrammmittel, das mit dem Programmmittel zum Soll-/Istwertvergleichidentisch sein kann, ist vorteilhafterweise zur Sollwertermittlungausgebildet. In diesem Fall werden die Sollwertermittlung sowieder Vergleich der Soll- und Istwerte kompakt mit einer Softwarelösung realisiert.Dadurch kann eine nachträglicheUmrüstungauf die erfindungsgemäße Schaltvorrichtungerleichtert werden.
    [0019] EineAusgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Mittel zum definiertenSetzen des Programmmittels überden Resetport eines die Speichervorrichtung umfassenden Mikrocomputersin Abhängigkeitdes Zündsignalsdes Steuergerätsausgebildet sind. Diese Betriebsart erlaubt eine erhöhte SicherheitgegenüberStörspannungen.Selbstverständlichmuss der Reset jedoch nicht als Eingang benutzt werden. Alternativkann ein Resetsignal mit der Standardbeschaltung des Prozessorserzeugt werden, z. B. durch einen Widerstand oder eine RC-Kombination.
    [0020] Gemäß einerWeiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittel zurRegelung derart ausgebildet sind, dass die Steuerspannung im kontinuierlichenZeitverlauf eine Rampe beschreibt. Dabei ist es zweckmäßig, wenndie Spannungsrampe füreinen möglichenEinschaltvorgang flacher verläuftals die Rampe füreinen möglichenAusschaltvorgang.
    [0021] Daeine lineare Ansteuerung der Endstufe erwünscht ist, ist es vorteilhaft,wenn die Endstufe einen Leistungshalbleiter, insbesondere einenbipolaren Transistor oder einen IGB-Transistor, zum Ansteuern derZündspuleumfasst. In diesem Fall umfasst die Endstufe zweckmäßigerweiseMittel zur Ermittlung der Istwerte der Steuerspannung am Knotenpunktzwischen Zündspuleund Leistungshalbleiter.
    [0022] WeitereVorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgendanhand besonders geeigneter Ausführungsbeispielebeschrieben. Dabei zeigen:
    [0023] 1 einFlussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrenszum Betreiben einer Zündspule;
    [0024] 2 eineerfindungsgemäße Schaltvorrichtungmit einem Operationsverstärker;
    [0025] 3 eineDarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrensim zeitlichen Ablauf;
    [0026] 4 eineerfindungsgemäße Schaltvorrichtungmit einer Speichereinrichtung;
    [0027] 5 Emissionsspektreneines Zündtransformatorsbei Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensmit anliegendem Ohmschen Lastwiderstand.
    [0028] 6 eineSchaltvorrichtung gemäß 4 mitveränderterReseterzeugung; und
    [0029] 7 eineAblaufdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendungder zu 6 beschriebenen Reseterzeugung.
    [0030] 1 zeigtein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreibeneiner Zündspule.Im Schritt a erzeugt dabei zunächstein Steuergerätfür dieZündelektronikein Ansteuersignal, das der Eingangsschaltung der Zündelektronik alsEingabe dient. Im folgenden Schritt b wird ein Sollwert erzeugt,wobei dies mit Hilfe eines Kondensators in der Eingangsschaltunggeschehen kann, aber auch überein in einer Speichervorrichtung abgelegtes Programmmittel. DerSollwert aus Schritt b dient zusammen mit einem Istwert, der zwischender Zündspuleund einem als Schalter dienenden Halbleiter abgegriffen wird undaus der Halbleiterspannung oder der an der Zündspule anliegenden Spannungermittelt wird, einem Soll-/Istwert-Vergleicher als Eingangssignal.Aus dem Vergleich der Soll- und Istwerte wird im Schritt c durchden Soll-/Istwert-Vergleicher eine Regelabweichung bestimmt, dieein Treiber fürdie Endstufe als Eingabe erhält,um aus der Regelabweichung im Schritt d das Ansteuersignal für die Endstufezu gewinnen. Je nachdem wie häufigein Vergleich der Soll- und Istwerte erfolgt und wie die Toleranzabweichungenvorgegeben werden, kann ein entsprechend präzises Ansteuersignal ermitteltwerden. Das Ansteuersignal wird im Schritt e von der Endstufe verarbeitet,die in diesem Fall einen linear arbeitenden Halbleiter, beispielsweiseeinen bipolaren Transistor oder einen IGB-Transistor, zum Betreibender Zündspuleumfasst. Das von der Endstufe erzeugte Steuersig nal steuert im Schrittf die Zündspule.Der Istwert, der am Knotenpunkt zwischen Spule und Halbleiter ermitteltwird, wird zur Bestimmung der Regelabweichung an den Soll-/Istwert-Vergleicherzur Berechnung der Regelabweichung im Schritt c geliefert.
