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DE69703484T2 - Vielfachfunkenzündsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vielfachfunkenzündsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number
DE69703484T2
DE69703484T2 DE69703484T DE69703484T DE69703484T2 DE 69703484 T2 DE69703484 T2 DE 69703484T2 DE 69703484 T DE69703484 T DE 69703484T DE 69703484 T DE69703484 T DE 69703484T DE 69703484 T2 DE69703484 T2 DE 69703484T2
Authority
DE
Germany
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cycle
ignition
combustion
charge
cycles
Prior art date
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Application number
DE69703484T
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DE69703484D1 (de
Inventor
Giorgio Bernardi
Giovanni Casazza
Daniele Rossi
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Federal Mogul Italy SRL
Original Assignee
Federal Mogul Ignition SRL
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Publication date
Application filed by Federal Mogul Ignition SRL filed Critical Federal Mogul Ignition SRL
Publication of DE69703484D1 publication Critical patent/DE69703484D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69703484T2 publication Critical patent/DE69703484T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/08Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/045Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F02P3/0453Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F02P3/0456Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/06Other installations having capacitive energy storage
    • F02P3/08Layout of circuits
    • F02P3/0876Layout of circuits the storage capacitor being charged by means of an energy converter (DC-DC converter) or of an intermediate storage inductance

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung, wie es in dem Oberbegriff des Hauptanspruchs angegeben ist. Die Zündsysteme, die allgemein in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet sind, weisen eine Zündspule auf, die mit einer Zündkerze verbunden ist, die einen Zündfunken erzeugt, wenn die Spannung an den Anschlüssen der Sekundärspulenwicklung einen vorab eingerichteten Schwellwert übersteigt, der, zum Beispiel, in der Größenordnung von 20-35 kV sein könnte. Die Primärwicklung bildet einen Teil eines Versorgungsschaltkreises, der eine Halbleitervorrichtung besitzt, die durch eine elektronische Steuereinheit in einer solchen Art und Weise geführt wird, um zyklisch Variationen des momentanen Stroms zu produzieren, der in der Primärwicklung fließt. Der Ausdruck "Ladungszyklus", wie er nachfolgend verwendet ist, ist dazu vorgesehen, einen Zyklus in dem Fall zu bezeichnenen, bei dem sich der momentane Strom, der in der Primärwicklung fließt (kürzer als der "primäre Strom" bezeichnet), graduell von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert erhöht und dann steil bzw. schnell zu seinem minimalen Wert zurückkehrt. Wenn der Zündfunke getriggert wird, ist der Entladungszyklus, der in der Sekundärwicklung produziert ist, derart, daß der sekundäre Strom steil von Null zu dem maximalen Wert entsprechend der sekundären Peak- bzw. Spitzenwertspannung hindurchführt und dann graduell auf Null zurückkehrt. Die Dauer des Entladungszyklus ist im wesentlichen dieselbe wie die Dauer des Zündfunkens.
  • In den traditionellen Zündsystemen stellt die Dauer des Zündfunkens einen kritischen Faktor dar, der von einer fundamentalen Wichtigkeit für die Zwecke einer korrekten und vollständigen Verbrennung der Luft-Kraftstoff-Mischung ist. Die Dauer des Zündfunkens wird normalerweise in einer solchen Art und Weise bestimmt, um eine Zündung der Luft- Kraftstoff-Mischung gerade unter den unvorteilhaftesten Bedingungen sicherzustellen, wobei hierfür eine Zündung in einer kalten Maschine unter niedrigen Umgebungstemperaturen der Fall sein könnte. Die Dauer der Ladungszyklen der Spule in den Zündsystemen, die normalerweise in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet sind, ist immer größer als 2 ms und wird normalerweise in dem Bereich zwischen 2 und 4 ms liegen. Experimentelle Tests haben gezeigt, daß die Dauer des Zündfunkens immer kürzer