DE10121993A1 - Zündsystem für Verbrennungsmotoren - Google Patents
Zündsystem für VerbrennungsmotorenInfo
- Publication number
- DE10121993A1 DE10121993A1 DE10121993A DE10121993A DE10121993A1 DE 10121993 A1 DE10121993 A1 DE 10121993A1 DE 10121993 A DE10121993 A DE 10121993A DE 10121993 A DE10121993 A DE 10121993A DE 10121993 A1 DE10121993 A1 DE 10121993A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ignition
- current
- transformer
- spark
- ignition transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
- F02P3/04—Layout of circuits
- F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
- F02P3/0552—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric 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
- F02P15/10—Electric 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 continuous electric sparks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
- F02P3/04—Layout of circuits
- F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
- F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
- F02P7/02—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of distributors
Landscapes
- 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)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für eine 14 V oder 42 V Bordnetzspannung, die ohne Zwischennetzteil direkt über die Halbleiterleistungsendstufe an den Zündtransformator angelegt ist. Nach einem Eingangssignal von einem übergeordneten Motorsteuergerät wird die Halbleiterleistungsstufe von einer Zündregelung eingeschaltet. Hierdurch baut sich an der Primärseite des Zündtransformators ein Strom auf. Nach dem erstmaligen Erreichen eines vorgegebenen Maximalstromwertes wird die Primärseite des Zündtransformators für eine vordefinierte Zeitspanne abgeschaltet. In dieser Zeitspanne baut sich nach dem Prinzip der Selbstinduktion an den Elektroden der Zündkerze eine Hochspannung für den Funkendurchbruch auf. Nach dem Funkendurchbruch wird die Primärseite des Zündtransformators bis zum Ende des Zündvorgangs, der durch das übergeordnete Motorsteuergerät vorgegeben ist, zeitgesteuert und strombegrenzt. Die Zeitsteuerung arbeitet mit ausgewählten, vorgegebenen Zeitintervallen, mit denen die Halbleiterleistungsstufe abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Dieser Zeitsteuerung ist eine Strombegrenzung überlagert, die immer dann die Primärseite des Zündtransformators abschaltet, wenn der Primärstrom den vorgegebenen Maximalwert erreicht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybridzündsystem für Verbrennungsmotoren mit 14 V oder 42 V
Bordnetzspannung mit einer zeit- und stromgesteuerten Zündendstufe mit zwei Betriebspha
sen. In der ersten Phase wird aus der im Magnetfeld des Zündtransformators gespeicherten
Energie eine Selbstinduktionsspannung für den Funkendurchbruch erzeugt. In der zweiten
Phase erzeugt das Zündsystem mit einer Zeitsteuerung der Zündendstufe und überlagerter
Strombegrenzung eine Wechselspannung für den Zündfunken, so daß der Zündfunken auch
bei erhöhtem Brennspannungsbedarf durch Gasströmung am Funkenort unterbrechungsfrei
brennt. Das Hybridzündsystem benötigt kein Zwischennetzteil.
Die Erfindung geht aus von einem Zündsystem, wie es in der DE 197 00 179 C2 der Firma
Bosch beschrieben ist. Derartige Wechselstromzündsysteme arbeiten nach dem Prinzip des
Resonanzwandlers. Ein typischer Aufbau enthält ein Zwischennetzteil, mit dem die Bord
netzspannung des Bordnetzgenerators auf Werte in der Größenordnung von 200 V auf der
Primärseite des als Resonanzwandlers ausgebildeten Zündtransformators hochtransformiert
wird. Mit einem Regel- und Steuergerät wird eine Halbleiterleistungsendstufe angesteuert
und der Strom auf der Primärseite des Zündtransformators bei Erreichen eines vorgegebenen
veränderbaren Abschaltstromes unterbrochen. Der Strom auf der Sekundärseite des Zünd
transformators entspricht dem Funkenstrom und ergibt sich aus dem Übersetzungsverhältnis
des Zündtransformators, nämlich im wesentlichen aus dem Primärstrom, dem Kopplungs
faktor des Zündtransformators und der Quadartwurzel aus dem Verhältnis der Induktivitäten
auf der Primärseite und der Sekundärseite.
Wechselstromzündsysteme haben gegenüber kapazitiv oder rein induktiv arbeitenden Zünd
systemen den Vorteil, daß die Zündenergie aus dem Zwischennetzteil kontinuierlich an den
Zündfunken übertragen wird. Die maximale Brenndauer des Zündfunkens wird durch die
maximale Leistung des Zwischennetzteil des Zündsystems bestimmt. Durch die Kombination
von Funkenzündung und Ionenstrommeßtechnik ergeben sich geschlossene Regelkreise, die
es ermöglichen das gesamte Zündverfahren einschließlich Zündkerze und Zündfunken laufend
zu überwachen und mit möglichst geringem Funkenstrom und damit möglichst geringem
Kerzenabbrand zu betreiben.