    [0031] 2 isteine Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 miteinem Operationsverstärker 2.Die Schaltvorrichtung 1 umfasst dabei eine Zündspule 3,deren einer Anschluss an einem Leistungshalbleiter 4 anliegt.Zur Sollwertmittlung dient der Auf- bzw. Entladevorgang eines Kondensators 5 inder Eingangsschaltung, die neben den Widerständen 6, 7 und 8 undder Diode 10 einen Transistor 11 umfasst. DerWiderstand 9 ist ein Begrenzungswiderstand für den Operationsverstärker 2.Die Eingangsschaltung bildet gleichzeitig den Abschluss des vorgeschaltetenSteuergerätsfür dieZündelektronik.Am Eingang B liegt die von der Batterie gelieferte Versorgungsspannungan, G ist der vom Steuergerätder Zündelektronikangesteuerte Eingang der Elektronik, und der Eingang E liegt aufMasse. Den Vergleich des am Kondensator 5 bestimmten Sollwertsmit den an der Spule 3 bestimmten Istwerten leistet imdargestellten Fall ein Operationsverstärker 2 mit den beidenEingängen 12 und 13 für die Soll- bzw.Istwerte, der die Vergleicherschaltung bildet. Alternativ sind andereDifferenzverstärkerschaltungen möglich. DieKapazitätdes Kondensators 5 ist derart zu wählen, dass die gewünschtenRampenverläufe miteinem langsamen Anstieg bzw. Abfall der Spannung an der Spule 3 erreichtwerden können.Die Widerstände 14, 15 und 16 bildenden Istwertbereich, der das Eingangssignal für den zweiten Eingang 13 desOperationsverstärkers 2 liefert.Die vom Operationsverstärker 2 ermittelteRegelabweichung erhält derTreiberbereich zur Erzeugung des Ansteuersignals für die Endstufe,der den Transistor 17 und den Widerstand 18 umfasst.Die Endstufe mit dem Leistungshalbleiter 4 steuert entsprechenddem Ansteuersignal die Zündspule 3.
    [0032] 3 isteine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens im zeitlichenAblauf, wobei jeweils das Ansteuersignal für die Zündelektronik, der Sollwert,die Rampe zur Ansteuerung der Endstufe sowie die Spannung am Halbleiterder Endstufe gegen die Zeit aufgetragen sind. Das Ansteuersignal,das das Steuergerätfür dieZündelektronikliefert, hat im dargestellten Fall die Form eines Rechteckimpulses. Darausabgeleitet wird ein Sollwertsignal mit einem rampenartigen langsamenAnstiegsbereich, in dem der Arbeitsbereich des Reglers zum Betreibender Zündspuleliegt, sowie einem etwas schnelleren ebenfalls rampenartigen Abfall.Der Anstiegsbereich beschreibt den sogenannten „Soft on"-Bereich des langsamen Spannungsanstiegs,der Bereich des Spannungsabfalls steht für „Soft off", das langsame Abschalten der Spule.Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird der entsprechende aktuelle SollwertS an einen Vergleicher geliefert, der außerdem aus der Spannung amIstwertknoten zwischen dem Halbleiter der Endstufe und der Zündspuleeinen Istwert I erhält.Der Vergleicher ist im dargestellten Fall ein Operationsverstärker Opmit den beiden EingängenE1 und E2. Der Vergleich von Soll- und Istwert zu einer bestimmtenZeit ermöglichtdie Bestimmung einer Regelabweichung. Aus dieser Regelabweichung wiederumergibt sich die Rampe zur Ansteuerung der Endstufe. Der Bereich,in dem die Endstufe durchfahren wird, ist dabei durch den Sperrbereichgegen niedrigere Spannungen, durch den Sättigungsbereich gegenüber höheren Spannungenabgegrenzt. Die Spannung am Halbleiter der Endstufe hat ein demgegenüber umgekehrtes „Anstiegs-" bzw. „Abfallverhalten", da der Halbleiteran sich ein Inverter ist, der gegen Minus schaltet. Ein umgekehrtesVerhalten ist denkbar. Die vertikalen Verbindungslinien zeigen dieverschiedenen Werte von Ansteuersignal, Sollwert, Rampe zur Ansteuerungder Endstufe und Spannung am Halbleiter der Endstufe zu gleichenfür dasVerfahren charakteristischen Zeitpunkten.
