WO2012069358A2 - Zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2012069358A2
WO2012069358A2 PCT/EP2011/070368 EP2011070368W WO2012069358A2 WO 2012069358 A2 WO2012069358 A2 WO 2012069358A2 EP 2011070368 W EP2011070368 W EP 2011070368W WO 2012069358 A2 WO2012069358 A2 WO 2012069358A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ignition
ignition coil
switching element
primary winding
control
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/070368
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012069358A3 (de
Inventor
Sven Eisen
Stephan Bolz
Harald Schmauss
Achim Reuther
Martin GÖTZENBERGER
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Priority to US13/988,864 priority Critical patent/US9371814B2/en
Priority to KR1020137016372A priority patent/KR20130121887A/ko
Publication of WO2012069358A2 publication Critical patent/WO2012069358A2/de
Publication of WO2012069358A3 publication Critical patent/WO2012069358A3/de

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
    • 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
    • F02P1/00—Installations having electric ignition energy generated by magneto- or dynamo- electric generators without subsequent storage
    • 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
    • F02P3/0407—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means
    • F02P3/0435—Opening or closing the primary coil circuit with electronic switching means 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
    • F02P15/08—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 multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • 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
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • 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
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition

Definitions

  • controllable switching element and formed with the primary winding of the ignition coil and the control input of the switching element ⁇ connected control unit.
  • the control unit provides ei ⁇ ne adjustable supply voltage for the ignition coil and a drive signal for the switching element depending on the currents through the primary and the secondary winding of the ignition coil and the voltage between the connection point of the primary winding of the ignition coil with the switching element and the negative terminal of Supply voltage ready.
  • the method of operating this device has the following sequence: in a first phase (charging), the switching element becomes a first switch-on point due to the drive signal conductive and at the specified ignition again not ⁇ switched on,
  • the supply voltage is controlled such that the current through the secondary winding of the ignition coil corresponds approximately to a predetermined current and the current through the primary winding of the ignition coil is compared with a predetermined second threshold and at the second threshold switched by this current, the switching element to a first turn-off again non-conductive,
  • the current through the secondary winding of the ignition coil is compared with a third threshold value and falls below the third threshold by this current, the switching ⁇ element is turned on again at a third switch-on time,
  • the third and the fourth phase are ge ⁇ repeated if necessary, until a predetermined burning time is reached at a time point at which the switching element is switched end ⁇ valid non-conductive.
  • FIG. 2 A corresponding device is in Figure 1 and the zeitli ⁇ che course of the essential voltages and currents is illustrated in FIG. 2
  • the object underlying the invention is to achieve an opti ⁇ -optimized power supply.
  • an ignition device for an internal combustion engine which is formed with a transformer designed as a transformer coil, the secondary winding for connection to a spark plug, a series connected to the primary winding of the ignition coil controllable switching element and one with the primary winding of the ignition coil and the Control input of the switching element ver ⁇ connected control unit is formed, solved.
  • the Steuerein ⁇ unit is doing with a voltage converter, which provides a supply voltage for the ignition coil at its output and is connectable to a motor vehicle electrical system, with a controllable switch over the supply voltage depending on a control signal with either positive or negative polarity to the series circuit the primary winding of the ignition coil and the switching element (IGBT) can be applied, and with a control circuit which generates the control signal depending on the phase of the ignition ge ⁇ forms.
  • a voltage converter which provides a supply voltage for the ignition coil at its output and is connectable to a motor vehicle electrical system
  • a controllable switch over the supply voltage depending on a control signal with either positive or negative polarity to the series circuit the primary winding of the ignition coil and the switching element (IGBT) can be applied
  • IGBT switching element
  • the object is also achieved by an ignition device for an internal combustion engine according to claim 2 or claim 3.
  • An advantageous development is specified in the dependent claim 4.
  • the ignition device according to the invention is thus formed with a designed as a transformer ignition coil whose secondary winding is designed for connection to a spark plug, with a first controllable switching element which connects a first terminal of the primary winding of the ignition coil to a reference potential, with a second controllable switching element, the one second terminal of the primary winding of the ignition coil to the reference potential, with a controllable switch, via which a supply voltage can be applied depending on control signals either to the first or the second terminal of the primary winding of the ignition coil, and with one of the control inputs of the first and the second switching element and the switch associated control unit, which is connected to a vehicle electrical system voltage
  • the supply voltage is instead connected via the controllable switch directly to a center tap of the primary winding of the ignition coil.
  • the polarity can be carried out electronically as a function of predetermined parameters.
  • a fast electronic polarity switch combines the benefits of a secure one
  • the object is also achieved by a method for operating an ignition device for an internal combustion engine ge ⁇ solves according to claim 5.
  • An advantageous further ⁇ education is specified in the dependent claim 6.
  • FIG. 1 is a block diagram of an ignition device according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a switch
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN ignition device and 5 shows a third embodiment of an inventive ignition device.
  • the ignition device according to the invention shown in FIG. 1 comprises egg ⁇ ne controllable designed as voltage converter supply voltage source DC / DC for supplying one or more coils ZS with an optionally variable supply voltage Vsupply. It is supplied from the vehicle electrical system voltage V_bat of currently about 12V. It supplies one or more ignition coils ZS, advantageously no more blocking diode is needed. Conventional spark plugs ZK can be used, which are connected to the secondary winding of the ignition coil ZS. The primary winding of the ignition coil ZS is connected in series with a switching element, usually designed as an IGBT, for switching the ignition coil ZS. Devices are provided for detecting the primary voltage and the primary and secondary currents.
  • a control unit SE generated in dependence on the detected operating variables by means of the voltage converter DC / DC, the changed ⁇ Variable-supply voltage Vsupply and the drive signal for the switching element IGBT Control IGBT.
  • the control unit SE is in turn controlled by a (not shown) microcontroller, which specifies the ignition timing per ignition coil in real time via separate timing inputs. Via another interface - such as the geb syndromech ⁇ Liche SPI (Serial Peripheral Interface) - can be exchanged data Zvi ⁇ rule the microcontroller and the control unit SE.
  • a microcontroller which specifies the ignition timing per ignition coil in real time via separate timing inputs.
  • a another interface - such as the geb syndromech ⁇ Liche SPI (Serial Peripheral Interface) - can be exchanged data Zvi ⁇ rule the microcontroller and the control unit SE.