Vorbeschriebene Wechselstromzündssteme haben den Nachteil, ein Netzteil zur Erzeugung
einer Zwischenspannung von ca. 200 V und einen Resonanzwandler als Zündenstufe zu be
nötigen. Das Netzteil und der Resonanzwandler verursachen zusätzliche Kosten durch Her
stellung und Einbau. Es ist deshalb das Ziel und die Aufgabe dieser Erfindung ein geeignetes
Zündsystem ohne Zwischennetzteil und ohne Resonanzwandler anzugeben, ohne die Vorteile
von Wechselstromzündsystemen zu verlieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen An
spruchs. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Lösung gelingt durch ein Zündsystem für eine 14 V oder 42 V Bordnetzspannung, die
ohne Zwischennetzteil direkt an die Zündendstufe angelegt ist. Nach einem Eingangssignal
von einem übergeordneten Motorsteuergerät wird die Halbleiterleistungsstufe von einer
Zündregelung eingeschaltet. Hierdurch baut sich an der Primärseite des Zündtransformators
ein Strom auf. Nach dem erstmaligen Erreichen eines vorgegebenen Maximalstromwertes
wird die Primärseite des Zündtransformators für eine vorgegebene Zeitspanne abgeschaltet.
In dieser Zeitspanne baut sich nach dem Prinzip der Selbstinduktion an den Elektroden der an
den Zündtransformator sekundärseitig angeschlossenen Zündkerze eine Hochspannung für
den Funkendurchbruch auf. Nach dem Funkendurchbruch wird die Primärseite des Zünd
transformators bis zum Ende des Zündvorgangs, der durch das übergeordnete Motorsteuerge
rät vorgegeben ist, zeitgesteuert und stromgesteuert. Die Zeitsteuerung arbeitet mit ausge
wählten, vorgegebenen Zeitintervallen, in denen die Halbleiterleistungsstufe abwechselnd ein
und ausgeschaltet wird. Die Einschaltzeit wird so kurz gewählt, daß bei einer Abnahme der
Leitfähigkeit des Zündplasmas wegen des begrenzten Spannungsangebotes aus dem Produkt
von Bordnetzspannung und Übersetzungsverhältnis des Zündtransformators nach kurzer Zeit
wieder eine höhere Selbstinduktionsspannung während der Ausschaltzeit angeboten wird. Die
Einschaltzeit wird aber so lang gewählt, daß ein intermittierender Aufbau der gespeicherten
Energie im Fall geringer gespeicherter Energie erfolgt. Für den Hochspannungsaufbau für den
ersten Funkendurchbruch wird viel Energie gebraucht, so daß wieder Energie nachgeladen
werden muß. Die Ausschaltzeit wird ebenfalls möglichst kurz gewählt, damit die Abnahme
der im Zündtransformator gespeicherten Energie während der Auschaltzeit klein ist. Typische
Werte für die Einschaltzeit sind 10-200 µs und für die Ausschaltzeit 5-50 µs. Der Zeitsteue
rung ist eine Strombegrenzung überlagert, die immer dann die Primärseite des Zündtransfor
mators abschaltet, wenn der Primärstrom den vorgegebenen Maximalwert erreicht.
Die Maximalstrombegrenzung schützt die Bauteile des Zündsystems und das Bordnetz vor
einer Überlastung. In Verbindung mit einem hohen Kopplungsfaktor des Zündtransformators
wird durch die Maximalstrombegrenzung auch der Zündfunkenstrom während der Einschalt
zeit vorteilhaft begrenzt.
Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Der Zündtransformator hat ein Übersetzungsverhältnis ü, das für eine Bordnetzspannung von 14 V größer als 100 und für eine Bordnetzspannung von 42 V größer als 50 ist. Das große Übersetzungsverhältnis des Zündtransformators ermöglicht den direkten Anschluß der Bord netzspannung an die Zündendstufe. Dadurch entfällt mit Vorteil das bei Wechselstromzün dungen übliche Zwischennetzteil, mit dem die Bordnetzspannung auf 200 V hochtransfor miert wird.
Der Zündtransformator hat ein Übersetzungsverhältnis ü, das für eine Bordnetzspannung von 14 V größer als 100 und für eine Bordnetzspannung von 42 V größer als 50 ist. Das große Übersetzungsverhältnis des Zündtransformators ermöglicht den direkten Anschluß der Bord netzspannung an die Zündendstufe. Dadurch entfällt mit Vorteil das bei Wechselstromzün dungen übliche Zwischennetzteil, mit dem die Bordnetzspannung auf 200 V hochtransfor miert wird.
Durch die Zeitsteuerung des Zündfunkens nach dem Funkendurchbruch mit wiederholtem
Ein- und Ausschalten der Primärseite und einem Kopplungsfaktor des Zündtransformators
< 0,7 entfällt der ansonsten bei Wechselstromzündungen notwendige Resonanzschwingkreis.