als die Dauer des Ladungszyklus ist, was von der Induktivität der Spule abhängt. Von dem technologischen Standpunkt aus gesehen ist es deshalb wesentlich, Zündspulen mit einer hohen Induktivität zu haben, wenn Zündfunken einer langen Dauer erhalten werden sollen, und dies bringt wiederum mit sich, daß man Spulen mit einer großen Anzahl von Windungen herstellen muß und demzufolge auch von einer relativ großen Masse und Größe. Die vergangenen Jahre haben einen Trend eines Motorendesigns zu Lösungen hin gesehen, bei dem jede Zündkerze mit ihrer eigenen Zündspule versehen ist, die in einer kleinen Vertiefung des Zylinderkopfs angeordnet ist, positioniert direkt oberhalb der Zündkerze. Demzufolge ist dabei andererseits ein Erfordernis zum Realisieren großer Spulen vorhanden, um eine ausreichend hohe Induktivität und die Zünddauer sicherzustellen, die damit zusammenhängt, wobei es andererseits wünschenswert wäre, kleine und kompakte Spulen zu haben, die dazu geeignet sind, in den kleinen Räumen aufgenommen zu werden, die unmittelbar oberhalb der Kerze verfügbar sind. Weiterhin sind Spulen nach dem Stand der Technik relativ großen Induktivitäten zugeordnet mit dem zusätzlichen Nachteil, daß sie sehr hohe Betriebstemperaturen haben, die ein kritisches Merkmal vom Standpunkt der Zuverlässigkeit aus darstellen. Die WO-A-9416214 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Dieses Dokument zeigt ein Zündsystem mit einer Energie auf Anforderung für Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung. Das System ist so programmiert, um die Zündkerze viele Male während jedes Verbrennungszyklus zu zünden, wenn die Maschine unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit arbeitet. Das System produziert eine Vielzahl von Ladungs- und Entladungszyklen und jeder Ladungszyklus ist von dem vorherigen Ladungszyklus durch ein Zeitintervall gleich zu der Dauer eines Entladungszyklus getrennt.
  • Die EP-A-0070572 beschreibt die maximale Intensität des Primärstroms der Ladungszyklen in einer solchen Art und Weise zu variieren, daß die Energie für die Zündung ausreichend ist.
  • Die US-A-5170760 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, um so eine gute Zündung und Verbrennung gerade dann zu schaffen, wenn sie in einem geschichteten Zustand arbeitet. Dies wird entweder durch Verlängern der Dauer eines einzelnen Zündens der Zündkerze oder durch Vorsehen von mehrfachen Zündungen pro Zyklus erreicht.
  • Die US-A-4653459 beschreibt auch ein Vielfachfunken-Zündsystem mit einer Beabstandung von ungefähr 200 us zwischen aufeinanderfolgenden Entladungsfunken, was die Genauigkeit der gesamten Zündzeit des brennbaren Gases in der Brennkammer erhöht. Die DE-A-42 26 248 offenbart ein Zündsystem für Brennkraftmaschinen, die ein Steuersystem zum Triggern einer sequentiellen Funkenzündung haben. Die Steuerungsvorrichtung mißt den primären Strom jeder individuellen Zündung unter der erneuten Verbindung der Strömung des Stroms (Reststrom) und vergleicht sie mit einem Referenzwert. Das Ergebnis dieses Vergleichs macht eine Vorhersage möglich, die sich auf die Zustände in der Brennkammer bezieht. Zum Beispiel zieht, auf der Basis der Evaluierung des Reststroms, das System Schlußfolgerungen über die Formation der Mischung. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zündsystem mit verbesserten, diagnostischen Fähigkeiten zu schaffen, das ermöglicht, wichtige Informationen über die Betriebsbedingungen in der Brennkammer zu erhalten.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Zündsystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß die Rate des Anstiegs des primären Stroms davon abhängt, ob die Verbrennung in der Kammer aufgetreten ist oder nicht. Ein Kontrollieren der Rate des Anstiegs des primären Stroms macht es deshalb möglich, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das zeigen wird, ob die Verbrennung effektiv stattfindet oder nicht. Diese Information kann dann für diagnostische Zwecke verwendet werden, zum Beispiel zum Erfassen des Fehlens einer Zündung, einer spontanen Zündung, des Vorhandenseins eines Klopfens, usw., in entweder einem Teil oder in dem gesamten Maschinenzyklus.