  • the voltage converter DC / DC generates a supply voltage Vsupply from the 12V onboard power supply V_bat.
  • the value of this supply voltage Vsupply can be determined by means of the control signal nals V_Control at the control input Ctrl the voltage converter DC / DC in a range of, for example, 2 to 30V highly dy ⁇ namically be controlled.
  • the voltage converter DC / DC can deliver the required charging current for the respective activated ignition coil ZS.
  • the ignition coil ZS As the ignition coil ZS, a common type having a gear ratio of e.g. 1:80 serve, but can be dispensed with the necessary today in conventional ignition systems blocking diode. Depending on the number of cylinders of the gasoline engine used, e.g. 3 to 8 ignition coils required. Due to the method according to the invention, however, it is possible to use an ignition coil with much lower maximum storage energy.
  • spark plug ZK can serve a common type. Their exact design is determined by the use in the engine.
  • a switching element IGBT As a switching element IGBT, a common type with an internal voltage limitation of, for example, 400V can also be used. Depending on the required charging current its required current carrying capacity can be reduced to but ⁇ .
  • the signal V_Prim maps the primary voltage of the ignition coil ZS of up to 400V, which is reduced by means of a voltage divider comprising resistors R1 and R2, to a value range of, for example, 5V which can be used for the control unit SE.
  • the value of the voltage division is 1:80 in the example mentioned.
  • the voltage divider Rl, R2 is arranged between the connection point of the primary winding of the ignition coil ZS and the switching element IGBT and the ground terminal 0.
  • a resistor R3 is connected in series with the primary winding and the switching element IGBT. By the reflection ⁇ stand R3 charging current flowing generates a current voltage representing I_Prim.
  • a resistor R4 is connected in series with the secondary winding of the ignition coil ZS.
  • the current flowing through this resistor R4 secondary current generated the most resistance ⁇ stood R4 voltage drop I_Sec.
  • the control unit SE comprises the voltage converter DC / DC and a control circuit Control. This captures the signals
  • V_Prim, I_Prim and I_Sec compares them by means of voltage comparators with threshold values or setpoints VI ... V5.
  • the control unit SE triggers an ignition process, wherein the burning time and arc current are regulated.
  • the supply voltage Vsupply is controlled via the control signal V_Control, or the switching element IGBT is switched on and off via the control signal IGBT_Control.
  • V_Control the control signal
  • IGBT_Control the switching element IGBT
  • control circuit Control is connected to the microcontroller via an SPI interface.
  • the microcontroller can transmit specifications for charging current, burning time, fuel flow, but also specifications for the design of a multiple spark ignition.
  • the controller can transmit status and diagnostic information to the microcontroller.
  • a switch U is provided in the control unit SE, via which the supply voltage Vsupply of the voltage converter DC / DC with positive or nega ⁇ tive polarity to the series circuit of the primary winding of the ignition coil ZS and the switching element IGBT and possibly the
  • Resistor R3 can be placed.
  • the switch U via a control signal U_Control, which is generated by the control circuit Control, controllable.
  • U_Control which is generated by the control circuit Control, controllable.
  • the supply voltage Vsupply is applied with negative polarity at the beginning of an ignition, so when charging the ignition coil, so that the positive Poten ⁇ tial the supply voltage Vsupply applied to the ignition of the spark plug ZK and thus is at vehicle ground potential. This results in breakthrough at a lower breakdown voltage.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a changeover switch U is shown in FIG. This is in particular formed with four switches Sl to S4 on by a corresponding control to the control signal U_Control the versor ⁇ supply voltage Vsupply and the ground potential GND on a first output a second output AI or A2 can be switched either.
  • the input for the positive supply potential via a Vsupply ers ⁇ th switch Sl to the first output AI and via a fourth switch S4 to the second output A2 is connected in the embodiment.
  • the input for the reference potential GND is the Supply voltage Vsupply connected via a third switch S3 to the first output AI and via a second switch S2 to the second output A2.
  • a second implementation for reversing the polarity of the primary voltage is the use of a bridge arrangement according to FIG. 4.
  • an ignition transformer Tri which usually has an iron core, secondary side connected to ground and the center electrode of a spark plug ZK1. The outer electrode of the spark plug is connected to ground.
  • the transmission ratio of primary to secondary number of turns of the ignition transformer Zrl is typically 1:70 to 1: 100.
  • a first terminal AI of the primary winding of the ignition transformer Tri is connected via a first controllable as a transistor Tl ⁇ tes switching element with reference potential - in the game ⁇ the ground terminal - and a second, also designed as a transistor switch T2 ⁇ a switch ⁇ 1 ⁇ , T2 ⁇ connected to the supply voltage Bat.
  • a second terminal A2 of the primary winding of the ignition transformer Tri is connected via a second formed as a transistor T2 controllable switching element also to the reference potential and via a first, also designed as a transistor switch Tl ⁇ of the switch with the supply voltage Bat.
  • the Leis ⁇ tung transistors inverse diodes commonly used for such circuits are the switches Tl ⁇ and T2 ⁇ diodes Dl and D2 polarity such maral ⁇ tet in series that, when locked switches no current flow from the primary winding of the ignition transformer Tri back into the encryption supply voltage source is possible.
  • the diodes could also be connected between the terminals AI, A2 of the primary winding. tion of the ignition transformer Tri and the controllable switching ⁇ elements Tl, T2 be arranged.
  • the supply voltage Bat can be obtained, for example, by means of a DC / DC converter from the battery voltage of the motor vehicle battery.
  • Control unit SE simultaneously turned on, so that a current flow from the also provided by the control unit SE supply voltage Bat via the first transistor Tl 'of the switch, the diode Dl, the primary winding and the first switching element Tl builds up to ground.
  • the transistors T2 and T2 ' are now controlled via the control signal Ignition- by the control unit SE, so that now a current path from the supply voltage source Bat via the second Tran ⁇ sistor T2' of the switch U, the diode D2, the Primary Wick ⁇ development and the second switching element T2 to ground arises. Since the current now flows in the reverse direction through the primary winding, the polarities of current and voltage to turn on the secondary side of the Zündüber ⁇ Trages TRI. The first controllable switching element Tl and the first transistor Tl 'of the switch remain switched off. Another realization possibility of FIG.
  • FIG. 5 is to provide the primary winding of the ignition transformer Tri with egg ⁇ ner center tap A3, which is then connected to the supply voltage Bat.
  • Each end of the primary winding can - as in the implementation of FIG. 4 - be switched to ground with its own controllable switching element Tl, T2.
  • the first switching element Tl is controlled via a signal ignition +.
  • the resulting current path results from the supply ⁇ voltage Bat, which can also be provided by the control unit SE, as shown in Fig. 4, over the lower part of the primary winding, through the diode Dl and formed as a transistor Tl first Switching element to ground.
  • the diode D2 prevents an unwanted current path through the second switching element, which is likewise designed as a transistor T2, to ground.
  • the second switching element T2 is now controlled via the ignition signal from the control unit SE.
  • the resulting current path follows the supply voltage Bat over the upper part of the primary winding, through the diode D2 and the second shawl Tele ⁇ ment T2 to ground.
  • the diode D1 prevents an unwanted current path through the first switching element T1 to ground.