Die Ein- und Ausschaltvorgänge bewirken nach dem Durchflußwandler und Selbstindukti
ons- bzw. Sperrwandlerprinzip in der Zündenstufe und damit auch an der Zündkerze eine
Wechselspannung.
Durch wiederholtes Einschalten des Primärstromes wird immer wieder Energie aus dem
Bordnetz in den Zündtransformator nachgeliefert. Die für die Entflammung des Brennstoff
gemisches notwendige Gesamtenergie muß also nicht als gesamtes Energiepaket in der Zünd
spule oder in einem Zwischennetzteil gespeichert werden. Es genügt die Speicherung gerin
ger Energiemengen im Zündtransformator, um den Zündfunken aufrecht zu erhalten. Dies
ermöglicht eine kompakte Bauweise des Zündtransformators und ermöglicht den Einsatz von
Stabzündtransformatoren, die z. B. in den Patentanmeldungen der DaimlerChrysler AG mit
dem Aktenzeichen DE 198 40 765 A1 und der nachveröffentlichten DE 199 62 368 beschrie
ben sind.
Da die Brenndauer bei der Erfindung durch die Zeitsteuerung vom Motorsteuergerät be
stimmt wird und nicht wie im Stand der Technik durch den Energieinhalt im Zündtransfor
mator oder vom Zwischennetzteil, läßt sich die Brenndauer bei der Erfindung variabel ges
talten. Der relativ geringe Energieinhalt des Zündtransformators hat zudem eine kurze Aus
brennzeit des Zündfunkens am Ende der Brenndauer zur Folge, was wiederum eine positive
Auswirkung auf eine Ionenstrommessung hat. Eine lange Nachbrenndauer verfälscht die Er
gebnisse einer Ionenstrommessung, da sich die Meßergebnisse durch die Nachbrenndauer
denen der eigentlichen Ionenstrommessung überlagern.
Bei einem Anblasen des Zündfunkens durch Gasströmung im Zylinder besitzt das erfin
dungsgemäße Zündsystem die Fähigkeit, eine entsprechend hohe Brennspannung zu liefern
und bei sehr hohen Brennspannungen den Zündfunken in Elektrodennähe mit der erforderli
chen Durchbruchspannung neu zu starten. Wenn der Funkendurchbruch einmal erfolgt ist,
und das Brennstoffgemisch bereits ionisiert ist, genügt für den erneuten Funkendurchbruch
eine wesentlich kleinere Durchbruchsspannung. Diese Durchbruchspannung wird aber bei der
Erfindung nach jedem Abschalten des Primärstromes durch die Zeitsteuerung wieder erreicht,
so daß über die ganze Brenndauer immer wieder nachgezündet werden kann, sollte der Zünd
funken stark angeströmt werden.
Diese Nachzündreserve wird mit Vorteil dann aufgebaut, wenn während der Brenndauer in
der Einschaltzeit ein Anteil des Primärstromes zur Aufrechterhaltung des Zündfunkens und
ein Anteil des Primärstromes zum Aufbau eines Magnetfeldes im Zündtransformator benutzt
wird.
Bei einem ungewollten Erlöschen des Zündfunkens besitzt das erfindungsgemäße Zündsys
tem optional die Fähigkeit zur Nachzündung des Zündfunkens. Hierzu ist die Verbindung der
Halbleiterleistungsendstufe mit der Primärwicklung L1 des Zündtransformators mit einer
optionalen Rückwärtssperrdiode D1 ausgebildet. Die Diode bewirkt, daß bei einem erlösch
ten Zündfunken die Selbstinduktionsspannung an L1 am Anschluß zu D1 von positiven
Spannungen zu negativen Spannungen und zurück mit der Eigenfrequenz des Zündtransfor
mators schwingen kann. Damit wird während der Ausschaltzeit Energie in den Zündtrans
formator zurückgespeichert. Der Zündtransformator erhält eine Nachzündreserve. Während
der Einschaltzeit wird zusätzliche Energie im Zündtransformator gespeichert. Mit der gespei
cherten Energie wird auf der Sekundärseite des Zündtransformators an L2 für die Zündkerze
während der Ausschaltzeit eine hohe Spannung für einen erneuten Funkendurchbruch aufge
baut. Der Vorgang setzt sich bis zu einem erneuten Funkendurchbruch fort.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen darge
stellt und näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Zündsystems,
Fig. 2 schematische Spannungs- und Strom-Zeitdiagramme in Relation zu den Ansteuersig
nalen für ein erfindungsgemäßes Zündsystem,
Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Stabzündtransformato
ren, in die die Zeitsteuerung und die Stromsteuerung für den Zündfunken jeweils in
tegriert ist.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung. An einen Transformator, der als
Zündtransformator 1 mit einer Primärwicklung L1 und einer Sekundärwicklung L2 ausgebil
det ist, ist die von einem Bordnetzgenerator 2 mit integrierter Gleichrichterbrücke 3 und einer
Bordnetzbatterie 4 erzeugte Bordnetzspannung über eine Halbleiterleistungsstufe 6 und eine
optionale Diode D1 angelegt. Die Sekundärseite L2 des Zündtransformators ist mit den Elekt
roden einer Zündkerze 5 verbunden. Zündkerze und Zündtransformator sind in dem darge
stellten Ausführungsbeispiel als integrierter Stabzündtransformator gezeigt. Dies ist eine
vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung. In einer weniger vorteilhaften Ausführungs
form der Erfindung können der Zündtransformator und die Zündkerze auch als voneinander
getrennte Bauteile ausgeführt sein, die über elektrische Leitungen miteinander verbunden
sind. Die Primärseite L1 des Zündtransformators ist mit ihrer einen Seite an die positive
Spannungsschiene der Bordnetzspannung angeschlossen und wird an ihrer zweiten Seite mit
einer Halbleiterleistungsstufe 6 und einem Stromsensor, der hier als Meßwiderstand R ausge
bildet ist, auf die Masseleitung der Bordnetzspannung geschaltet. Die Ansteuerung der Halb
leiterleistungsstufe 6 erfolgt durch ein Zündsteuergerät 7. Das Zündsteuergerät, die Halblei
terleistungsstufe und der Stromsensor sind ein Ausführungsbeispiel für die Zündelektronik.