  • Weitere Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der detaillierten Beschreibung, die folgt, ersichtlich werden, die nur anhand eines nicht einschränkenden Beispiels, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, vorgenommen wird, wobei:
  • - Fig. 1 und 2 stellen die elektrischen Schaltkreis-Layouts von zwei traditionellen Zündsystemen mit, jeweils, einer induktiven und kapazitiven Entladung dar,
  • - Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, die die Zeitmuster des primären Stroms, der sekundären Spannung und des sekundären Stroms in der Zündspule eines Zündsystems vom traditionellen Typ darstellt,
  • - Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung ähnlich derjenigen der Fig. 3, die sich allerdings auf ein Zündsystem gemäß der Erfindung bezieht, und
  • Fig. 5, 6 und 7 zeigen graphische Darstellungen ähnlich zu derjenigen der Fig. 4, die unterschiedliche Betriebsbedingungen des Systems gemäß der Erfindung darstellt.
  • Fig. 1 stellt eine klassische Anordnung eines Zündsystems des induktiven Entladungstyps für Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung dar. Das System der Fig. 1 weist eine Zündspule 10, die eine primäre Wicklung 12 und eine sekundäre Wicklung 14 besitzt, auf. Die primäre Wicklung 12 ist mit dem positiven Pol einer Versorgungsbatterie verbunden. Der Strom, der in der primären Wicklung 12 (nachfolgend als "primärer Strom" bezeichnet) fließt, wird durch einen Steuertransistor 16 gesteuert, der durch eine elektronische Steuereinheit 18 geführt wird. Der Steuertransistor 16 kann zwischen zwei Betriebspositionen umgeschaltet werden, in denen er, jeweils, die Verbindung zu Masse der primären Wicklung 12 öffnet und schließt. Die elektronische Steuereinheit 18 empfängt Informationen, die sich auf die Phase und die Geschwindigkeit einer Drehung der Maschine beziehen, von Sensoren eines bekannten Typs und steuert die Öffnung und Schließung des Steuertransistors 16, um einen Zündfunken an der Zündkerze, die mit der sekundären Wicklung 14 verbunden ist, unter einer vorbestimmten Vorlaufzeit in Bezug auf den Punkt, an dem der Kolben seine obere Totmittenposition erreicht, zu produzieren.
  • In der Varianten, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist die primäre Wicklung 12 der Spule 10 mit einem Kondensator 20 verbunden, der von einem Spannungstransformator 22 versorgt ist, der die Batteriespannung von 12 auf einen Wert von, beispielsweise, 400 V hochtransformiert. In diesem Fall führt eine gesteuerte Diode 24 die Funktion des Steuertransistors des Zündsystems der Fig. 1 durch. Die Diode 24 wird durch die elektronische Steuereinheit 18 gesteuert, und, immer wenn sie von deren offenen Position zu deren geschlossenen Position umgeschaltet wird, bewirkt sie, daß die Energie, die durch den Kondensator 20 angesammelt ist, augenblicklich auf die primäre Spule 12 entladen wird, um dadurch einen Ladungszyklus des primären Stroms zu bestimmen.
  • Wie nun die Fig. 3 zeigt, wird in Zündsystemen des traditionellen Typs normalerweise nur ein einzelner Ladungszyklus C des primären Stroms I für jeden Maschinenzyklus entsprechend einer 720º Drehung der Motorwelle produziert. Der obere Teil der graphischen Darstellung der Fig. 3 stellt die Variationen des primären Stroms I, als eine Funktion der Zeit dar. Jeder Ladungszyklus C ist durch eine dreieckförmige Wellenform des primären Stroms mit einem graduellen Wachstum bzw. Anstieg von Null zu dem maximalen Wert lmax und dann einem steilen Abfall zurück zu Null dargestellt. Die Dauer Te jedes Ladungszyklus C in Systemen des traditionellen Typs ist allgemein größer als 2 ms und variiert normalerweise in dem Bereich zwischen 2 und 5 ms. Als Beispiel beträgt in einem System des bekannten Typs die maximale Intensität des primären Stroms I1max ungefähr 5-8 A. Die sekundäre Spannung V2 erreicht einen Spitzenwert, der der plötzlichen Änderung des primären Stroms entspricht, und besitzt einen maximalen Wert V2max, der zwischen 20 und 35 kV variieren kann. Der sekundäre Spannungsspitzenwert produziert einen Entladungszyklus K, während dem ein Zündfunke getriggert und durch den sekundären Strom IZ beibehalten wird, der eine dreieckförmige Wellenform besitzt, die von dem maximalen Wert des Spitzenwerts entsprechend des sekundären Spannungsspitzenwerts fortschreitet und sich dann auf Null in einer Zeit DA reduziert, die die Zünddauer darstellt. Die maximale Intensität des sekundären Stroms I2max kann in der Größenordnung von 60-100 mA liegen, mit einer Dauer DA des Entladungszyklus K zwischen 1 und 3 ms.