    [0033] 4 isteine Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 19 miteiner Speichereinrichtung, die Teil eines Mikrocomputers 20 ist.Die Zündspule 21 liegtmit einem Anschluss am Leistungshalbleiter 22 an, mit demanderen Anschluss an der Batterie, die am Eingang B die Versorgungsspannungfür dieZündelektronikliefert. G ist der vom Steuergerätder Zündelektronikangesteuerte Eingang, der mit dem Port C3 des Mikrocomputers verbundenist, am Eingang E liegt eine erste Masse, an K eine zweite Masse.Die Kondensatoren 23, 24 dienen der Entstörung. DerEingangswiderstand 25 der Eingangsschaltung ist gleichzeitigAbschlusswiderstand fürein vorge schaltetes Steuergerät.Der Vorwiderstand 26 begrenzt den Strom der Zenerdiode 27, derenAufgabe darin besteht, die am Mikrocomputer 20 an den PinsC8 und C4 anliegende Spannung zu begrenzen. Zur Absicherung derSpannung der Zenerdiode ist ein Stützkondensator 29 vorgesehen. DerWiderstand 30 begrenzt den Strom am Eingang PB4 des Mikrocomputers 20.Mit Hilfe des Widerstands 31 und des Ports C1 des Mikrocomputers 20 istes möglich,ein Resetsignal zum Zurücksetzeneines in der Speichereinrichtung abgelegten Programmmittels zu erhalten. Über denPort C2 erfolgt die notwendige Beschaltung des Mikrocomputers 20, und über denAnschluss C3 wird ein Istwertsignal analog erkannt. Das in der Speichereinrichtungdes Mikrocomputers 20 gespeicherte Programmmittel gibtdie Sollwerte fürden Soll-/Istwertvergleich vor. Außerdem führt das Programmmittel denSoll-/Istwertvergleichdurch und berechnet das Vergleichsergebnis. Je nach Ergebnis erfolgtdie Ansteuerung der Endstufe mit dem linear arbeitenden Halbleiter 22 über diePorts C5 und C6. Die Widerstände 32 und 33 undder Kondensator 34 ermöglichenein weiches Schalten des Leistungshalbleiters 22, über denWiderstand 35 wird der Leistungshalbleiter hingegen "satt" geschaltet. DerLeistungshalbleiter 22 steuert seinerseits die Zündspule 21 lineardurch. Die Widerstände 36, 37, 38 bildenden Istwertbereich, in dem der Istwert bestimmt und über denAnschluss C7 an den Mikrocomputer 20 geliefert wird.
    [0034] In 5 istdas Emissionsspektrum eines Zündtransformatorsbei Durchführungdes erfindungsgemäßen Verfahrensmit anliegendem Lastwiderstand zu sehen. Dargestellt ist jeweilsder Pegel in dBm in Abhängigkeitvon der in Hz angegebenen Frequenz. Da bei der Ermittlung des dargestellten Emissionsspektrumseine Ohmsche Last anlag, sind die Emissionsspektren nur qualitativzu bewerten. Gezeigt werden neben einer Standardkurve K1 für den Normalbetriebohne langsames Ein- bzw. Ausschalten (soft on/off) die Kurven K2für einen „Soff on"-Betrieb sowie K3für den „Soft off"-Betrieb. Die KurvenK1 und K2 beginnen fürFrequenzen von 104 Hz mit Pegeln etwas über 0 dBm,steigen mit wachsenden Frequenzen zunächst an, um dann mit einem ähnlichenVerlauf mit Schwankungen im Wesentlichen auf einen Wert von etwa –50 bis –60 dBmfür hoheFrequenzen abzufallen. Dabei weist K2 insbesondere im Bereich vonetwa 106 Hz niedrigere Pegel als K1 auf.Die Kurve K3 fürden langsamen Abschaltvorgang K3 beginnt bei 104 Hzmit einem Pegel von –20dBm. Bei ansteigenden Frequenzen sinkt der Pegel zunächst mitkleinen Schwankungen relativ gleichmäßig auf –80 dbm ab, dann bleibt erbis etwa 106 Hz konstant in diesem Bereich.Für höhere Frequenzensteigt der Pegel mit Schwankungen wieder an. Insgesamt sind dieEmissionen gegenüber derStandardkurve K1 deutlich reduziert. Obwohl im dargestellten Fallein Ohmscher Lastwiderstand anliegt, kann dennoch qualitativ geschlussfolgertwerden, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verringerungder EMV-Störungenerreicht wird.