Die Zündelektronik ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Als Stromsensor kann
auch eine Stromzange, mit dem der Strom in der Primärspule gemessen wird, eingesetzt wer
den. Die Leistungsstufe muß nicht unbedingt als Halbleiterleistungsstufe ausgebildet sein.
Die Aufteilung zwischen Zündsteuergerät und Motorsteuergerät ist mehr gedanklicher Art
und orientiert sich in der Anwendung an praktischen Gegegebenheiten. Insbesondere können
Zündsteuergerät und Motorsteuergerät als Einheit ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch eine
integrierte Zündelektronik die als integrierter Schaltkreis in einen Stabzündtransformator in
tegriert ist.
Der Signalverlauf und die mit dem Signalverlauf bewirkten Strom-Spannungs-
Zeitdiagramme an den Elektroden der Zündkerze sind in Fig. 2 dargestellt. Das Zündsteuergerät
erhält von einem übergeordneten Motorsteuergerät oder von einem Kurbel- und No
ckenwellensensor ein Ansteuersignal Z1, das ein Zeitfenster vorgibt, innerhalb dessen der
Zündfunke brennt und eine Entflammung im Verbrennungsraum eines Motorzylinders erfol
gen kann. Nach Anliegen des Ansteuersignals Z1 am Zündsteuergerät 7 schaltet dieses die
Halbleiterleistungsstufe 6 ein. Die Halbleiterleistungsstufe ist gebildet aus einer geeigneten
Verstärkerschaltung 8, zur Ansteuerung der Endstufe Q1. Die Endstufe ist vorteilhaft aus
einem MOSFET oder IGBT gebildet, dessen Gate von der Verstärkerschaltung 8 angesteuert
wird.
Nach Einschalten der Endstufe Q1 durch Ansteuern des Gates des MOSFET's ist die Primär
seite L1 des Zündtransformators leitend mit den beiden Spannungsebenen des Bordnetztes
verbunden. Hierdurch baut sich im Zündtransformator ein Primärstrom Ip auf. Dieser Primär
strom wird mit einem Stromsensor detektiert und von dem Zündsteuergerät 7 erfaßt. In dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Stromsensor aus einem Spannungsabgriff über einem
Meßwiderstand R1 in der Masseleitung der Primärseite L1 gebildet. Der Spannungsabgriff ist
mit dem Zündsteuergerät verbunden. Erreicht der Primärstrom einen voreingestellten und im
Zündsteuergerät gespeicherten Grenzwert Ip + m schaltet das Zündsteuergerät 7 die Endstufe
Q1 für eine vorgegebene Zeit taus ab. Hierdurch baut sich durch Selbstinduktion auf der Se
kundärseite L2 des Zündtransformators eine Hochspannung für den Funkendurchbruch an
den Elektroden der Zündkerze auf. Nach der Zeitspanne taus wird der Strom an der Primär
seite wieder für eine ebenfalls vorgegebene Zeit tein wieder eingeschaltet, um nach der Zeit
spanne tein wieder für eine weitere vorgegebene Zeitspanne taus2 ausgeschaltet zu werden.
Die Ein- und Auschaltvorgänge des Primärstromes wiederholen sich zyklisch bis zum Ende
der durch das Ansteuersignal Z1 vorgegebenen maximalen Brenndauer. Hierdurch entsteht an
den Elektroden der Zündkerze eine Wechselspannung bis zum Ende des anliegenden Ansteu
ersignals Z1.