Landscapes

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

Abstract

Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einer als Transformator ausgebil- deten Zündspule (ZS), deren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze (ZK) ausgebildet ist, einem in Serie zur Primärwicklung der Zündspule (ZS) geschalteten ansteuerbaren Schaltelement (IGBT) und einer mit der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Steuereingang des Schaltelements (IGBT) verbundenen Steuereinheit (SE) gebildet ist. Dabei ist die Steuereinheit (SE) mit einem Spannungswandler (DC/DC), der an seinem Ausgang (Vout) eine Versorgungsspannung (Vsupply) für die Zündspule (ZS) bereitstellt und mit einer Kraftfahrzeugbordnetzspannung (V_bat) verbindbar ist, mit einem steuerbaren Umschalter (U), über den die Versorgungsspannung (Vsupply) abhängig von einem Steuersignal (U_control) entweder mit positiver oder negativer Polarität an die Serienschaltung aus der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Schaltelement (IGBT) anlegbar ist, und mit einer Steuerschaltung (Control), die das Steuersignal abhängig von der Phase des Zündvorgangs erzeugt,gebildet.

Description

Beschreibung
Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Ver¬ fahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
Serien-Zündanlagen in heutigen als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen arbeiten seit vielen Jahrzehnten nach dem einfachen und zuverlässigen Prinzip der Spulenentla dung, d.h. eine als Transformator ausgelegte Zündspule wird auf der Primärseite entsprechend ihrer Induktivität aus der Bordnetzspannung teilweise bis in ihren Sättigungsbereich ge laden. Zum Zündzeitpunkt wird mittels einer elektronischen Schaltung, z.B. durch einen Zündungs-IGBT (Insulated Gate Bi polar Transistor), die Aufladung unterbrochen. Auf der Sekun därseite baut sich dadurch eine Spannung von z.B. 5kV bis 35kV auf, die im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine im Funkenspalt der Zündkerze zu einem Überschlag führt. An¬ schließend baut sich die in der Spule gespeicherte Energie i: Zündplasma ab.
Im Zuge der voranschreitenden Motorenentwicklung müssen Verbrauchseinsparungen und Emissionen realisiert werden, die in den letzten Jahren konsequent zu einer steigenden Mehrbelastung des Zündsystems geführt haben und künftig noch weiter führen werden. Beispiele hierfür sind z.B. die Schichtverbrennung, bei der flüssige Kraftstoffbestandteile mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten die Funkenentladung behindern und zahlreiche Funkenneubildungen erzwingen. Auch steigende Brennraumdrücke zur Verbesserung des Motorwirkungsgrades er¬ höhen den Durchbruchwiderstand im Funkenspalt und erzwingen einen Anstieg der Durchbruchspannung, die auch Einfluss auf den Zündkerzenverschleiß besitzt. Letzteres wird bei künfti¬ gen hoch aufgeladenen Motorgenerationen zu sekundärseitigen Spannungsanstiegen weit jenseits der 35kV führen. Sowohl die steigenden Durchbruchspannungen als auch die intensiver werdenden Strömungszustände an der Zündkerze verkürzen tendenziell die Brenndauer des Funkens, da immer größere Anteile der in der Spule gespeicherten Energie zum Funkenaufbau und - erhalt bereit gestellt werden müssen. Ein viel versprechender Trend in der Entwicklung neuer Brennverfahren ist der Einsatz von Mehrfachfunken, wobei die Spulenenergie in kurzen Intervallen effizient an das Gemisch übertragen wird, was die Ent¬ flammungssicherheit erhöht.
In der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 10 2009 057 925.7 ist ein innovatives Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und eine inno¬ vative Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Danach ist eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule, einer mit der Sekundärwicklung der Zündspule verbundenen Zündkerze, einem in Serie zur Primärwicklung der Zündspule geschalteten
ansteuerbaren Schaltelement und einer mit der Primärwicklung der Zündspule und dem Steuereingang des Schaltelements ver¬ bundenen Steuereinheit gebildet. Die Steuereinheit stellt ei¬ ne einstellbare Versorgungsspannung für die Zündspule und ein Ansteuersignal für das Schaltelement abhängig von den Strömen durch die Primär- und die Sekundärwicklung der Zündspule und der Spannung zwischen dem Verbindungspunkt der Primärwicklung der Zündspule mit dem Schaltelement und dem negativen An- schluss der Versorgungsspannung bereit. Das Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung hat dabei folgenden Ablauf: in einer ersten Phase (Aufladung) wird das Schaltelement durch das Ansteuersignal zu einem ersten EinschaltZeitpunkt leitend und zum vorgegebenen Zündzeitpunkt wieder nicht¬ leitend geschaltet,
in einer sich anschließenden zweiten Phase (Durchbruch) wird die Primärspannung oder eine davon abgeleitete Spannung mit einem ersten Schwellwert verglichen und bei Unterschreiten des ersten Schwellwerts durch diese Spannung das Schaltele¬ ment zu einem zweiten EinschaltZeitpunkt wieder leitend ge¬ schaltet,
in einer sich daran anschließenden dritten Phase (Bogen) wird die Versorgungsspannung derart geregelt, dass der Strom durch die Sekundärwicklung der Zündspule etwa einem vorgegebenen Strom entspricht und der Strom durch die Primärwicklung der Zündspule wird mit einem vorgegebenem zweiten Schwellwert verglichen und bei Überschreiten des zweiten Schwellwerts durch diesen Strom das Schaltelement zu einem ersten Abschaltzeitpunkt wieder nicht-leitend geschaltet,
in einer sich daran anschließenden vierten Phase (Durchbruch) wird der Strom durch die Sekundärwicklung der Zündspule mit einem dritten Schwellwert verglichen und bei Unterschreiten des dritten Schwellwerts durch diesen Strom wird das Schalt¬ element zu einem dritten EinschaltZeitpunkt wieder leitend geschaltet,
daran anschließend werden die dritte und die vierte Phase ge¬ gebenenfalls wiederholt, bis eine vorgegebene Brenndauer zu einem Zeitpunkt erreicht ist, zu dem das Schaltelement end¬ gültig nicht-leitend geschaltet wird.
Eine entsprechende Vorrichtung ist in Figur 1 und der zeitli¬ che Verlauf der wesentlichen Spannungen und Ströme ist in Fi- gur 2 dargestellt.
Ein Problem auch solcher Zündvorrichtungen ist jedoch bei hoch aufgeladenen Motoren die zur ersten Zündung benötigte hohe Durchbruchspannung . Es ist dabei bekannt, dass die Durchbruchspannung bei negativer Polarität, wenn also das positive Potential der Versorgungsspannung am Zündhaken der Zündkerze anliegt, geringer ist. Andererseits kann unter Um¬ ständen die Entflammung des Gemischs im Brennraum bei positiver Polarität verbessert werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine opti¬ mierte Energiezufuhr zu erreichen.
Die Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 durch eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule, deren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze ausgebildet ist, einem in Serie zur Primärwicklung der Zündspule geschalteten ansteuerbaren Schaltelement und einer mit der Primärwicklung der Zündspule und dem Steuereingang des Schaltelements ver¬ bundenen Steuereinheit gebildet ist, gelöst. Die Steuerein¬ heit ist dabei mit einem Spannungswandler, der an seinem Ausgang eine Versorgungsspannung für die Zündspule bereitstellt und mit einer Kraftfahrzeugbordnetzspannung verbindbar ist, mit einem steuerbaren Umschalter, über den die Versorgungsspannung abhängig von einem Steuersignal entweder mit positiver oder negativer Polarität an die Serienschaltung aus der Primärwicklung der Zündspule und dem Schaltelement (IGBT) anlegbar ist, und mit einer Steuerschaltung, die das Steuersignal abhängig von der Phase des Zündvorgangs erzeugt, ge¬ bildet .
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch 4 angegeben . Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ist demnach gebildet mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule, deren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze ausgebildet ist, mit einem ersten steuerbaren Schaltelement, das einen ersten Anschluss der Primärwicklung der Zündspule mit einem Bezugspotential verbindet, mit einem zweiten steuerbaren Schaltelement, das einen zweiten Anschluss der Primärwicklung der Zündspule mit dem Bezugspotential verbindet, mit einem steuerbaren Umschalter, über den eine Versorgungsspannung abhängig von Steuersignalen entweder an den ersten oder den zweiten Anschluss der Primärwicklung der Zündspule anlegbar ist, und mit einer mit den Steuereingängen des ersten und des zweiten Schaltelements und dem Umschalter verbundenen Steuereinheit, die mit einer Kraftfahrzeugbordnetzspannung
verbindbar ist und an einem ersten Ausgang die Versorgungsspannung für die Zündspule bereitstellt, und die die Steuer¬ signale für die steuerbaren Schaltelemente und den Umschalter abhängig von der Phase eines Zündvorgangs erzeugt.
Alternativ ist die Versorgungsspannung statt über den steuerbaren Umschalter direkt mit einem Mittenabgriff der Primärwicklung der Zündspule verbunden.
Durch diese erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann die Polarität elektronisch abhängig von vorgegebenen Parametern vorgenommen werden. Eine schnelle elektronische Umschaltung der Polarität verbindet die Vorteile einer sicheren
Gemischentflammung im geschichteten Motorbetrieb (pos. Polarität) mit der verschleißreduzierenden "Standardentflammung" im homogenen Motorbetrieb (neg. Polarität) . Zyklusaufgelöst kann so die Polarität der an der Zündkerze anliegenden Spannung bei laufendem Motor dem Bedarf des jeweiligen Betriebszustandes angepasst werden. Zudem ist bei alternierender Polarität mit einer Verschlei߬ reduktion der Elektroden zu rechnen, da das heißere, verschleißintensivere Ende des Plasmastranges wechselweise die innere und äußere (n) Elektrode (n) beansprucht. Dieser Effekt allein kann die Standzeit der Zündkerze verbessern. Die Um- schaltbarkeit der Polung von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel er¬ möglicht die beschriebenen Vorteile beider Zündungsvarianten, die bisher ausschließlich getrennt, d.h. entweder als positiv oder aber als negativ polares System im Motor eingesetzt oder verbaut wurden.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine ge¬ löst gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Eine vorteilhafte Weiter¬ bildung ist im Unteranspruch 6 angegeben.
Durch die Erfindung kann also von beiden oben genannten Vorteilen Gebrauch gemacht werden, indem zunächst die Versorgungsspannung mit negativer Polarität angelegt wird, um eine geringere Durchbruchspannung zur erhalten und anschließend die Möglichkeit zu haben, die Polarität zu drehen, um eine bessere Entflammbarkeit zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das die zeitlichen Zusammenhänge in Verbindung mit den Schwellwerten verdeutlicht und
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Umschalters,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsge¬ mäßen Zündvorrichtung und Fig. 5 eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsge- mäßen Zündvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung gemäß Fig. 1 umfasst ei¬ ne steuerbare, als Spannungswandler ausgebildete Versorgungs- spannungsquelle DC/DC zur Versorgung einer oder mehrerer Zündspulen ZS mit einer gegebenenfalls veränderbaren Versorgungsspannung Vsupply. Sie wird aus der Bordnetzspannung V_bat von derzeit etwa 12V versorgt. Sie versorgt eine oder mehrere Zündspulen ZS, wobei in vorteilhafter Weise keine Sperrdiode mehr nötig ist. Es können gebräuchliche Zündkerzen ZK verwendet werden, die mit der Sekundärwicklung der Zündspule ZS verbunden werden. Die Primärwicklung der Zündspule ZS ist mit einem meist als IGBT ausgebildeten Schaltelement zum Schalten der Zündspule ZS in Serie geschaltet. Es sind Vorrichtungen zum Erfassen der Primärspannung und des Primär- sowie des Sekundärstroms vorgesehen.
Eine Steuereinheit SE erzeugt abhängig von den erfassten Be- triebsgrößen mittels des Spannungswandlers DC/DC die verän¬ derbare Versorgungsspannung Vsupply sowie das Ansteuersignal IGBT Control für das Schaltelement IGBT.
Die Steuereinheit SE wird wiederum von einem (nicht darge- stellten) Mikrokontroller gesteuert, welcher über gesonderte Timing-Eingänge in Echtzeit den Zündzeitpunkt je Zündspule vorgibt. Über eine weitere Schnittstelle - etwa das gebräuch¬ liche SPI (Serial Peripheral Interface) - können Daten zwi¬ schen dem Mikrokontroller und der Steuereinheit SE ausge- tauscht werden.
Der Spannungswandler DC/DC erzeugt aus der 12V Bordnetzversorgung V_bat eine Versorgungsspannung Vsupply. Der Wert dieser Versorgungsspannung Vsupply kann mittels des Steuersig- nals V_Control am Steuereingang Ctrl des Spannungswandlers DC/DC in einem Bereich von beispielsweise 2 bis 30V hoch dy¬ namisch steuerbar sein. Der Spannungswandler DC/DC kann dabei den erforderlichen Ladestrom für die jeweils aktivierte Zündspule ZS liefern.
Als Zündspule ZS kann ein gebräuchlicher Typ mit einem Übersetzungsverhältnis von z.B. 1:80 dienen, wobei jedoch auf die bei heute gebräuchlichen Zündsystemen notwendige Sperrdiode verzichtet werden kann. Abhängig von der Anzahl der Zylinder des verwendeten Ottomotors sind z.B. 3 bis 8 Zündspulen erforderlich. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es jedoch möglich, eine Zündspule mit wesentlich geringerer maximaler Speicherenergie zu verwenden.
Als Zündkerze ZK kann ein gebräuchlicher Typ dienen. Ihre genaue Ausgestaltung wird vom Einsatz im Motor bestimmt.
Als Schaltelement IGBT kann ebenfalls ein gebräuchlicher Typ mit einer internen Spannungsbegrenzung von beispielsweise 400V verwendet werden. Abhängig vom benötigten Ladestrom kann seine erforderliche Stromtragfähigkeit jedoch verringert wer¬ den .
Das Signal V_Prim bildet die mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen Rl und R2 untersetzte Primärspannung der Zündspule ZS von bis zu 400V auf einen für die Steuereinheit SE nutzbaren Wertebereich von z.B. 5V ab. Der Wert der Spannungsteilung beträgt im genannten Beispiel 1:80. Der Spannungsteiler Rl, R2 ist zwischen dem Verbindungspunkt der Primärwicklung der Zündspule ZS und dem Schaltelement IGBT und dem Masseanschluss 0 angeordnet. Zur Messung des Stromes durch die Primärwicklung des Zündspule ZS ist ein Widerstand R3 in Serie mit der Primärwicklung und dem Schaltelement IGBT geschaltet. Der durch den Wider¬ stand R3 fließende Ladestrom erzeugt eine den Strom repräsentierende Spannung I_Prim.
In gleicher Weise ist mit der Sekundärwicklung der Zündspule ZS ein Widerstand R4 in Reihe geschaltet. Der durch diesen Widerstand R4 fließende Sekundärstrom erzeugt die am Wider¬ stand R4 abfallende Spannung I_Sec.
Die Steuereinheit SE umfasst den Spannungswandler DC/DC und eine Steuerschaltung Control. Diese erfasst die Signale
V_Prim, I_Prim und I_Sec und vergleicht sie mittels Span- nungsvergleichern mit Schwell- bzw. Sollwerten VI ... V5.
Zu einem Zeitpunkt, der durch das Eingangssignal Timing vom Mikrokontroller vorgegeben wird, löst die Steuereinheit SE einen Zündvorgang aus, wobei Brenndauer und Bogenstrom geregelt werden. Dazu wird über das Steuersignal V_Control die Versorgungsspannung Vsupply gesteuert, bzw. über das An- steuersignal IGBT_Control das Schaltelement IGBT ein- und ausgeschaltet. Bei Ottomotoren mit mehreren Zylindern sind entsprechend mehrere Timing-Eingänge und mehrere IGBT_Control Ausgänge vorzusehen.
Des Weiteren ist die Steuerschaltung Control über eine SPI- Schnittstelle mit dem Mikrokontroller verbunden. Hiermit kann der Mikrokontroller Vorgaben für Ladestrom, Brenndauer, Brennstrom übertragen, aber auch Vorgaben für die Ausgestaltung einer Mehrfachfunkenzündung. In Gegenrichtung kann die Steuerung Status- und Diagnoseinformationen an den Mikrokontroller übertragen. In erfindungsgemäßer Weise ist ein Umschalter U in der Steuereinheit SE vorgesehen, über den die Versorgungsspannung Vsupply des Spannungswandlers DC/DC mit positiver oder nega¬ tiver Polarität an die Serienschaltung aus der Primärwicklung der Zündspule ZS und dem Schaltelement IGBT sowie ggf. dem
Widerstand R3 gelegt werden kann. Hierzu ist der Umschalter U über ein Steuersignal U_Control, das von der Steuerschaltung Control erzeugt wird, ansteuerbar. In bevorzugter Weise wird bei Beginn eines Zündvorgangs, also beim Aufladen der Zündspule die Versorgungsspannung Vsupply mit negativer Polarität angelegt, so dass das positive Poten¬ tial der Versorgungsspannung Vsupply am Zündhaken der Zündkerze ZK anliegt und damit auf Fahrzeugmassepotential liegt. Hierdurch erfolgt der Durchbruch bei einer geringeren Durch- bruchspannung . Nach dem Durchbruch, welchen die Steuerschaltung Control durch Auswertung der ihr zugeführten Spannung U_Prim und der Ströme I_Prim und I_Sec durch die Wicklungen der Zündspule ZS erkennt, kann die Polarität mittels des Steuersignals U_Control umgedreht werden, so dass eine besse¬ re Entflammbarkeit des Gemischs in der Brennkammer möglich wird .
Ein Ausführungsbeispiel für einen Umschalter U ist in der Fi- gur 3 dargestellt. Dieser ist insbesondere mit vier Schaltern Sl bis S4 gebildet, über die durch entsprechende Ansteuerung aufgrund des Steuersignals U_Control entweder die Versor¬ gungsspannung Vsupply und das Massepotential GND auf einen ersten Ausgang AI oder einen zweiten Ausgang A2 geschaltet werden können. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel der Eingang für das positive Versorgungspotential Vsupply über einen ers¬ ten Schalter Sl mit dem ersten Ausgang AI und über einen vierten Schalter S4 mit dem zweiten Ausgang A2 verbunden. Entsprechend ist der Eingang für das Bezugspotential GND der Versorgungsspannung Vsupply über einen dritten Schalter S3 mit dem ersten Ausgang AI und über einen zweiten Schalter S2 mit dem zweiten Ausgang A2 verbunden.
Eine zweite Realisierung zur Umpolung der Primärspannung besteht in der Verwendung einer Brückenanordnung gemäß Fig. 4.
Dort ist ein Zündtransformator Tri, der meist einen Eisenkern hat, sekundärseitig mit Masse und der Mittelelektrode einer Zündkerze ZK1 verbunden. Die Außenelektrode der Zündkerze ist mit Masse verbunden. Das Übersetzungsverhältnis von primärer zu sekundärer Windungszahl des Zündtransformators Zrl liegt bei typisch 1:70 bis 1:100.
Ein erster Anschluss AI der Primärwicklung des Zündtransformators Tri ist über ein erstes als Transistor Tl ausgebilde¬ tes steuerbares Schaltelement mit Bezugspotential - im Bei¬ spiel der Masseanschluss - und über einen zweiten, ebenfalls als Transistor ausgebildeten Schalter T2 λ eines Umschalters Τ1λ, T2 λ mit der Versorgungsspannung Bat verbunden. Ein zweiter Anschluss A2 der Primärwicklung des Zündtransformators Tri ist über ein zweites als Transistor T2 ausgebildetes steuerbares Schaltelement ebenfalls mit dem Bezugspotential und über einen ersten, ebenfalls als Transistor ausgebildeten Schalter Tl λ des Umschalters mit der Versorgungsspannung Bat verbunden .
Da die für solche Schaltungen üblicherweise verwendeten Leis¬ tungstransistoren Inversdioden aufweisen, sind den Schaltern Tl λ und T2 λ Dioden Dl und D2 derart gepolt in Serie geschal¬ tet, dass bei gesperrten Schaltern kein Stromfluss von der Primärwicklung des Zündtransformators Tri zurück in die Ver- sorgungsspannungsquelle möglich ist. Alternativ könnten die Dioden auch zwischen den Anschlüssen AI, A2 der Primärwick- lung des Zündtransformators Tri und den steuerbaren Schalt¬ elementen Tl, T2 angeordnet sein.
Die Versorgungsspannung Bat kann beispielsweise mittels eines DC/DC-Wandlers aus der Batteriespannung der Kraftfahrzeugbat- terie gewonnen werden.
Zur Aufladung des Zündtransformators Tri beim Betrieb mit po¬ sitiver Mittelelektrode der Zündkerze ZK1 werden die Transis- toren Tl und Tl' durch ein Steuersignal Zündung+ von einer
Steuereinheit SE gleichzeitig eingeschaltet, so dass sich ein Stromfluss aus der ebenfalls von der Steuereinheit SE zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung Bat über den ersten Transistor Tl' des Umschalters, die Diode Dl , die Primär- wicklung und das erste Schaltelement Tl nach Masse aufbaut.
Wird nun das erste Schaltelement Tl ausgeschaltet, steigt zu¬ nächst die Spannung an seinem Kollektor bis zur Zenerspannung an, die Diode D2 verhindert dabei einen ungewollten Strompfad über die Inversdiode des zweiten Transistors T2 ' des Umschal- ters zur Versorgungspannungsquelle Bat. Das zweite steuerbare Schaltelement T2 und der zweite Transistor T2 ' des Umschal¬ ters bleiben zunächst ausgeschaltet.
Zum Betrieb mit negativer Mittelelektrode werden nun die Transistoren T2 und T2 ' über das Steuersignal Zündung- von der Steuereinheit SE angesteuert, so dass nun ein Strompfad von der Versorgungspannungsquelle Bat über den zweiten Tran¬ sistor T2 ' des Umschalters U, die Diode D2, die Primärwick¬ lung und das zweite Schaltelement T2 nach Masse entsteht. Da der Strom nun in umgekehrter Richtung durch die Primärwicklung fließt, drehen sich auf der Sekundärseite des Zündüber¬ trages TRI die Polaritäten von Strom und Spannung um. Das erste steuerbare Schaltelement Tl und der erste Transistor Tl' des Umschalters bleiben dabei ausgeschaltet. Eine weitere Realisierungsmöglichkeit besteht gemäß Fig. 5 darin, die Primärwicklung des Zündtransformators Tri mit ei¬ ner Mittenanzapfung A3 zu versehen, die dann mit der Versorgungsspannung Bat verbunden wird. Jedes Ende der Primärwicklung kann dabei - wie in der Realisierung gemäß Fig. 4 - mit einem eigenen steuerbaren Schaltelement Tl, T2 nach Masse geschaltet werden.
Zum Betrieb mit positiver Mittelelektrode wird das erste Schaltelement Tl über ein Signal Zündung+ angesteuert. Der dabei entstehende Strompfad ergibt sich von der Versorgungs¬ spannung Bat, die ebenfalls von der Steuereinheit SE, wie in Fig. 4, zur Verfügung gestellt werden kann, über den unteren Teil der Primärwicklung, durch die Diode Dl und das als Transistor Tl ausgebildete erste Schaltelement nach Masse. Die Diode D2 verhindert beim Ausschalten des Transistors Tl einen ungewollten Strompfad durch das ebenfalls als Transistor T2 ausgebildete zweite Schaltelement nach Masse.
Zum Betrieb mit negativer Mittelelektrode wird nun das zweite Schaltelement T2 über das Signal Zündung- von der Steuereinheit SE angesteuert. Der dabei entstehende Strompfad ergibt sich von der Versorgungspannung Bat über den oberen Teil der Primärwicklung, durch die Diode D2 und das zweite Schaltele¬ ment T2 nach Masse. Die Diode Dl verhindert beim Ausschalten des zweiten Schaltelements T2 einen ungewollten Strompfad durch das erste Schaltelement Tl nach Masse.
Da der Primärstrom nun in umgekehrter Richtung fließt als zuvor, drehen sich auf der Sekundärseite die Polaritäten von Strom und Spannung in gewünschter Weise um. Die vorgestellten Schaltungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung des Verfahrens und erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Selbstverständlich sind auch andere Ausge¬ staltungen zur Polaritätsumkehr von Sekundärstrom und - Spannung vorstellbar.

Claims

Patentansprüche
1. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule (ZS), de- ren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze (ZK) ausgebildet ist,
einem in Serie zur Primärwicklung der Zündspule (ZS) geschalteten ansteuerbaren Schaltelement (IGBT) und
einer mit der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Steu- ereingang des Schaltelements (IGBT) verbundenen Steuereinheit (SE) gebildet ist, wobei die Steuereinheit (SE)
mit einem Spannungswandler (DC/DC) gebildet ist, der an sei¬ nem Ausgang (Vout) eine Versorgungsspannung (Vsupply) für die Zündspule (ZS) bereitstellt und mit einer Kraftfahrzeugbord- netzspannung (V_bat) verbindbar ist,
mit einem steuerbaren Umschalter (U) gebildet ist, über den die Versorgungsspannung (Vsupply) abhängig von einem Steuersignal (U_control) entweder mit positiver oder negativer Polarität an die Serienschaltung aus der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Schaltelement (IGBT) anlegbar ist, und mit einer Steuerschaltung (Control) gebildet ist, die das Steuersignal abhängig von der Phase des Zündvorgangs erzeugt.
2. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die gebildet ist
mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule (ZS), deren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze (ZK) ausgebildet ist,
mit einem ersten steuerbaren Schaltelement (Tl), das einen ersten Anschluss (AI) der Primärwicklung der Zündspule (ZS) mit einem Bezugspotential (GND) verbindet, und mit einem zweiten steuerbaren Schaltelement (T2), das einen zweiten An- schluss (A2) der Primärwicklung der Zündspule (ZS) mit dem Bezugspotential (GND) verbindet,
mit einem steuerbaren Umschalter (Tl Τ2λ), über den eine Versorgungsspannung (Bat) abhängig von Steuersignalen (Zün- dung+, Zündung-) entweder an den ersten (AI) oder den zweiten (A2) Anschluss der Primärwicklung der Zündspule (ZS) anlegbar ist,
und mit einer mit den Steuereingängen des ersten und des zweiten Schaltelements (Tl, T2) und dem Umschalter (Τ1λ, Τ2λ) verbundenen Steuereinheit (SE) , die mit einer Kraftfahrzeug- bordnetzspannung verbindbar ist und an einem ersten Ausgang die Versorgungsspannung (Bat) für die Zündspule (ZS) bereit¬ stellt, und die die Steuersignale (Zündung+, Zündung-) für die steuerbaren Schaltelemente (Tl, T2) und den Umschalter (Τ1λ, Τ2λ) abhängig von der Phase eines Zündvorgangs erzeugt.
3. Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die gebildet ist
mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule (ZS), deren Sekundärwicklung zur Verbindung mit einer Zündkerze (ZK) ausgebildet ist,
mit einem ersten steuerbaren Schaltelement (Tl), das einen ersten Anschluss (AI) der Primärwicklung der Zündspule (ZS) mit einem Bezugspotential (GND) verbindet, und mit einem zweiten steuerbaren Schaltelement (T2), das einen zweiten Anschluss (A2) der Primärwicklung der Zündspule (ZS) mit dem Bezugspotential (GND) verbindet,
mit einem Mittenabgriff (A3) der Primärwicklung der Zündspule (ZS), an den eine Versorgungsspannung (Bat) anlegbar ist, und mit einer mit den Steuereingängen des ersten und des zweiten Schaltelements (Tl, T2) verbundenen Steuereinheit (SE) , die mit einer Kraftfahrzeugbordnetzspannung verbindbar ist und an einem ersten Ausgang die Versorgungsspannung (Bat) für die Zündspule (ZS) bereitstellt, und die die Steuersigna¬ le (Zündung+, Zündung-) für die steuerbaren Schaltelemente (Tl, T2) abhängig von der Phase eines Zündvorgangs erzeugt.
4. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der das erste (Tl) und das zweite (T2) steuerbare Schaltelement und der Umschalter (Tl Τ2λ) mit Transistoren gebildet sind, die Inversdioden enthalten, und bei der in Serie zu dem ers- ten (Tl) und dem zweiten (T2) Schaltelement und/oder den
Transistoren des Umschalters (Τ1λ, Τ2λ) Dioden (Dl, D2 ) derart gepolt angeordnet sind, dass im Falle der Unterbrechung der Energiezufuhr zur Primärwicklung der Zündspule (ZS) kein Strom durch die Primärwicklung fließen kann.
5. Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einer als Transformator ausgebildeten Zündspule (ZS), einer mit der Sekundärwicklung der Zündspule (ZS) verbundenen Zündkerze (ZK), einem in Serie zur Primärwicklung der Zündspule (ZS) geschalteten
ansteuerbaren Schaltelement (IGBT) und einer mit der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Steuereingang des Schaltelements (IGBT) verbundenen Steuereinheit (SE) gebildet ist, wobei die Steuereinheit (SE) eine Versorgungsspannung
(Vsupply) für die Zündspule (ZS) bereitstellt,
die abhängig von einem Steuersignal (U_control) entweder mit positiver oder negativer Polarität an die Serienschaltung aus der Primärwicklung der Zündspule (ZS) und dem Schaltelement (IGBT) angelegt wird,
wobei das Steuersignal abhängig von der Phase des Zündvor¬ gangs erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beginn eines Zündvorgangs die Versorgungsspannung
(Vsupply) zuerst mit negativer Polarität angelegt wird und nach dem Erreichen der Durchbruchspannung die Polarität umge- dreht wird.
PCT/EP2011/070368 2010-11-23 2011-11-17 Zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine WO2012069358A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/988,864 US9371814B2 (en) 2010-11-23 2011-11-17 Ignition device for an internal combustion engine and method for operating an ignition device for an internal combustion engine
KR1020137016372A KR20130121887A (ko) 2010-11-23 2011-11-17 내연 기관의 점화 장치 및 내연 기관의 점화 장치 작동 방법

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010061791.1 2010-11-23
DE102010061791 2010-11-23
DE102010062063 2010-11-26
DE102010062063.7 2010-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012069358A2 true WO2012069358A2 (de) 2012-05-31
WO2012069358A3 WO2012069358A3 (de) 2012-09-27

Family

ID=44983557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/070368 WO2012069358A2 (de) 2010-11-23 2011-11-17 Zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9371814B2 (de)
KR (1) KR20130121887A (de)
WO (1) WO2012069358A2 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102889160A (zh) * 2012-10-30 2013-01-23 天津市新阳电子有限公司 点火线圈的点火控制器电路
EP2873850A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-20 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Vielfachfunkenzündsystems für eine Brennkraftmaschine
US9371814B2 (en) 2010-11-23 2016-06-21 Continental Automotive Gmbh Ignition device for an internal combustion engine and method for operating an ignition device for an internal combustion engine
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
EP3354893A1 (de) * 2013-04-11 2018-08-01 Denso Corporation Zündsteuerungsvorrichtung
WO2020234662A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 Grabner Instruments Messtechnik Gmbh Verfahren und funkgenerator zur ausbildung eines funkens über eine funkenstrecke

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010061799B4 (de) * 2010-11-23 2014-11-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens
DE102011089966B4 (de) * 2011-12-27 2015-05-21 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
JP6708188B2 (ja) * 2017-08-31 2020-06-10 株式会社デンソー 点火装置
JP6708187B2 (ja) * 2017-08-31 2020-06-10 株式会社デンソー 点火装置
JP6708189B2 (ja) * 2017-08-31 2020-06-10 株式会社デンソー 点火装置
IT201800007781A1 (it) * 2018-08-02 2020-02-02 Eldor Corp Spa Metodo e dispositivo di rilevamento della tensione di rottura del dielettrico tra gli elettrodi di una candela collegata ad una bobina di accensione per un sistema di accensione di un cilindro in un motore a combustione interna
US11466657B2 (en) * 2018-10-24 2022-10-11 Hitachi Astemo, Ltd. Control device for internal combustion engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057925A1 (de) 2009-12-11 2011-06-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3822794A1 (de) 1988-07-06 1990-01-11 Vogler Johannes Dipl Ing Dipl Verteilerlose kondensator-zuendanlagen fuer brennkraftmaschinen
US5947093A (en) * 1994-11-08 1999-09-07 Ignition Systems International, Llc. Hybrid ignition with stress-balanced coils
DE69626863T2 (de) * 1995-12-13 2003-12-24 Michael A V Ward Induktives hochenergiezündsystem mit niedriger eigeninduktivität
US5886476A (en) * 1997-06-27 1999-03-23 General Motors Corporation Method and apparatus for producing electrical discharges
US6305365B1 (en) * 1997-09-17 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ignition apparatus
JP3833808B2 (ja) * 1998-02-12 2006-10-18 日本特殊陶業株式会社 内燃機関の点火方法および内燃機関用点火装置
US6584965B1 (en) * 1999-02-20 2003-07-01 Michael A. V. Ward High efficiency high energy firing rate CD ignition
US6425383B1 (en) 2000-07-06 2002-07-30 Federal-Mogul World Wide, Inc. Ignition coil with control and driver apparatus having reverse polarity capability
DE10121993B4 (de) * 2001-05-05 2004-08-05 Daimlerchrysler Ag Zündsystem für Verbrennungsmotoren
US6679237B1 (en) * 2002-08-06 2004-01-20 Delphi Technologies, Inc. Ignition drive circuit
DE102004056844A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-01 Daimlerchrysler Ag Schnelle Vielfachfunkenzündung
JP4640282B2 (ja) * 2006-01-31 2011-03-02 株式会社デンソー 内燃機関の点火制御装置
EP2141352A1 (de) 2008-07-02 2010-01-06 Delphi Technologies, Inc. Zündsystem
KR20130121887A (ko) 2010-11-23 2013-11-06 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 내연 기관의 점화 장치 및 내연 기관의 점화 장치 작동 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057925A1 (de) 2009-12-11 2011-06-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9371814B2 (en) 2010-11-23 2016-06-21 Continental Automotive Gmbh Ignition device for an internal combustion engine and method for operating an ignition device for an internal combustion engine
CN102889160A (zh) * 2012-10-30 2013-01-23 天津市新阳电子有限公司 点火线圈的点火控制器电路
EP3354893A1 (de) * 2013-04-11 2018-08-01 Denso Corporation Zündsteuerungsvorrichtung
EP2873850A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-20 Delphi Automotive Systems Luxembourg SA Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Vielfachfunkenzündsystems für eine Brennkraftmaschine
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
WO2020234662A1 (de) * 2019-05-23 2020-11-26 Grabner Instruments Messtechnik Gmbh Verfahren und funkgenerator zur ausbildung eines funkens über eine funkenstrecke

Also Published As

Publication number Publication date
US9371814B2 (en) 2016-06-21
WO2012069358A3 (de) 2012-09-27
US20130263835A1 (en) 2013-10-10
KR20130121887A (ko) 2013-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012069358A2 (de) Zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben einer zündvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
DE102009057925B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens
DE102010061799B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens
DE102013215663B4 (de) Zündapparatur
DE19539071A1 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE102013217037B3 (de) Vorrichtung zum Laden und Entladen eines kapazitiven Stellgliedes und Anordnung mit einer solchen Vorrichtung
DE2340865A1 (de) Zuendvorrichtung fuer brennkraftmaschinen
DE102011089966B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
EP1815131A1 (de) Schnelle vielfachfunkenz]ndung
DE112015001714B4 (de) Zündvorrichtung
DE102012216414B4 (de) Weiches Einschalten bei einem Zündsystem eines Verbrennungsmotors
WO1996027198A1 (de) Vorrichtung zur ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen verbrauchers
WO2012130649A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verlängerung der brenndauer eines von einer zündkerze gezündeten funkens in einem verbrennungsmotor
EP2895735A1 (de) Zündsystem für eine verbrennungskraftmaschine
DE102010015998A1 (de) Zündverfahren und Zündanlage dafür
DE102008040860A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Anzahl Einspritzventile
DE2433155C3 (de) Zündschaltung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
DE19634342A1 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens zweier elektromagnetischer Verbraucher
EP2129897A1 (de) Ansteuerschaltung und ansteuerverfahren für ein piezoelektrisches element
WO2015071050A1 (de) Zündsystem und verfahren zum betreiben eines zündsystems für eine brennkraftmaschine
DE102019124214A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer permanenterregten Synchronmaschine und Kraftfahrzeug
DE3404245A1 (de) Hochspannungs-generatorschaltung fuer ein kraftfahrzeugzuendsystem
DE102016112117B3 (de) Versorgungsschaltung für eine Koronazündeinrichtung
DE3215728A1 (de) Zuendanlage fuer eine brennkraftmaschine
DE10026328B4 (de) Vorrichtung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei Steuergeräten in einem Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13988864

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137016372

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11782642

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2