    [0035] In 6 isteine Schaltvorrichtung gemäß 4 mitveränderterReseterzeugung dargestellt. Im Unterschied zur Darstellung der 4 fehlthier der Widerstand 31. Stattdessen wird das Zündsignal desSteuergerätsdirekt auf den Resetport C1 geleitet. Der Port C3, der nach 4 dasSignal des vorgeschalteten Steuergeräts erhalten hat, ist hier über dieVerbindung zum Port C2 beschaltet. Mit dieser Schaltung wird eineerhöhteSicherheit gegenüber Störspannungenerreicht, da mit jedem Ansteuersignal zunächst ein Reset erzeugt wird,bevor die eigentliche Routinen wie in 3 beziehungsweise beispielhaftfür denSollwert mit Resetsignal in 7 gezeigtablaufen.
    [0036] 7 zeigteine Ablaufdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendungder zu 6 beschriebenen Reseterzeugung. Das Ansteuersignalhat wie in 3 gezeigt die Form eines Rechteckimpulses.Durch die anwendungsspezifische Beschaltung der Restports wird – in Verbindung mitdem Programmmittel – einkurzes Resetsignal erzeugt. Zur Verdeutlichung ist das Resetsignalin der Abbildung übertriebenlang dargestellt. Erst dieses Resetsignal veranlasst den Ablaufder Routinen, nach denen der Sollwert, die Rampe zur Ansteuerungder Endstufe oder die Spannung am Halbleiter der Endstufe abgeleitetwerden. In der Abbildung ist lediglich beispielhaft der Sollwertverlaufgezeigt. Die Rampe zur Ansteuerung der Endstufe und die Spannungam Halbleiter der Endstufe haben einen Verlauf, wie er in 3 gezeigtist. Der einzige Unterschied ist das in jeder Periode vorgeschaltete Resetsignal,wodurch der Betrieb gegenüberStörspannungenabgesichert wird.
    权利要求:
    Claims (22)
    [1] Verfahren zum Betreiben einer Zündspuleeines Kraftfahrzeugs umfassend ein Steuergerät für die Zündelektronik und eine Zündelektronikmit einer linear ansteuerbaren und eine Steuerspannung lieferndenEndstufe zum Ansteuern der Zündspule, dadurchgekennzeichnet, dass währenddes Ein- und/oder Ausschaltvorgangs der Zündspule unter Verwendung einesvom Steuergerätgelieferten Zündsignalsauf den zeitlichen Verlauf bezogene Soll- und Istwerte für die Steuerspannungder Zündspuleermittelt und verglichen werden und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisseseine Regelung der Endstufe und damit eines Ein- und/oder Ausschaltsignalsfür dieZündspulederart erfolgt, dass die Änderungder Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlauf eine stetigeKurve mit endlicher Steigung beschreibt und somit die Flankensteilheit desEin- und/oder Ausschaltsignals der Spule begrenzt wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als Vergleichsergebnis in einer Vergleicherschaltung eine Regelabweichungbestimmt und verarbeitet wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Bestimmung und Verarbeitung in der Vergleicherschaltungmittels eines Operationsverstärkersoder einer vergleichbaren Differenzverstärkerschaltung erfolgen.
    [4] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Sollwerte über den Auf- und/oder Entladevorgangeines Kondensators in einer das Zündsignal des Steuergeräts als Eingabeerhaltenden Eingangsschaltung ermittelt werden.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Soll-/Istwertvergleich mittels eines in einer Speichervorrichtungabgelegten Programmmittels durchgeführt wird.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurchgekennzeichnet, dass die Sollwertermittlung mit Hilfe eines in einerSpeichervorrichtung abgelegten Programmmittels durchgeführt wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass das Programmmittel in Abhängigkeitdes Zündsignalsdes Steuergeräts beiBedarf definiert gesetzt wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Regelung derart erfolgt, dass die Steuerspannungfür den Ein- und/oder Ausschaltvorgangim kontinuierlichen Zeitverlauf eine Rampe beschreibt.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Spannungsrampe füreinen möglichenEinschaltvorgang flacher verläuftals die Rampe füreinen möglichenAusschaltvorgang.
    [10] Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurchgekennzeichnet, dass das Ansteuern der Zündspule in der Endstufe über einen Leistungshalbleiter,insbesondere einen bipolaren Transistor oder einen IGB-Transistor,erfolgt.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Istwerte der Steuerspannung am Knotenpunkt zwischen Zündspuleund Leistungshalbleiter ermittelt werden.
    [12] Schaltvorrichtung zum Betreiben einer Zündspuleeines ein Steuergerätfür dieZündelektronik umfassendenKraftfahrzeugs mit einer linear ansteuerbaren und eine Steuerspannungliefernden Endstufe zum Ansteuern der Zündspule, dadurch gekennzeichnet,dass die Schaltvorrichtung (1, 19) Mittel zur Ermittlungund zum Vergleich auf den zeitlichen Verlauf bezogener Soll- undIstwerte fürdie Steuerspannung der Zündspule(3, 21) in der Endstufe unter Verwendung einesvom Steuergerätgelieferten Zündsignalssowie zur Regelung der Endstufe und damit eines Ein- und/oder Ausschaltsignalsfür dieZündspule (3, 21)derart, dass die Änderungder Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlauf eine stetigeKurve mit endlicher Steigung beschreibt und somit die Flankensteilheitdes Ein- und/oder Ausschaltsignals der Spule begrenzt wird, umfasst.
    [13] Schaltvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass die Mittel zum Vergleich der Soll- und Istwerte eine Vergleicherschaltungzur Bestimmung und Verarbeitung einer Regelabweichung umfassen.
    [14] Schaltvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Vergleicherschaltung einen Operationsverstärker (2)oder einen vergleichbaren Differenzverstärker umfasst.
    [15] Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung eine dasZündsignaldes Steuergerätsals Eingabe erhaltende Eingangsschaltung mit einem Kondensator (5)sowie Mittel zur Bestimmung der Sollwerte über den Auf- und/oder Entladevorgang desKondensators (5) umfasst.
    [16] Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein in einer Speichervorrichtungabgelegtes Programmmittel zum Soll-/Istwertvergleich umfassen.
    [17] Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein in einerSpeichervorrichtung abgelegtes Programmmittel zur Sollwertermittlungumfassen.
    [18] Schaltvorrichtung nach einer der Ansprüche 16 oder17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum definierten Setzendes Programmmittels übereinen Resetport eines die Speichervorrichtung umfassenden Mikrocomputersin Abhängigkeitdes Zündsignalsdes Steuergerätsausgebildet sind.
    [19] Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Regelung derartausgebildet sind, dass die Steuerspannung im kontinuierlichen Zeitverlaufeine Rampe beschreibt.
    [20] Schaltvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass die Mittel zur Regelung derart ausgebildet sind, dass die Spannungsrampe für einenmöglichenEinschaltvorgang flacher verläuft alsdie Rampe füreinen möglichenAusschaltvorgang.
    [21] Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis20, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstufe einen Leistungshalbleiter(4, 22), insbesondere einen bipolaren Transistoroder einen IGB-Transistor, zum Ansteuern der Zündspule umfasst.
    [22] Schaltvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,dass die Endstufe Mittel zur Ermittlung der Istwerte der Steuerspannungam Knotenpunkt zwischen Zündspule(3, 21) und Leistungshalbleiter (4, 22)umfasst.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    法律状态:
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    2006-02-23| 8181| Inventor (new situation)|Inventor name: BAST, JOSEF, 85053 INGOLSTADT, DE Inventor name: RAPP, FRANZ-JOSEF, 91091 GROSSENSEEBACH, DE Inventor name: STERLER, GEORG, 85098 GROSSMEHRING, DE Inventor name: KNOLMAYER, KLAUS, 85111 ADELSCHLAG, DE |
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    2016-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    EP05005300A| EP1577545A1|2004-03-19|2005-03-10|Verfahren und Schaltvorrichtung zum Betreiben einer Zündspule eines Kraftfahrzeugs|
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