Dieser reinen Zeitsteuerung des Primärstromes aufgrund von vorgegebenen Zeitintervallen,
ist für die ganze Dauer des anliegenden Ansteuersignals Z1 eine Maximalstrombegrenzung
überlagert, die immer dann unabhängig von der Zeitsteuerung den Primärstrom ausschaltet,
wenn der Primärstrom den vorgegebenen Maximalwert Ip + m übersteigt. Die Maximalstrombegrenzung
schützt die Bauteile des Zündsystems und das Bordnetz vor einer Überlastung. In
Verbindung mit einem hohen Kopplungsfaktor des Zündtransformators wird durch die Ma
ximalstrombegrenzung auch der Zündfunkenstrom während der Einschaltzeit vorteilhaft be
grenzt.
Da die maximale Brenndauer in Abhängigkeit der Kurbelwellendrehzahl variiert, verändert
sich mit der Drehzahl der Kurbelwelle auch das Zeitfenster für die maximale Brenndauer.
Die maximale Brenndauer bildet zusammen mit der Ladezeit tL für den erstmaligen Funken
durchbruch die Länge des Ansteuersignals Z1. Hierdurch wird die Brenndauer der Zündkerze
variabel gehalten und an die jeweilige Motordrehzahl angepaßt. Mit dem Ende des Ansteuer
signals Z1 wird die Zeitsteuerung und die Strombegrenzung in dem Zündsteuergerät bis zum
nächsten Anliegen eines neuen Ansteuersignals unterbrochen. Hierdurch wird die Endstufe
Q1 ebenfalls ausgeschaltet, so daß ein kontrolliertes Abschalten des Zündfunkens am Ende
des Ansteuersignals Z1 erfolgt.
Um eine möglichst gute Ausnutzung des Primärstromes zu erreichen, wird ein hoher Kopp
lungsfaktor angestrebt. Durch Veränderung des primärseitigen Abschaltstromes ist es mög
lich den Funkenstrom in der Zündkerze zu steuern und somit an verschiedene Brennraumbe
dingungen im Zylinder anzupassen. Ein für die Erfindung geeigneter Zündtransformator hat
einen Kopplungsfaktor k im Bereich von 0,7 bis 0,99, ein Übersetzungsverhältnis ü größer
gleich 100 für Bordnetznennspannungen von 12 V bis 14 V, ein Übersetzungsverhältnis ü
größer gleich 50 für Bordnetznennspannungen von 42 V. Das Übersetzungsverhältnis des
Transformators ist definiert als das Produkt des Kopplungsfaktors k mit der Quadratwurzel
aus dem Verhältnis der Induktivitäten der Sekundärseite L2 zu der Primärseite L1:
ü = k√L2/L1
Durch die für Zündendstufen relativ hohen Übersetzungsverhältnisse und durch das ständige
Nachliefern von Zündenergie durch die Zeitsteuerung des Primärstromes, kann auf ein Zwi
schennetzteil und auf einen Resonanzschwingkreis verzichtet werden.
Die vorgegebenen Zeitparameter tL, taus, tein, taus2 hängen von den Betriebsbedingungen im
Brennraum des Verbrennungsmotors und von der Auslegung des Zündtransformators ab. Die
Werte sind zwar für die jeweiligen aktuellen Betriebsbedingungen des Motors fest, können
aber bei einer Änderung der Betriebsbedingungen z. B. durch eine Änderung der Motordreh
zahl der Motorlast oder der Motortemperatur durchaus andere Werte annehmen. Bei einer
primärseitigen Strombegrenzung von 20-30 A ergeben sich für ein 14 V-Bordnetz ein Para
meterbereich für die Ladedauer tL von 200 µs bis 500 µs und bei einem 42 V Bordnetz eine
Ladedauer tL von 50 µs bis 200 µs. Für die Einschaltzeit tein ergibt sich für beide Bordnetz
spannungen ein Parameterbereich von 10 µs bis 200 µs. Für die beiden Ausschaltzeiten taus
und taus2 ergibt sich ebenfalls für beide Bordnetzspannungen jeweils ein Parameterbereich
von 5 µs bis 50 µs. Der Kopplungsfaktor des Zündtransformators beträgt vorzugsweise
k = 0,95.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Mehrere integrierte Stabzünd
transformatoren werden von einem Bordnetz mit der Bordnetzspannung versorgt und jeder
Stabzündtransformator mit integrierter Zündelektronik wird von einem Motorsteuergerät wie
im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben mit einem Ansteuersignal als Zeitfenster für die
maximale Brenndauer angesteuert. Die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Zünd
elektronik, bestehend aus Zündsteuergerät 7, Halbleiterleistungsstufe 6 sowie dem für die
Primärstrommessung notwendigen Stromsensor, ist in Form eines integrierten Schaltkreises
IC jeweils in jeden Stabzündtransformator integriert. Der IC übernimmt die Strombegrenzung
und Zeitsteuerung in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrie
ben. Die Anzahl der integrierten Stabzündtransformatoren, die vom Bordnetz mit Spannung
versorgt werden, richtet sich nach der Anzahl der Verbrennungsräume im Motor und nach der
Anzahl der pro Zylinder vorgesehenen Zündkerzen.
