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GEBIET
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Die vorliegenden Lehren betreffen allgemein Leistungselektronik und insbesondere Zündsysteme, die bei Verbrennungsmotoren verwendet werden können.
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HINTERGRUND
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Allgemein erzeugt ein Zündsystem eine hohe Spannung, die an eine Zündkerze weitergeleitet wird, um einen Zündfunken zu erzeugen, wie dem Fachmann bekannt ist. Der Zündfunken wiederum entzündet ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer oder den Brennkammern eines Motors, um den Motor anzutreiben. Die Zündspule (auch als Zündtransformator bezeichnet) erzeugt typischerweise die hohe Spannung.
US-Patent Nr. 7,401,603 mit dem Titel „Kapazitive Hochspannungs-Entladungszündung mit verstärkenden Triggerimpulsen“ offenbart ein Zündsystem und sei hier durch Bezugnahme vollumfänglich mit aufgenommen.
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Bekannte Zündsysteme arbeiten mit offenem Steuerkreis, was bedeutet, dass keine Rückkopplung zur Regelung des Zündfunkens genutzt wird. Solche Systeme können aufgrund der Entscheidungsfindung im offenen Steuerkreis unerwünschte Nachteile aufweisen. Beispielsweise können bekannte Systeme bei der Einschätzung der Zündfunken-Kennwerte eine oder mehrere Motorumdrehungen im Rückstand sein und können daher nicht einmal für das nächste Zündereignis eine Änderung vornehmen, um den Zündfunken für eine bestimmte Anwendung zu optimieren.
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Eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis bedeutet, dass Rückkopplungsdaten vorliegen, die an eine Steuervorrichtung eines Systems zurückgemeldet werden. Wie im Folgenden dargelegt wird, kann es wünschenswert sein, die Kennwerte eines Zündfunkens (z. B. in demselben Zündfunkenzyklus) zu beobachten und diesen Zündfunken anzupassen, um den Zündfunken für bestimmte Anwendungen zu optimieren.
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Daher wäre es von Vorteil, über ein alternatives System und Verfahren zur adaptiven Zündfunkenenergiesteuerung zu verfügen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegend dargelegten sowie weitere und andere Anforderungen und Vorteile werden durch die vorliegenden Ausführungsformen angesprochen, welche die im Folgenden beschriebenen Lösungen und Vorteile veranschaulichen.
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Eine Ausführungsform eines Systems gemäß den vorliegenden Lehren umfasst ein Zündsystem, ist aber nicht darauf beschränkt. Dieses umfasst eine Zündbaugruppe mit einem Zündtransformator mit Primär- und Sekundärwindungen sowie Elektronik, die einen Kennwert oder mehrere Kennwerte eines Zündfunkens beinhaltet (z. B. könnte sie einen Sensor aufweisen oder könnte Daten von einer anderen Quelle empfangen und speichern), der von einer Zündfunkenvorrichtung erzeugt wird, die mit den Sekundärwindungen verbunden ist. Ein Datenspeicher enthält Zündfunken-Referenzdaten. Eine Steuereinheit ist dazu angepasst, Steuersignale an die Elektronik zu senden, um den einen Kennwert oder die mehreren Kennwerte des Zündfunkens basierend auf einer Bestimmung des Zündfunkens unter Verwendung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte sowie der Zündfunken-Referenzdaten zu ändern.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bestimmung sowohl eine Position des Zündfunkens als auch eine Art des Zündfunkens.
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In einer Ausführungsform erfolgt die Änderung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte in demselben Zündfunkenzyklus wie die Messung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte.
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In einer Ausführungsform umfasst der eine Kennwert oder umfassen die mehreren Kennwerte mindestens einen der folgenden: Primärstromstärke, Sekundärstromstärke, Sekundärspannung, Zündfunkenplatzierung und Verbrennung.
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In einer Ausführungsform steuern die Steuersignale eine Zündfunkenstromstärke und/oder eine Zündfunkendauer in einem geschlossenen Regelkreis.
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In einer Ausführungsform umfassen die Zündfunken-Referenzdaten Zündfunkenmodelle und ein Zündfunkenmodell wird auf Grundlage des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte aus den Zündfunkenmodellen ausgewählt. Die Steuereinheit sorgt für eine modellbasierte Steuerung eines Motors unter Verwendung des Zündfunkenmodells.