  • Die Zeitmuster des primären Stroms I&sub1;, der sekundären Spannung V&sub2; und des sekundären Stroms I&sub2; in einem Zündsystem gemäß der vorliegenden Erfindung sind in einer schematischen Art und Weise in Fig. 4 dargestellt. Der charakterisierende Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht aus der Tatsache, daß eine Folge von Ladungszyklen C&sub1;, C&sub2;... Cn während eines einzelnen Maschinenzyklus angelegt wird, wobei jeder der Zyklen C&sub1;, C&sub2;... Cn eine Dauer Tc von weniger als 400 us besitzt und vorzugsweise zwischen 50 und 250 us liegt. Diese Werte sind insbesondere für Viertaktmotoren des Kraftfahrzeugtyps mit maximalen Maschinenumdrehungsbereichen der Größenordnung von 5000-6000 U/min gültig. Die maximale Intensität 1 lmax des primären Stroms kann zwischen 8 und 20A gemäß der bestimmten Anwendung variieren. Jeder Ladungszyklus produziert einen jeweiligen sekundären Spannungsspitzenwert, der eine Intensität in der Größenordnung von 20-35 KV besitzt und eine Dauer besitzt, die, zum Beispiel, zwischen 5 und 30 us varrieren kann. Jeder sekundäre Spannungsspitzenwert produziert wiederum einen Entladungszyklus K&sub1;, K&sub2;, ... Kn, von denen jeder zum Beispiel eine Dauer DA in der Größenordnung von 60-120 us und eine Stromintensität von I2m3ax in der Größenordnung von 80-200 mA besitzt.
  • Die Ladungszyklen C&sub1;, C&sub2;... Cn sind voneinander durch ein Zeitintervall W getrennt und besitzen eine Amplitude gleich zu oder größer als die Dauer DA jedes Entladungszyklus. Experimentelle Tests, die durch die Anmelder ausgeführt sind, haben gezeigt, daß die besten Ergebnisse von dem Gesichtspunkt der Verbrennungsqualität mit Ladungszyklen erhalten werden, die einander in der schnellstmöglichen Folge folgen, obwohl nicht irgendein Teil eines Ladungszyklus der vorherigen Zündung überlagert wird. Demzufolge ist die Dauer des Intervalls W zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ladungszyklen innerhalb ein und desselben Maschinenzyklus vorzugsweise gleich zu der Summe der Dauern der Intervalle R und DA.
  • Die gesamte Dauer der Gruppe der Ladungszyklen in Bezug auf die Dauer des Maschinenzyklus und die Anzahl jedes Maschinenzyklus können als eine Funktion des Typs einer Maschine bestimmt werden und es wird vorgeschlagen, den Typ einer Zündstrategie anzuwenden. Insbesondere kann die Gesamtzahl der Ladungszyklen entweder festgelegt werden oder kann durch die elektronische Steuereinheit als eine Funktion von bestimmten Maschinenbetriebsparametern variiert werden. Zum Beispiel könnte die Steuereinheit mit einem Speicher versehen werden, der die Anzahl von Ladungszyklen, die angewandt werden sollen, als eine Funktion der Geschwindigkeit der Drehung des Maschine oder als eine Funktion des Winkels der Öffnung des Drosselklappenventils, das die Menge an Luft bestimmt, die während jedes Maschinenzyklus angesaugt wird, anwendet.
  • Einer der wichtigsten Vorteile des Systems gemäß der Erfindung besteht in der Möglichkeit einer Verwendung von Zündspulen, die eine sehr kleine Induktivität verglichen mit deren traditionellen Gegenstücken besitzen, und, konsequenter Weise, von sehr begrenzter Masse und Größe sind. Die Verwendung eines Zündsystems gemäß der Erfindung macht es möglich, die Zündspulen zu standardisieren, da das Zündsystem immer bei den bestimmten Motorcharakteristika durch Einwirken auf das Programm der elektronischen Steuereinheit angepaßt werden kann, was die Form, zum Beispiel, eines Variierens der Intensität und der Anzahl der Ladungszyklen gemäß den Anforderungen annehmen kann.
  • Von dem Gesichtspunkt des Betriebs aus gesehen erfordert eine Ausführung eines Zündsystems gemäß der Erfindung die Frequenz der Pilotsignale zu modifzieren, mittels denen die elektronische Steuereinheit 18 die Umschaltbewegungen des Transistors 16 oder der gesteuerten Diode 24 steuert. Alternativ könnte man, wenn man es wünscht, ein Modifizieren der existierenden Steuereinheiten zu vermeiden, eine Frequenz-Multiplier-Stufe zwischen einer Steureinheit des traditionellen Typs und der Halbleitervorrichtung 16, 24 anordnen, um die Frequenz der Pilotsignale einzustellen. Diese Frequenz- Multiplier-Stufe könnte in einer Tragestruktur untergebracht werden, die eine Anzahl von Zündspulen gleich der Anzahl der Maschinenzylinder trägt.
  • Um sich nun Fig. 5 zuzuwenden haben experimentelle Tests, die durch die Anmelder ausgeführt wurden, gezeigt, daß die Anstiegsrate des primären Stroms I&sub1; während jedes Ladungszyklus davon abhängt, ob eine Verbrennung effektiv innerhalb der Verbrennungskammer aufgetreten ist. Genauer gesagt steigt, wenn eine Verbrennung nicht auftritt, der primäre Strom in einer im wesentlichen linearen Art und Weise an, der einer Linie folgt, die eine Steigung α&sub1; besitzt, bis sie ihren maximalen Wert erreicht (Ladungszyklus C&sub1;). Wenn allerdings der Ladungszyklus stattfindet, während ein Verbrennungszyklus H innerhalb der Verbrennungskammer auftritt, steigt der primäre Strom I&sub1; zuerst unter einer viel schnelleren Rate als bei dem Nichtvorhandensein einer Verbrennung an: wie schematisch in dem Fall des Ladungszyklus C&sub2; dargestellt ist, nimmt die anfängliche Anstiegslinie des primären Stroms einen Winkel α&sub2; zu der Horizontalen ein, wobei α&sub2; entschieden größer als der Winkel α&sub1; ist. Darauffolgend wird die Rate des Stromanstiegs gedämpft, der Strom erreicht eventuell seinen maximalen Wert entlang einer zweiten, im wesentlichen geradlinigen Spur einer viel kleineren Neigung als die erste. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann diese Tatsache zum Produzieren von Informationen verwendet werden, um zu zeigen, ob die Verbrennung effektiv in bestimmten Phasen des Maschinenzyklus aufgetreten ist oder nicht. Diese Informationen können durch Einschließen in den Versorgungsschaltkreis der Zündspulen von geeigneten Einrichtungen erhalten werden, die zum Erkennen der Anstiegsrate des primären Schaltkreises geeignet sind. Dies kann auch durch zum Beispiel Erfassen der Zeit erhalten werden, die der Strom benötigt, um einen bestimmten Schwellwert zu übersteigen, der gleich zu, zum Beispiel, der Hälfte oder einem Drittel seines maximalen Werts sein kann.
  • Die Information, ob eine Verbrennung während einer bestimmten Phase des Maschinenzyklus stattgefunden hat oder nicht, kann zu Diagnosezwecken verwendet werden, d. h. Erfassen eines Fehlens einer Zündung, einer unerwünschten, spontanen Zündung, eines Klopfens, usw.. Diese Informationen können auch zum Variieren der Anzahl von Ladungszyklen von n bis n' verwendet werden, wobei n die Anzahl von Zyklen ist, die durch die Steuereinheit als eine Funktion von - zum Beispiel - der Maschinengeschwindigkeit oder dem Öffnungswinkel des Drosselklappenventils eingestellt sind, und n' die Anzahl solcher Zyklen ist, die sich von n durch entweder ein positives oder negatives ganzzahliges dn unterscheiden.
  • Im Hinblick darauf, solche Diagnosen während des gesamten Maschinenzyklus zu erhalten, kann man auch Ladungszyklen so anordnen, daß sie während entweder der gesamten Dauer des Maschinenzyklus oder während eines beträchtlichen Teils davon produziert werden. Wenn vorgeschlagen wird, eine große Anzahl von Ladungszyklen während jedes Maschinenzyklus zu produzieren, kann es vorteilhaft sein, die Amplitude der Ladungszyklen zu reduzieren, nachdem das System ermittelt hat, daß die Verbrennung effektiv aufgetreten ist. Wie die graphische Darstellung der Fig. 6 zeigt, kann, sobald das System den schnellen Anstieg des primären Stroms erfaßt, was die Tatsache signalisiert, daß eine Verbrennung stattfindet, die Amplitude des in Rede stehenden Zyklus und aller darauffolgender Ladungszyklen während dieses bestimmten Maschinenzyklus geeignet reduziert werden. In dem Beispiel der Fig. 6 hat der erste Ladungszyklus C&sub1; nicht die Zündung produziert und das Muster des sekundären Stroms gemäß dem ersten Ladungszyklus C&sub1; ist deshalb mittels unterbrochener Linien angezeigt worden. Der zweite Ladungszyklus C&sub2; produziert einen regulären Zündungsfunken und triggert eine Verbrennung in der Verbrennungskammer. Während des dritten Ladungszyklus C&sub3; erfaßt das System einen schnellen Anstieg des primären Stroms I&sub1; und der maximale Strom kann deshalb auf einen viel kleineren Wert als der maximale Wert während eines normalen Ladungszyklus reduziert werden. Die Energie der Ladungszyklen mit reduzierter Amplitude ist nicht ausreichend, um eine Zündung zu produzieren, allerdings können diese Zyklen nichtsdestoweniger für Diagnosezwecke verwendet werden, da die Anstiegsrate des primären Stroms noch davon abhängen wird, ob eine Verbrennung effektiv stattgefunden hat oder nicht. Wie durch das Beispiel der Fig. 7 dargestellt ist, haben tatsächlich, wenn einmal das System die Tatsache erfaßt hat, daß eine Verbrennung stattfindet, was während zum Beispiel eines Ladungszyklus C&sub2; auftreten kann, alle darauffolgenden Ladungszyklen keinen anderen Zweck, als den Maschinenzyklus zu überwachen, und besitzen deshalb deren Stromintensität reduziert. Die Wellenform der Ladungszyklen wird in Abhängigkeit davon modifiziert, ob eine Verbrennung stattfindet oder nicht, und diese Eigenschaft kann zum Signalisieren einer Motorsteuereinheit für die Dauer DH des Verbrennungszyklus H und des Vorhandenseins in dem Maschinenzyklus irgendeines unregelmäßigen Verbrennungsphänomens, ähnlich dem einen, das durch H&sub1; der graphischen Darstellung der Fig. 7 angegeben ist, verwendet werden.

Claims (12)

1. Zündsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Funkenzündung, das aufweist:
- eine Zündspule (10), die eine primäre Wicklung (12) und eine sekundäre Wicklung (14) besitzt,
- eine Zündkerze, die mit der sekundären Wicklung (14) verbunden ist und zum Produzieren eines Zündfunkens geeignet ist, immer dann, wenn die Spannung an den Anschlüssen der sekundären Wicklung (14) einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt,
- einen elektrischen Versorgungsschaltkreis, der der primären Wicklung (12) zugeordnet ist, der eine Halbleitervorrichtung (16, 24) umfaßt, die zyklisch von einer ersten zu einer zweiten Betriebsposition und vice versa in einer solchen Art und Weise umgeschaltet werden kann, um einen Ladungszyklus (C&sub1;, C&sub2;, ... Cn) zu produzieren, wobei sich hierbei der momentane Strom, der in der primären Wicklung fließt, graduell von einem minimalen Wert zu einem maximalen Wert erhöht und dann steil zu seinem minimalen Wert in einer solchen Art und Weise zurückkehrt, um einen Entladungszyklus (K&sub1;, K&sub2;, ... Kn) zu produzieren, wobei sich hierbei der momentane Strom, der in der sekundären Wicklung fließt, graduell von einem maximalen Wert zu einem minimalen Wert reduziert, und
- eine elektronische Steuereinheit (18), die zum Steuern der Umschaltung der Halbleitervorrichtung (16, 24) als eine Funktion von geeigneten Maschinenbetriebsparametern geeignet ist, wobei die elektronische Steuereinheit (18) so programmiert wird, um eine Folge von Ladungs- und Entladungszyklen (C&sub1;, C&sub2;, ... Cn K&sub1;, K&sub2;... Kn) während ein und demselben Maschinenzyklus zu produzieren, wobei jeder der Ladungszyklen von dem vorherigen Ladungszyklus um ein Zeitintervall (11 V) gleich zu der oder größer als die Dauer (DA) eines Entladungszyklus (K&sub1;, K&sub2;, ... Kn) getrennt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Verbrennungssteuereinrichtung aufweist, die zum Liefern während jedes Maschinenzyklus eines elektrischen Signals geeignet ist, das anzeigen wird, ob eine Verbrennung in der Verbrennungskammer aufgetreten ist oder nicht, und zwar als eine Funktion der Anstiegsrate des primären Stroms.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (18) so programmiert ist, um eine konstante und vorbestimmte Anzahl von Ladungszyklen während jedes Maschinenzyklus zu produzieren.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (18) so programmiert ist, um eine Anzahl von Ladungszyklen n in jedem Maschinenzyklus zu produzieren, wobei n entweder gleich zu oder größer als 2 ist und als eine Funktion mindestens eines Maschinenbetriebsparameters bestimmt ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Ladungszyklen n als eine Funktion des Öffnungswinkels eines Drosselklappenventils bestimmt ist, das die Menge der Luft, die während jedes Maschinenzyklus angesaugt wird, bestimmt.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Ladungszyklen n als eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Maschine bestimmt ist.
6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (18) so programmiert ist, um während jedes Maschinenzyklus eine Anzahl von Ladungszyklen n' = n + dn zu produzieren, wobei dn eine ganze Zahl ist, die als eine Funktion mindestens eines anderen Maschinenbetriebsparameters bestimmt ist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dn entsprechend dazu bestimmt ist, ob eine Verbrennung in der Verbrennungskammer der Maschine aufgetreten ist oder nicht.
8. System nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (18) zum Variieren der maximalen Intensität des primären Stroms eines oder mehrerer der Ladungszyklen als eine Funktion mindestens eines Maschinenbetriebsparameters programmiert ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Intensität des primären Stroms entsprechend dazu variiert wird, ob die Verbrennung in der Verbrennungskammer aufgetreten ist oder nicht.
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (18) zum Aufnehmen des Signals, das anzeigt, ob eine Verbrennung aufgetreten ist oder nicht, und zum Produzieren eines oder mehrerer Ladungszyklen mit einem reduzierten Wert des maximalen, primären Stroms, nachdem das Signal anzeigt, daß die Verbrennung effektiv in diesem bestimmten Maschinenzyklus aufgetreten ist, programmiert ist.
11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes der Ladungszyklen geringer als 400 us ist.
12. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ladungszyklen eine Dauer besitzt, die zwischen 50 und 250 us liegt.
DE69703484T 1997-06-02 1997-06-02 Vielfachfunkenzündsystem für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime DE69703484T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP97830265A EP0893600B1 (de) 1997-06-02 1997-06-02 Vielfachfunkenzündsystem für eine Brennkraftmaschine

Publications (2)

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DE69703484D1 DE69703484D1 (de) 2000-12-14
DE69703484T2 true DE69703484T2 (de) 2001-03-15

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ID=8230657

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69703484T Expired - Lifetime DE69703484T2 (de) 1997-06-02 1997-06-02 Vielfachfunkenzündsystem für eine Brennkraftmaschine

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US (1) US6032657A (de)
EP (1) EP0893600B1 (de)
JP (1) JPH1172074A (de)
KR (1) KR19990006589A (de)
DE (1) DE69703484T2 (de)
ES (1) ES2153175T3 (de)

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WO2012069316A1 (de) * 2010-11-23 2012-05-31 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine zur durchführung des verfahrens

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