Claims (12)
1. Zündsystem für einen Verbrennungsmotor umfassend:
eine Bordnetzspannung, mindestens eine Zündelektronik (IC, 6, 7), mindestens ein Zündtransformator (1) und mindestens eine Zündkerze (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bordnetzspannung an die Primärseite (L1) des Zündtransformators (1) angelegt ist,
während eines durch ein Ansteuersignal (Z1) vorgegebenen Zeitfensters von der Zünd elektronik (6, 7, R1, IC) für den Primärstrom (Ip) im Zündtransformator (1) eine Zeitsteue rung mit überlagerter Maximalstrombegrenzung durchgeführt wird, derart daß
zu Beginn des Zeitfensters der Funkendurchbruch an der Zündkerze (5) erzielt wird, indem der Primärstrom (Ip) nach Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes (Ip + m) für ein vorgegebenes erstes Zeitintervall (taus) ausgeschaltet wird
und danach der Primärstrom (Ip) bis zum Ende des Zeitfensters durch eine Zeitsteue rung mit überlagerter Maximalstrombegrenzung abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.
eine Bordnetzspannung, mindestens eine Zündelektronik (IC, 6, 7), mindestens ein Zündtransformator (1) und mindestens eine Zündkerze (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bordnetzspannung an die Primärseite (L1) des Zündtransformators (1) angelegt ist,
während eines durch ein Ansteuersignal (Z1) vorgegebenen Zeitfensters von der Zünd elektronik (6, 7, R1, IC) für den Primärstrom (Ip) im Zündtransformator (1) eine Zeitsteue rung mit überlagerter Maximalstrombegrenzung durchgeführt wird, derart daß
zu Beginn des Zeitfensters der Funkendurchbruch an der Zündkerze (5) erzielt wird, indem der Primärstrom (Ip) nach Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes (Ip + m) für ein vorgegebenes erstes Zeitintervall (taus) ausgeschaltet wird
und danach der Primärstrom (Ip) bis zum Ende des Zeitfensters durch eine Zeitsteue rung mit überlagerter Maximalstrombegrenzung abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird.
2. Zündsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Funkendurch
bruch bei eingeschaltetem Primärstrom ein Anteil des Primärstromes zur Aufrechterhal
tung des Funkenstromes benutzt wird und ein Anteil des Primärstromes zum Aufbau ei
ner Nachzündreserve in Form von im Zündtransformator (1) gespeicherter magnetischer
Energie benutzt wird.
3. Zündsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zündtrans
formator (1) und Zündelektronik (IC, 6, 7) eine Rückwärtssperrdiode (D1) geschaltet ist.
4. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (5)
und der Zündtransformator (1) als Stabzündtransformator ausgebildet sind.
5. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektronik
(IC), der Zündtransformator (1) und die Zündkerze (5) in einer Zündeinheit integriert
sind.
6. Zündsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektronik (6, 7, R1)
vom Stabzündtransformator getrennt ausgebildet sind.
7. Zündsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektronik
(6, 7, R1) ein Zündsteuergerät (7), eine Halbleiterleistungsstufe (6) und einen Stromsensor
(R1) enthält.
8. Zündsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtssperrdiode (D1)
zwischen dem Drainanschluß der Endstufe (Q1) der Halbleiterleistungsstufe (6) und der
Primärwicklung (L1) des Zündtransformators (1) geschaltet ist.
9. Zündsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektronik (IC) als
integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.
10. Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit
steuerung mit ausgewählten, vorgegebenen Zeitintervallen (tein, taus2) arbeitet.
11. Zündsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen Zeitin
tervalle (tein, taus2) entsprechend den im Verbrennungsmotor herrschenden Betriebsbe
dingungen ausgewählt werden.
12. Zündsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünd
transformator (1) ein Übersetzungsverhältnis ü größer als 50 hat.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10121993A DE10121993B4 (de) | 2001-05-05 | 2001-05-05 | Zündsystem für Verbrennungsmotoren |
US10/476,683 US6823841B2 (en) | 2001-05-05 | 2002-04-11 | Ignition system for internal combustion engines |
PCT/EP2002/004017 WO2002090767A1 (de) | 2001-05-05 | 2002-04-11 | Zündsystem für verbrennungsmotoren |
JP2002587804A JP2004525302A (ja) | 2001-05-05 | 2002-04-11 | 内燃機関用点火装置 |
EP02769094A EP1386074A1 (de) | 2001-05-05 | 2002-04-11 | Zündsystem für verbrennungsmotoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10121993A DE10121993B4 (de) | 2001-05-05 | 2001-05-05 | Zündsystem für Verbrennungsmotoren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10121993A1 true DE10121993A1 (de) | 2002-11-14 |
DE10121993B4 DE10121993B4 (de) | 2004-08-05 |
Family
ID=7683814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10121993A Expired - Fee Related DE10121993B4 (de) | 2001-05-05 | 2001-05-05 | Zündsystem für Verbrennungsmotoren |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6823841B2 (de) |
EP (1) | EP1386074A1 (de) |
JP (1) | JP2004525302A (de) |
DE (1) | DE10121993B4 (de) |
WO (1) | WO2002090767A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004004162A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-10-20 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Verbrennungsgröße eines Verbrennungsvorgangs |
DE102007034399A1 (de) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
DE102007034390A1 (de) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
US8985090B2 (en) | 2009-12-11 | 2015-03-24 | Continental Automotive Gmbh | Method for operating an ignition device for an internal combustion engine, and ignition device for an internal combustion engine for carrying out the method |
DE102015226402A1 (de) | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches |
DE102016115980A1 (de) | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Krohne Messtechnik Gmbh | Zündgenerator und Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Zündfunken zum Zünden von Plasmen in Mikrosystemen |
AT522630A1 (de) * | 2019-05-23 | 2020-12-15 | Grabner Instr Messtechnik Gmbh | Verfahren zur Ausbildung eines Funkens über eine Funkenstrecke und Funkengenerator |
DE102017117678B4 (de) | 2016-08-04 | 2022-06-09 | Denso Corporation | Zündsteuerungssystem |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004056844A1 (de) * | 2004-11-25 | 2006-06-01 | Daimlerchrysler Ag | Schnelle Vielfachfunkenzündung |
JP4970313B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2012-07-04 | ダイヤモンド電機株式会社 | 内燃機関用点火コイル |
AT510034B1 (de) * | 2010-08-06 | 2012-01-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Zündfunkenbrenndauerbestimmung |
KR20130121887A (ko) * | 2010-11-23 | 2013-11-06 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 내연 기관의 점화 장치 및 내연 기관의 점화 장치 작동 방법 |
WO2012107105A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Federal-Mogul Italy S.R.L. | Smart ignition coil with integrated controller |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2623865A1 (de) * | 1976-05-28 | 1977-12-08 | Bosch Gmbh Robert | Zuendanlage, insbesondere fuer brennkraftmaschinen |
DE2444242B2 (de) * | 1973-09-17 | 1978-02-23 | General Motors Corp, Detroit, Mich. (V.St.A.) | Zuendsystem fuer eine brennkraftmaschine |
EP0750112A2 (de) * | 1995-06-23 | 1996-12-27 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Gegen äussere Eingriffe gesicherte Schaltung und Maschinensteuerungssystem |
DE19841483A1 (de) * | 1997-09-11 | 1999-03-18 | Denso Corp | Zündsteuerung für einen Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung |
DE10023835A1 (de) * | 1999-05-21 | 2001-04-26 | Delphi Tech Inc | System und Verfahren zur Bereitstellung einer Mehrfachladezündung |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5426036A (en) * | 1987-05-05 | 1995-06-20 | Hoechst Aktiengesellschaft | Processes for the preparation of foreign proteins in streptomycetes |
DE4226246A1 (de) * | 1992-08-08 | 1994-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Zündanlage für Brennkraftmaschinen |
DE19700179C2 (de) * | 1997-01-04 | 1999-12-30 | Bosch Gmbh Robert | Zündsystem für einen Verbrennungsmotor |
DE19840765C2 (de) | 1998-09-07 | 2003-03-06 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und integrierte Zündeinheit für die Zündung einer Brennkraftmaschine |
JP2000337235A (ja) * | 1999-05-26 | 2000-12-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の点火制御装置 |
JP4259717B2 (ja) * | 1999-08-02 | 2009-04-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 火花点火装置 |
DE19962368C1 (de) | 1999-12-23 | 2001-09-13 | Daimler Chrysler Ag | Stabzündtransformator für Brennkraftmaschinen |
-
2001
- 2001-05-05 DE DE10121993A patent/DE10121993B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-04-11 EP EP02769094A patent/EP1386074A1/de not_active Withdrawn
- 2002-04-11 JP JP2002587804A patent/JP2004525302A/ja not_active Abandoned
- 2002-04-11 WO PCT/EP2002/004017 patent/WO2002090767A1/de not_active Application Discontinuation