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Eine Ausführungsform eines Systems gemäß den vorliegenden Lehren umfasst ein Motorsystem, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Dieses umfasst einen Motor mit einem Zylinder, ein Zündsystem gemäß den vorliegenden Lehren sowie eine Zündfunkenvorrichtung, die dazu angepasst ist, einen Zündfunken an dem Zylinder zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform umfasst der Motor einen Wasserstoff-Kraftstoffmotor.
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In einer Ausführungsform umfasst die Zündfunkenvorrichtung eine Zündkerze.
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In einer Ausführungsform umfasst der eine Kennwert oder umfassen die mehreren Kennwerte die Sekundärstromstärke und/oder Sekundärspannung.
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In einer Ausführungsform befindet sich der Datenspeicher in der Zündbaugruppe.
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Eine Ausführungsform eines Systems gemäß den vorliegenden Lehren umfasst eine Zündsteuervorrichtung, ist aber nicht darauf beschränkt. Ein Datenspeicher enthält Zündfunken-Referenzdaten. Eine Steuereinheit ist dazu angepasst, in elektronischer Verbindung mit einer Zündbaugruppe zu stehen, welche Elektronik umfasst, einschließlich einem Kennwert oder mehrerer Kennwerte eines von einer Zündfunkenvorrichtung erzeugten Zündfunkens. Die Steuereinheit ist dazu angepasst, Steuersignale an die Elektronik zu senden, um den einen Kennwert oder die mehreren Kennwerte des Zündfunkens auf Grundlage einer Bestimmung des Zündfunkens unter Verwendung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte sowie der Zündfunken-Referenzdaten zu ändern.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bestimmung sowohl eine Position des Zündfunkens als auch eine Art des Zündfunkens.
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In einer Ausführungsform erfolgt die Änderung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte in demselben Zündzyklus wie die Messung der einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte.
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In einer Ausführungsform umfasst der eine Kennwert oder umfassen die mehreren Kennwerte die Sekundärstromstärke und/oder die Sekundärspannung. Die Steuersignale steuern eine Zündfunkenstromstärke und/oder eine Zündfunkendauer.
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In einer Ausführungsform umfasst das System eine Mehrzahl von Sensoren, die eine Mehrzahl von Kennwerten des Zündfunkens messen.
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In einer Ausführungsform bestimmt die elektronische Steuereinheit eine Signatur des Zündfunkens zur modellbasierten Steuerung eines Motors.
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In einer Ausführungsform erfolgt der Vergleich der Zündfunken-Referenzdaten mit dem einen Kennwert oder den mehreren Kennwerten durch die Steuereinheit.
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Eine Ausführungsform eines Systems gemäß den vorliegenden Lehren umfasst ein Motorzündsystem, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Dieses umfasst einen Motor mit (mindestens einem) Zylinder sowie eine Zündsteuervorrichtung gemäß den vorliegenden Lehren.
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In einer Ausführungsform steuern die Steuersignale eine Zündfunkenstromstärke und/oder eine Zündfunkendauer in einem geschlossenen Regelkreis.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Zündfunkens in einem Zündsystem, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ein Zündtransformator wird zum Erzeugen des Zündfunkens bereitgestellt. Eine Steuereinheit wird zum Steuern des Zündtransformators bereitgestellt. Ein Kennwert oder mehrere Kennwerte des Zündfunkens wird/werden mit gewünschten Kennwerten verglichen. Die Steuerung des Zündtransformators wird angepasst, um den Zündfunken im Hinblick auf die gewünschten Kennwerte zu ändern.
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Weitere Ausführungsformen des Systems sowie des Verfahrens werden nachfolgend ausführlich beschrieben und sind ebenfalls Teil der vorliegenden Lehren.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen sowie anderer und weiterer Aspekte dieser wird auf die beigefügten Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung verwiesen, und deren Schutzumfang wird in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 stellt eine Ausführungsform eines Systems gemäß den vorliegenden Lehren dar.
- 2 stellt eine Ausführungsform eines Verfahrens gemäß den vorliegenden Lehren dar.
- 3 stellt die Ausführungsformen aus den 1 und 2 in einem Motorsteuersystem dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegenden Lehren werden nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen die vorliegenden Ausführungsformen dargestellt sind. Die folgende Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung, und die vorliegenden Lehren sollten nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt werden. Jede beliebige Computerkonfiguration und -architektur, welche die vorliegend beschriebenen Anforderungen an Geschwindigkeit und Schnittstellen erfüllt, kann für die Implementierung des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Ausführungsformen geeignet sein.
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In Übereinstimmung mit den gesetzlichen Vorschriften wurden die vorliegenden Lehren in einer sprachlichen Ausdrucksweise beschrieben, die hinsichtlich struktureller und methodischer Merkmale mehr oder weniger spezifisch ist. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegenden Lehren nicht auf die gezeigten und beschriebenen spezifischen Merkmale beschränkt sind, da die hierin offenbarten Systeme und Verfahren bevorzugte Formen der Umsetzung der vorliegenden Lehren umfassen.
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Zum Zwecke der Erläuterung und nicht der Einschränkung werden spezifische Details wie z. B. bestimmte Architekturen, Schnittstellen, Techniken usw. dargelegt, um ein umfassendes Verständnis zu ermöglichen. In anderen Fällen werden detaillierte Beschreibungen bekannter Geräte, Schaltkreise und Verfahren weggelassen, um die Beschreibung nicht mit unnötigen Details zu überfrachten.
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Ein „Computersystem“ kann die Funktionalität für die vorliegenden Lehren bereitstellen. Das Computersystem kann Software umfassen, die auf computerlesbaren Medien ausgeführt wird, die logisch (aber nicht notwendigerweise physisch) für eine bestimmte Funktionalität (z. B. Funktionsmodule) bestimmt werden können. Das Computersystem kann eine beliebige Anzahl von Computern/Prozessoren umfassen, die über ein Netzwerk miteinander kommunizieren können. Das Computersystem kann in elektronischer Verbindung mit einem Datenspeicher (z. B. einer Datenbank) stehen, wo Steuer- und Dateninformationen gespeichert werden. Formen computerlesbarer Medien umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Disketten, Festplatten, Direktzugriffsspeicher, programmierbare Nur-LeseSpeicher oder jedes andere Medium, das von einem Computer ausgelesen werden kann.
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Allgemein sind sämtliche in den Ansprüchen verwendeten Begriffe gemäß ihrer üblichen Bedeutung auf technischem Gebiet auszulegen, sofern sie hier nicht ausdrücklich anders definiert werden. Sämtliche Verweise auf ein/eine/das/die Element, Gerät, Komponente, Mittel, Schritt usw. sind in offener Weise so auszulegen, dass sie sich auf mindestens eine Instanz des Elements, Geräts, der Komponente, des Schritts usw. beziehen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Schritte eines vorliegend beschriebenen Verfahrens brauchen nicht in der genau angegebenen Reihenfolge ausgeführt zu werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Verwendung von „erste“, „zweite“ usw. für verschiedene Merkmale/Komponenten der vorliegenden Offenbarung dient lediglich dazu, die Merkmale/Komponenten von anderen ähnlichen Merkmalen/Komponenten zu unterscheiden, und nicht dazu, den Merkmalen/Komponenten eine Reihenfolge oder Hierarchie zuzuschreiben.
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Um dem Patentamt und allen Lesern eines für die vorliegende Anmeldung erteilten Patents die Auslegung der beigefügten Ansprüche zu erleichtern, sei darauf hingewiesen, dass keiner der beigefügten Ansprüche oder Anspruchselemente dazu bestimmt ist, 35 USC 112(f) geltend zu machen, sofern in dem jeweiligen Anspruch nicht ausdrücklich die Wörter „Mittel für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.
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Die Angaben von Zahlenbereichen durch Grenzwerte umfasst alle Zahlen innerhalb dieses Bereichs (z. B. umfasst 1 bis 5 die Zahlen 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 usw.). Wenn ein Wertebereich „größer als“, „kleiner als“ usw. ein bestimmter Wert ist, ist dieser Wert in den Bereich eingeschlossen. Jede vorliegend erwähnte Richtung, wie etwa „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „obere“, „untere“, „über“, „unterhalb“ und andere Richtungsangaben und Ausrichtungen werden hier zur Verdeutlichung in Bezug auf die Figuren beschrieben und sollen keine Einschränkung einer tatsächlichen Vorrichtung oder eines Systems oder der Verwendung der Vorrichtung oder des Systems darstellen. Viele der vorliegend beschriebenen Vorrichtungen, Artikel oder Systeme können in einer Reihe von Richtungen und Ausrichtungen verwendet werden.
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Eine etwaige Zitierung einer Bezugsquelle in der vorliegenden Offenbarung oder während deren Weiterverfolgung erfolgt als reine Vorsichtsmaßnahme. Eine Zitierung (ob in einer Offenlegungserklärung oder anderweitig) ist nicht als Eingeständnis auszulegen, dass die zitierte Bezugsquelle als Stand der Technik gilt oder aus einem Gebiet stammt, das analog oder direkt auf die vorliegenden Lehren anwendbar ist.
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Die vorliegenden Lehren umfassen adaptive Messungen im Zündfunkenzyklus und die Änderung der Kennwerte eines Zündfunkens. In einer Ausführungsform werden die Kennwerte eines Zündfunkens von einer Vorrichtung aus beobachtet, die den Zündfunken erzeugt (z. B. von einer Zündkerze). Danach wird bestimmt, wo der Zündfunken und welche Art von Zündfunken erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, während desselben Zündfunkenereignisses die Kennwerte des Zündfunkens zu ändern, einschließlich allem, was den Energiegehalt ändert, wenngleich nicht ausschließlich.
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Die Bestimmung des Zündfunkens, etwa seiner Art, seines Ortes usw., kann auf der Grundlage von Zündfunken-Kennwerten wie etwa Zündfunkenspannung und -stromstärke, erfolgen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie dem Fachmann bekannt ist, gibt es viele Zündfunken-Kennwerte sowie Anwendungen für die vorliegenden Lehren zum Bestimmen von Daten zu einem Zündfunken unter Verwendung mathematischer Funktionen bei Rückkopplung (z. B. Zündfunken-Kennwerten) und Zylinderkenndaten. Beispielsweise kann eine Infinitesimalfunktion für die elektrischen Kennwerte des Zündfunkens verwendet werden, um festzustellen, ob sich der Zündfunken am Anfang oder am Ende des Spalts befindet.
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Als nicht einschränkendes Beispiel für die Arten von Berechnungen, die gemäß den vorliegenden Lehren durchgeführt werden können, kann das Integral des kV-Signals analysiert werden (z. B. algorithmisch), um Änderungen im Anstieg zu untersuchen. Dies kann genutzt werden, um Ableitungen der Anstiege zu berechnen und festzustellen, ob ein Funken am Anfang oder am Ende der Zündkerzenelektroden begonnen hat, wie schnell er sich bewegt, usw. Ein größeres Integral kann auf einen Zündfunken hinweisen, der am Ende der Elektroden beginnt, und ein kleineres Integral kann auf einen Zündfunken hinweisen, der am Anfang der Elektroden beginnt. Dies wiederum gibt Aufschluss darüber, ob mehr oder weniger Energie für den Zündfunken benötigt wird. Wenn zu viel Energie zugeführt wird, ohne das diese benötigt wird, könnte dies zu heißen Stellen an einer Zündkerze führen und ein flüchtiges Gemisch könnte vorzeitig zünden. Zu wenig Energie während die Elektroden Energie (Wärme vom Zündfunken) aufnehmen, bedeutet, dass das Gemisch möglicherweise nicht brennt. Dementsprechend könnten das Integral und die Anstiege genutzt werden, um den Verschleiß der Zündkerze zu verringern, und könnten weitere Vorteile zu bieten. Dem Fachmann sind die verschiedenen Berechnungen bekannt, die gemäß den vorliegenden Lehren durchgeführt werden könnten.
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Bekannte Systeme versuchen möglicherweise nur, einen Zündfunken (mit Strom) basierend auf einem Sollwert zu steuern. Solchen Systemen fehlt es jedoch an Einsicht dazu, was der Energiegehalt tatsächlich bewirkt. Wenn beispielsweise ein Sollwert X für eine Stromstärke festgelegt und dann beibehalten wird, kann dies je nach Art des erzeugten Zündfunkens zu viel oder zu wenig Energie sein. Ein solches System, das auf der Steuerung der Stromstärke beruht, kann immer nur den Lichtbogen des Zündfunkens aufrechterhalten, weiß aber nicht, ob das für den erzeugten Lichtbogen zu viel oder zu wenig ist, um den Anforderungen der Verbrennung zu genügen.
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Gemäß den vorliegenden Lehren lässt sich der Zündfunken mit größerer Genauigkeit steuern und liefert eine höhere Effizienz. Dies liegt daran, dass beispielsweise die Art des Zündfunkens bestimmt werden kann. Mit dieser Information ist es möglich, die Steuerung des Zündfunkens zu modifizieren (z. B. durch Ändern eines Sollwerts für die Stromstärke usw.), um die Energie für einen Zylinder aufrecht zu erhalten. Wenn der Zündfunken beispielsweise am Ende der Elektroden platziert ist, wird er weniger Energie benötigen, um das Luft/Gas-Gemisch zu verbrennen, als wenn er am Anfang der Elektroden beginnt. Die Bestimmung des Zündfunkens, beispielsweise seiner Position und seiner Art, ermöglicht eine bessere Steuerung des Zündfunkens.
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Es gibt eine Reihe von Gründen, warum die vorliegenden Lehren bisher nicht verfolgt wurden. Beispielsweise besteht bei der Verbrennung herkömmlicher Kraftstoffquellen (z. B. Erdgas, Benzin) eine höhere Detonationstoleranz (anormale Verbrennung) und eine langsamere und weniger flüchtige Flammengeschwindigkeit. Neue Kraftstoffquellen (z. B. Wasserstoff usw.) bringen jedoch Probleme mit sich, so dass es wünschenswert ist, sich so gut wie möglich einer Schwankungsbreite von 0 Grad zu nähern. Darüber hinaus sind induktive Zündsysteme, die bisher vor allem in Kraftfahrzeugen eingesetzt wurden, zu langsam, um diese Art von Technologie einzusetzen. Zudem ist das Verständnis der tatsächlichen Kennwerte eines Zündfunkens und der Vorgänge nicht unbedingt intuitiv, wenn man davon ausgeht, dass der Lichtbogen wie eine Diode wirkt. Es kann mehr Strom zugeführt werden und der Spannungsabfall wird im Allgemeinen gleich bleiben. Analog wird bei ansteigenden kV die Stromstärke nach außen nicht in gleichem Maße abnehmen. Daher kann es sich um eine schwierige Aufgabe handeln, und es gab bisher keine Motivation, solche Probleme in bekannten Systemen zu lösen.
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Gemäß den vorliegenden Lehren kann es wünschenswert sein, die Zündfunkenabgabe in einem geschlossenen Regelkreis so zu ändern, dass der exakte Funke den Anforderungen eines Systems entspricht. So ist es möglich, dass dieser in den gewünschten Kennwerten weder zu hoch noch zu niedrig liegt, sondern vielmehr für eine bestimmte Anwendung optimiert ist. Dies kann eine direkte Auswirkung auf jedes Zündfunkensystem haben, z. B. auf den Elektrodenverschleiß, die Wärmefreisetzung, Zündfunkentemperatur, den Ionisationsüberschlag usw., wie dem Fachmann bekannt ist.
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In einer Ausführungsform wird ein System gemäß den vorliegenden Lehren unter Verwendung eines Computersystems (z. B. Prozessors) und/oder Hardware (z. B. analog) implementiert. Aus Geschwindigkeitsgründen kann es wünschenswert sein, analoge Hardware zu verwenden, so dass komplexe mathematische Funktionen und Messungen (z. B. nicht-lineare) berechnet und in digitale Ausgaben umgewandelt werden können, die vom System gelesen werden können. Sobald die physische Hardware dem Computersystem (z. B. einem Mikrocontroller) mathematische Funktionen zur Verfügung stellt, kann das Computersystem diese in solcher Weise verarbeiten, dass es die Art des Zündfunkens bestimmen kann. Anschließend kann eine einzigartige Vorgehensweise zum Erzeugen von Zündfunkenimpulsen in einem geschlossenen Regelkreis erfolgen, um präzise Zündfunkeneigenschaften wie etwa dessen Energie bereitzustellen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es kann eine Messzeit für einen ersten Teil des Zündfunkens und ein Zeitraum der Anpassung von Kennwerten im Anschluss an die Messung vorgesehen sein.
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Zu den Vorteilen eines solchen Systems gehört eine direkte Auswirkung auf mehrere Aspekte eines Zündfunkensystems. Dazu zählen beispielsweise Elektrodenverschleiß, Wärmefreisetzung, Zündfunkentemperatur, Ionisationsüberschlag usw. Die Funktionalität und Leistungsfähigkeit von Motoren und anderen Geräten, die neben einer beliebigen Art von Verbrennungskraftstoff auch eine Zündfunkenvorrichtung verwenden, wird verbessert. Fortschritte sind beispielsweise zu verzeichnen beim normalen Betrieb mit Erdgas wie auch bei neuen Kraftstoffen wie etwa Wasserstoff, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Es sei nun auf 1 Bezug genommen, die eine Ausführungsform eines Systems 100 gemäß den vorliegenden Lehren dargestellt. Eine Zündbaugruppe 102 (z. B. Zündspule/Zündtransformator, Datenspeicher, Elektronik usw.) kann einem Zündmechanismus 110 (z. B. einer Zündkerze) Energie zuführen, so dass ein Zündfunke für das Zündsystem erzeugt werden kann, wie dem Fachmann bekannt ist. Dies kann über einen Sekundärspulenpfad 114 erfolgen.
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Die Zündbaugruppe 102 kann Elektronik (z. B. einen Prozessor, einen Kennwert oder mehrere Kennwerte des Zündfunkens, einen Sensor oder mehrere Sensoren, gespeicherte Referenzdaten usw.) zum Bestimmen einer hohen Spannung, niedrigen Spannung und zur Änderung der Spannung umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere können Spannungssensoren umfasst sein.
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Die Steuerlogik 104 (z. B. zentrale Steuereinheit, Steuerkreis usw.) kann elektronische Signale senden, um die Primärseite des Zündtransformators in der Zündbaugruppe 102 anzusteuern. Zum Austausch von Datensignalen zwischen der Steuerlogik 104 und der Zündbaugruppe 102 können verschiedenste Leitungen 112 verwendet werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Die Steuerlogik 104 (z. B. die Treiberelektronik) kann Funktionen zum Erfassen von Stromstärke und Spannung sowie zum Ausführen mathematischer Funktionen umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Die Steuerlogik 104 kann Steuersignale senden, die allgemein zeitlich mit einem Verbrennungsereignis abgestimmt sind (oder einige Grad vor oder nach dem oberen Totpunkt eines Zylinders). Elektrische Kennwerte (z. B. Stromstärke/Spannung usw.) können an jedem beliebigen Punkt der Last erfasst werden, was bedeutet, dass sie lokal mit Schaltungen erfasst werden können, die eine ausreichende Integrität aufweisen und Degradationsverlust minimieren. Dem Fachmann ist bekannt, wo und wie elektrische Kennwerte der Primär- und/oder Sekundärseite, darunter Spannung und Stromstärke, zu erfassen sind.
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Die gewünschte Eingabe 106 für das Zündfunkensystem kann solche Elemente wie den gewünschten Primärstrom, Sekundärstrom, Anordnung des Zündfunkens, Sekundärspannung, Verbrennung und eine beliebige Kombination dieser umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Dem Fachmann sind die verschiedenen Kennwerte bekannt, die gemäß den vorliegenden Lehren genutzt werden können. Die Eingabe 106 kann Daten umfassen, die dem Typ der Rückkopplung entsprechen oder so transformiert werden können, dass sie diesem entsprechen. Diese können aus Modellierung, Tests, Experimenten usw. stammen, um die gewünschten Ergebnisse für den Motor zu erzielen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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Die Primär- und Sekundärelektronik 108 kann miteinander verbunden sein oder isoliert bleiben. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Signalintegrität zu erhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Das System kann einen Datenspeicher (z. B. eine Datenbank) umfassen, in dem Daten wie etwa Zündfunken-Referenzmodelle (z. B. Signaturen), Zündfunken-Referenzkennwerte, gewünschte Kennwertbereiche usw. gespeichert werden können, wie dem Fachmann bekannt ist. Beispielsweise können gemessene Zündfunkenkennwerte mit Referenzdaten in dem Datenspeicher verglichen werden, um den Zündfunken zu bestimmen, aber nicht ausschließlich. Der Datenspeicher (und andere Funktionen) kann (können) in elektronischer Verbindung mit einem Netzwerk (z. B. dem Internet) stehen, so dass Referenzdaten aktualisiert werden können (kabelgebunden oder drahtlos), ohne darauf beschränkt zu sein. Die Referenzdaten können in Tabellen, Datenbanken oder in anderer Form gespeichert werden, je nach Wunsch und wie es dem Fachmann bekannt ist. Dies kann eine weitere Bewertung des Systems ermöglichen, und kann auch einer künstliche Intelligenz (KI) ermöglichen, mit besserer Vorhersagbarkeit über den Betrieb des Systems zu unterrichten und diesen zu verändern.
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In einer beispielhaften Anwendungsform gemäß der vorliegenden Lehren können die elektrischen Kennwerte des Lichtbogens eines Zündfunkens gemessen werden. Dies kann die Stromstärke des Zündfunkens (z. B. den Sekundärstrom) und die Zündfunkenspannung umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Es können verschiedene Eigenschaften dieser Signale gemessen werden, wie z. B. der Spitzenwert, der Mittelwert, die Ableitung, das Integral, usw.. Die Elektronik bietet viele verschiedene Möglichkeiten, solche Messungen durchzuführen, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Solche Messungen können eine „Signatur“ des Zündfunkens zwischen den Elektroden der Zündkerze liefern. Diese Signatur kann direkt Aufschluss über solche Dinge wie die Flussgeschwindigkeit im Elektrodenspalt geben und kann in Verbindung mit einer modellbasierten Steuerung genutzt werden, um verschiedene Betriebsszenarien des Motors vorherzusagen. Auf diese Weise kann ein Zündsystem für einen bestimmten Motor und bestimmte Betriebsbedingungen maßgeschneidert werden, um die Effizienz zu steigern.
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Basierend auf solchen Vorhersagen kann die Zündfunkenstromstärke oder die Zündfunkendauer angepasst werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Anpassung der Zündfunkenkennwerte auf Grundlage der gemessenen Gegebenheiten ermöglicht beispielsweise eine bessere Steuerung der Verbrennungsphasen des Motors.
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Es sei nun auf 2 Bezug genommen, die eine Ausführungsform eines Verfahrens 200 gemäß den vorliegenden Lehren dargestellt. Es können ein oder mehrere Kennwerte eines Zündfunkens erfasst werden, 202. Die erfassten Kennwerte können mit gewünschten Kennwerten verglichen werden, 204 (z. B. um den Zündfunken zu bestimmen, um den am besten geeigneten Zündfunken zu bestimmen, usw.). Die Steuerung des Zündtransformators kann angepasst werden, 206, um den Zündfunken im Hinblick auf die gewünschten Kennwerte zu modifizieren.
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Es sei nun auf 3 Bezug genommen, in der die Ausführungsformen aus den 1 und 2 in einem Motorsteuersystem dargestellt sind. Wie dargestellt kann eine Steuereinheit 300 in elektronischer Verbindung mit einer oder mehreren Zündsteuerbaugruppen 304, 306 stehen. Jede Baugruppe kann Elektronik 304 (z. B. Zündfunken-Kennwerte, einen Sensor, Datenspeicher, usw.) und eine Zündspule 306 umfassen. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit 301 und der Elektronik 304, 304', 304" kann über eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen 302, 302', 302" erfolgen. Jede Baugruppe kann Energie an eine Zündkerze 308, 308', 308" weiterleiten. Die Zündkerzen können ihrerseits Kurbelwellen in einem Motor 310 antreiben (z. B. eine oder mehrere Zündkerzen in jedem Motorzylinder), wie dem Fachmann bekannt ist.
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Zusammengefasst werden ein System und ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems offenbart. Ein Zündtransformator weist Primär- und Sekundärwindungen auf. Eine Zündfunkenvorrichtung ist mit den Sekundärwindungen des Zündtransformators verbunden. Es werden ein Kennwert oder mehrere Kennwerte eines von der Zündfunkenvorrichtung erzeugten Zündfunkens bereitgestellt. Eine elektronische Steuereinheit ist dazu angepasst, den Zündtransformator zu steuern, und zwar in solcher Weise, dass die elektronische Steuereinheit auf Grundlage einer Bestimmung des Zündfunkens unter Verwendung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte sowie der Zündfunken-Referenzdaten Steuersignale an den Zündtransformator sendet, um den einen Kennwert oder die mehreren Kennwerte des Zündfunkens zu ändern. Die Änderung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte kann in demselben Zündfunkenzyklus erfolgen wie die Messung des einen Kennwerts oder der mehreren Kennwerte.
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Wenngleich die vorliegenden Lehren vorstehend anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass sie nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt sind. Für einen Fachmann auf dem Gebiet werden viele Modifikationen und weitere Ausführungsformen naheliegend sein, die durch die vorliegende Offenlegung abgedeckt werden sollen und abgedeckt sind. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der vorliegenden Lehren durch die sachgerechte Interpretation und Auslegung ihrer rechtlichen Äquivalente bestimmt wird, wie sie von Fachleuten verstanden werden, die sich auf die Offenbarung in der vorliegenden Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen stützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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