- 2002-04-11 US US10/476,683 patent/US6823841B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2444242B2 (de) * | 1973-09-17 | 1978-02-23 | General Motors Corp, Detroit, Mich. (V.St.A.) | Zuendsystem fuer eine brennkraftmaschine |
DE2623865A1 (de) * | 1976-05-28 | 1977-12-08 | Bosch Gmbh Robert | Zuendanlage, insbesondere fuer brennkraftmaschinen |
EP0750112A2 (de) * | 1995-06-23 | 1996-12-27 | LUCAS INDUSTRIES public limited company | Gegen äussere Eingriffe gesicherte Schaltung und Maschinensteuerungssystem |
DE19841483A1 (de) * | 1997-09-11 | 1999-03-18 | Denso Corp | Zündsteuerung für einen Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung |
DE10023835A1 (de) * | 1999-05-21 | 2001-04-26 | Delphi Tech Inc | System und Verfahren zur Bereitstellung einer Mehrfachladezündung |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004004162A1 (de) * | 2004-01-28 | 2005-10-20 | Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Verbrennungsgröße eines Verbrennungsvorgangs |
DE102004004162B4 (de) * | 2004-01-28 | 2007-12-27 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Verbrennungsgröße eines Verbrennungsvorgangs |
DE102007034399B4 (de) | 2007-07-24 | 2019-06-19 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
DE102007034390A1 (de) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
DE102007034390B4 (de) | 2007-07-24 | 2019-05-29 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
DE102007034399A1 (de) | 2007-07-24 | 2009-01-29 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem |
US8985090B2 (en) | 2009-12-11 | 2015-03-24 | Continental Automotive Gmbh | Method for operating an ignition device for an internal combustion engine, and ignition device for an internal combustion engine for carrying out the method |
DE102015226402A1 (de) | 2015-12-22 | 2017-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Zündvorrichtung zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches |
DE102017117678B4 (de) | 2016-08-04 | 2022-06-09 | Denso Corporation | Zündsteuerungssystem |
DE102016115980A1 (de) | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Krohne Messtechnik Gmbh | Zündgenerator und Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Zündfunken zum Zünden von Plasmen in Mikrosystemen |
DE102016115980B4 (de) | 2016-08-26 | 2018-09-20 | Krohne Messtechnik Gmbh | Zündgenerator und Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Zündfunken zum Zünden von Plasmen in Mikrosystemen |
AT522630A1 (de) * | 2019-05-23 | 2020-12-15 | Grabner Instr Messtechnik Gmbh | Verfahren zur Ausbildung eines Funkens über eine Funkenstrecke und Funkengenerator |
AT522630B1 (de) * | 2019-05-23 | 2021-02-15 | Grabner Instr Messtechnik Gmbh | Verfahren zur Ausbildung eines Funkens über eine Funkenstrecke und Funkengenerator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1386074A1 (de) | 2004-02-04 |
WO2002090767A1 (de) | 2002-11-14 |
JP2004525302A (ja) | 2004-08-19 |
DE10121993B4 (de) | 2004-08-05 |
US6823841B2 (en) | 2004-11-30 |
US20040211401A1 (en) | 2004-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102009057925B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2340865C3 (de) | Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
DE69108094T2 (de) | Zündungssystem mit Zündkerze. | |
DE102013215663B4 (de) | Zündapparatur | |
EP1254313B1 (de) | Verfahren zur erzeugung einer folge von hochspannungszündfunken und hochspannungszündvorrichtung | |
DE102007000078A1 (de) | Mehrfachentladezündsteuerungsvorrichtung und Verfahren für Brennkraftmaschinen | |
EP0704097A1 (de) | Vorrichtung und ein verfahren zur ansteuerung eines elektromagnetischen verbrauchers | |
DE2705968A1 (de) | Starter- und vorschaltanordnung fuer gasentladungslampe | |
DE10121993A1 (de) | Zündsystem für Verbrennungsmotoren | |
DE3724590A1 (de) | Gleichspannungswandler | |
WO2012130649A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur verlängerung der brenndauer eines von einer zündkerze gezündeten funkens in einem verbrennungsmotor | |
DE2434574C3 (de) | Zündanordnung für Brennkraftmaschinen | |
EP0596471A2 (de) | Wechselstromzündsystem für Verbrennungskraftmaschinen mit Regelung der Zündenergie | |
DE3924985C2 (de) | ||
DE102012105797A1 (de) | Multiplex-Ansteuerschaltkreis für eine Wechselstrom-Zündanlage mit Strommodussteuerung und Fehlertoleranzerkennung | |
DE3404245A1 (de) | Hochspannungs-generatorschaltung fuer ein kraftfahrzeugzuendsystem | |
DE3931947A1 (de) | Zuendvorrichtung fuer brennkraftmaschinen | |
EP0945610A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität | |
DE3221757A1 (de) | Motorgesteuerte zuendanlage | |
DE102020211200A1 (de) | Zündvorrichtung | |
EP2104403B1 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät, Beleuchtungsgerät und Verfahren zum Betrieb dieser | |
DE60011013T2 (de) | Leistungsregelung einer leuchtstofflampe | |
EP3436687B1 (de) | Verfahren zum betreiben eines mit einem hochsetzsteller ausgestatteten zündsystems | |
DE102016115999B4 (de) | Verfahren zum Steuern einer Koronazündeinrichtung | |
DE1539228C3 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |