DE102006020452A1 - Method for producing ignition spark and igniter, involves electrical high voltage at an ignition coil and control voltage is pulsed in such way that pulses arrive in resonance area of ignition coil - Google Patents

Method for producing ignition spark and igniter, involves electrical high voltage at an ignition coil and control voltage is pulsed in such way that pulses arrive in resonance area of ignition coil Download PDF

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression

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Abstract

Method involves electrical high voltage (6) at an ignition coil. The control voltage is pulsed in such a way that the pulses arrive in a resonance area (10) of the ignition coil. The resonance area covers the natural frequency (8) of the ignition coil and a deviation from plus or minus 20 percent, preferably plus minus 10 percent, above all plus minus 5 percent around natural frequency of the ignition coil. An independent claim is also included for the igniter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens und eine Zündvorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors.The The invention relates to a method for generating a spark and an igniter with means of implementation of such a procedure. In particular, the invention relates to a Method for generating a spark to ignite an internal combustion engine.

Damit Verbrennungsmotoren arbeiten können, muss ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zunächst komprimiert und dann zum richtigen Zeitpunkt entzündet werden.In order to Internal combustion engines can work, must be a fuel-air mixture first compressed and then ignited at the right time.

Es wird zwischen Motoren mit Selbstzündung (Dieselprinzip) und Motoren mit Fremdzündung (Ottoprinzip) unterschieden.It is between self-ignition engines (diesel principle) and engines with spark ignition (Ottoprinzip) distinguished.

Um bei Ottomotoren das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu entzünden, sind Spannungen von 5 bis 20 kV erforderlich. Die Anforderungen an die Zündanlage sind unterschiedlich, der Zündspannungsbedarf hängt also von mehreren Faktoren ab, beispielsweise von der Art des verwendeten Kraftstoffes, dem Verdichtungsverhältnis, dem Kompressionsdruck des Motors, der Temperatur der Luft, der Drehzahl des Motors (Lastbereich), der Zylinderanzahl, der Form und Ausbildung der Elektroden der Zündkerzen, dem Elektrodenabstand der Zündkerzen oder der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches.Around in gasoline engines to ignite the fuel-air mixture are Voltages of 5 to 20 kV required. The requirements for the Ignition are different, so the ignition voltage requirement depends depends on several factors, for example the type of Kraftstoffes, the compression ratio, the compression of the Motors, the temperature of the air, the engine speed (load range), the number of cylinders, the shape and design of the electrodes of the spark plugs, the electrode spacing of the spark plugs or the composition of the fuel-air mixture.

Zum Entzünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches ist eine bestimmte Zündenergie erforderlich, also eine bestimmte elektrische Arbeit. Um mit Sicherheit die Zündung einzuleiten, muss die erzeugte Zündspannung größer sein als der Zündspannungsbedarf des Motors (Zündspannungsreserve).To the Ignite the fuel-air mixture is a specific ignition energy required, so a specific electrical work. To be sure the ignition must initiate the generated ignition voltage to be taller as the ignition voltage requirement of the engine (ignition voltage reserve).

Die Zeitdauer von der Entstehung der Entflammung bis zur vollständigen Verbrennung beträgt etwa 2 Millisekunden. Der Zündfunken muss daher so frühzeitig überspringen, dass der Verbrennungsdruck kurz hinter dem oberen Totpunkt des Kolbens (OT) seinen Höchstwert erreicht.The Duration from the onset of ignition until complete combustion is about 2 milliseconds. The spark must therefore skip so early, that the combustion pressure is just past the top dead center of the piston (OT) its maximum value reached.

Entsteht der Zündfunke zu früh, wird die Aufwärtsbewegung des Kolbens gebremst; entsteht er zu spät, setzt die Verbrennung erst bei der Abwärtsbewegung des Kolbens ein. In beiden Fällen wäre die Motorleistung gering und der Kraftstoffverbrauch hoch, was als Folge eine höhere thermische Belastung der Motorbauteile hat. Der Zündzeitpunkt ist so gelegt, dass der Motor immer eine möglichst große Leistung abgibt und ein wirtschaftlichökonomischer Betrieb erzielt wird.created the spark too early, will be the upward movement the piston is braked; If it is too late, it starts burning in the downward movement of the piston. In both cases would be the engine power low and fuel consumption high, resulting in a higher thermal Load on the engine components. The ignition timing is set that the engine is always one possible great achievement and economic and economic operation is achieved.

Die Zeitdauer zwischen Gemischentzündung und Gemischverbrennung bleibt bei gleicher Gemischzusammensetzung immer dieselbe. Würde der Zündzeitpunkt starr auf einen bestimmten Zündwinkel vor OT eingestellt, so würde sich mit steigender Drehzahl der Zeitpunkt der Verbrennung in Richtung "spät" verstellen, weil die Zeitdauer zum Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens geringer wird. Deshalb muss durch konstruktive Maßnahmen dafür gesorgt werden, dass der höchste Verbren nungsdruck immer bei gleicher Kolbenstellung herrscht, nämlich einige Grade nach OT. Aus diesem Grund ist eine drehzahlabhängige Zündzeitpunktregelung erforderlich, die den Zündzeitpunkt mit zunehmender Drehzahl in Richtung "früh" verstellt.The Duration between mixture inflammation and Mixture combustion always remains with the same mixture composition same. Would the ignition point rigid to a specific ignition angle set before TDC, so would with increasing speed the time of combustion in the direction of "late" adjust, because the time to reach the top dead center of the piston lower becomes. Therefore, constructive measures must be taken to ensure that the highest Combusting pressure always prevails at the same piston position, namely some Grade after OT. For this reason, a speed-dependent ignition timing required, the ignition timing with increasing speed in the direction of "early" adjusted.

Eine solche Regelung ist beispielsweise über eine Fliehkraftverstellung erreichbar: Der Fliehkraftversteller (nur bei Spulenzündung) stellt den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Drehzahl ein. Er spricht erst an, wenn eine größere Drehzahl als die Leerlaufdrehzahl eingeregelt wird. Bis zum Erreichen der Ansprechdrehzahl bleibt der Zündzeitpunkt konstant und wird als Grundzündeinstellung bezeichnet. Zwei drehbar gelagerte Fliehmassen wandern mit zunehmender Drehzahl infolge der Fliehkraft nach außen und verstellen den Unterbrechernocken über Umlenkhebel im Drehsinn, also in Richtung Frühzündung.A such regulation is for example via a centrifugal force adjustment achievable: The centrifugal force adjuster (only with coil ignition) provides the ignition timing dependent on from the speed. He only responds when a higher speed as the idling speed is adjusted. Until reaching the Response speed, the ignition remains constant and is used as the basic ignition designated. Two rotatably mounted flyweights move with increasing Speed due to the centrifugal force to the outside and adjust the breaker cam over the lever in the direction of rotation, in the direction of pre-ignition.

Als Alternative zur drehzahlabhängigen Zündzeitpunkverstellung wird unter anderem die lastabhängige Zündzeitpunktverstellung angewandt, die durch eine Unterdruckverstellung realisiert wird. Als Maß für diese Zündverstellung dient der Unterdruck im Saugrohr nahe der Drosselklappe. Sie besteht im Wesentlichen aus einer oder zwei Membrandosen, die durch eine Zugstange mit der drehbar gelagerten Unterbrecherplatte verbunden ist bzw. sind. Der Saugraum der Membran ist mit einem im Vergaser angeschlossenen Ansaugrohr verbunden. Mit dem Öffnen der Drosselklappe im Ansaugrohr wird der Unterdruck größer und wirkt auf die Membran. Diese zieht dann die Unterbrechergrundplatte entgegen der Drehrichtung, also in Richtung "früh".When Alternative to speed-dependent ignition timing adjustment Among other things, the load-dependent ignition timing applied, which is realized by a vacuum adjustment. When Measure for this spark The vacuum in the intake manifold near the throttle valve serves. she consists essentially from one or two membrane doses, which are replaced by a Pull rod connected to the rotatably mounted breaker plate is or are. The suction of the membrane is with a carburetor connected intake pipe connected. By opening the throttle in the Inlet pipe, the negative pressure is greater and acts on the membrane. These then pulls the breaker base plate counter to the direction of rotation, So in the direction of "early".

Beim Leerlauf des Motors soll die Zündeinstellung nicht beeinflusst werden, deshalb wird der Unterdruckversteller vor der Drosselklappe angeordnet.At the Idling the engine should set the ignition are not affected, therefore, the negative pressure adjuster arranged in front of the throttle.

Bei bestimmten Motorzuständen (z.B. Leerlauf, Schiebebetrieb) wird der Zündzeitpunkt zur Abgasverbesserung in Richtung "spät" verstellt. Dabei wird der Unterdruck im Saugrohr hinter der Drosselklappe abgenommen. Das Spätverstellsystem ist dem Frühverstellsystem untergeordnet; gleichzeitiger Unterdruck in beiden Dosen bewirkt die erforderliche Teillastverstellung in Richtung „früh".at certain engine conditions (e.g., idling, coasting), the ignition timing becomes exhaust gas improvement adjusted in the direction of "late". It will the vacuum in the intake manifold is removed behind the throttle valve. The retardation system is the early adjustment system subordinate; simultaneous negative pressure in both doses causes the required partial load adjustment in the direction of "early".

Eine weitere Alternative bietet die Oktanverstellung: Der Zündzeitpunkt wird hierbei in Abhängigkeit von der Oktanzahl des Kraftstoffes verstellt. Die Oktanzahl ist ein Maß für die Klopffestigkeit des Vergaserkraftstoffes. Für Kraftstoffe mit unterschiedlichen Oktanzahlen ist eine bestimmte Grundeinstellung erforderlich, um im klopffreien Arbeitsbereich maximale Leistungswerte zu erreichen. Bei modernen Fahrzeugen wird dies durch Umstecken eines Vielfachsteckers am Vergaser oder durch Betätigen eines Schalters im Fahrgastraum erreicht.Another alternative is the octane adjustment: The ignition timing is adjusted depending on the octane number of the fuel. The Octane number is a measure of the knock resistance of the carburetor fuel. For fuels with different octane numbers, a specific basic setting is required in order to achieve maximum performance in the knock-free working range. In modern vehicles, this is achieved by plugging a multiple connector on the carburetor or by pressing a switch in the passenger compartment.

Schließlich ist noch die elektronische Zündverstellung gängig: Bei der elektronischen Zündverstellung ermitteln Sensoren und Stellgliedgeber die Arbeitsbedingungen des Motors, insbesondere die Drehzahl, den Kur belwinkel (Messung über einen Hall-Geber im Zündverteiler oder über einen Induktionsgeber an der Kurbelwelle), den Saugrohrdruck (Messung über einen Drucksensor im Steuergerät), die Sonderzustände Leerlauf bzw. Volllast (Messung über einen Drosselklappenschalter), die Ansauglufttemperatur (Messung über einen Temperatursensor im Saugrohr), die Motortemperatur (Messung über einen Wasser- oder Öltemperaturfühler am Motor), das Klopfsignal (Messung über einen Klopfsensor am Motor) und die Batteriespannung.Finally is nor the electronic ignition adjustment consistently: At the electronic ignition timing detect sensors and actuators the working conditions of Motors, in particular the speed, the cure belwinkel (measurement via a Hall sender in the distributor or over an induction sensor on the crankshaft), the intake manifold pressure (measurement via a Pressure sensor in the control unit), the special conditions Idle or full load (measurement via a throttle valve switch), the intake air temperature (measurement via a Temperature sensor in the intake manifold), the engine temperature (measurement via a Water or oil temperature sensor on Engine), the knock signal (measurement via a knock sensor on the engine) and the battery voltage.

Ein Mikrocomputer verarbeitet diese Eingangssignale weiter und errechnet aufgrund des gespeicherten Zündkennfeldes den erforderlichen Zündwinkel. Das Ausgangssignal gibt er an die Leistungsendstufe im Steuergerät weiter, die den Primärkreis der Zündspule schaltet.One Microcomputer further processes these input signals and calculates due to the stored ignition map the required ignition angle. He gives the output signal to the power output stage in the control unit, the the primary circle the ignition coil on.

Beim Vergleich der unterschiedlichen Verstellsysteme wird deutlich, dass die elektronische Regelung den Anforderungen des Motors besser gerecht wird:
Herkömmliche Zündverteiler von Unterbrecher- oder Transistor-Zündanlagen mit fliehkraft- und unterdruckgesteuerter Zündzeitpunktverstellung können nur einfache Verstellkennlinien realisieren. Sie befriedigen nur annähernd die Anforderungen der Motoren. Die Volllastverstellung erfolgt durch den Fliehkraftversteller. Der Verlauf der Volllastlinie wird bestimmt durch das Maximum der Motorleistung und die Klopfgrenze.
When comparing the different adjustment systems, it becomes clear that the electronic control better meets the requirements of the engine:
Conventional ignition distributor of breaker or transistor ignition systems with centrifugal force and vacuum-controlled ignition timing can realize only simple Verstellkennlinien. They only approximate the requirements of the engines. The full load adjustment is done by the centrifugal force adjuster. The progression of the full load line is determined by the maximum of the engine power and the knock limit.

Die Volllastlinie liegt bei hoher Drehzahl im Leistungsmaximum. Bei abnehmender Drehzahl muss sie, um der Klopfgrenze nicht zu nahe zu kommen, nach unten verlaufen. Die Teillastverstellung erfolgt durch den Unterdruckversteller. Er arbeitet zwischen dem höchsten Vollastdruck und dem maximalen Teillastdruck.The Full load line is at high speed in the power maximum. at It must be decreasing in order not to get too close to the knock limit to come down. The partial load adjustment takes place through the vacuum adjuster. He works between the highest full load pressure and the maximum part load pressure.

Im Kennfeld eines elektronischen Verstellsystems hingegen entfällt die mechanische Zündverstellung im Zündverteiler. Dafür wird ein Gebersignal für die Auslösung des Zündvorganges als Drehzahlsignal benutzt. Ein zusätzlicher Drucksensor liefert das Lastsignal. Der Mikrocomputer errechnet die erforderliche Zündzeitpunktverstellung und modifiziert entsprechend das Ausgangssignal, das an ein Schaltgerät weitergegeben wird.in the Map of an electronic adjustment system, however, eliminates the mechanical ignition adjustment in the distributor. For that will be a transmitter signal for the trigger the ignition process used as speed signal. An additional pressure sensor provides that Load signal. The microcomputer calculates the required spark timing and accordingly modifies the output signal passed to a switching device becomes.

Die hat mehrere Vorteile: Die Zündverstellung wird den Anforderungen des Motors angepasst, die Einbeziehung weiterer Steuerparameter (z.B. Motortemperatur) ist möglich, es werden ein gutes Startverhalten eine bessere Leerlaufsteuerung und ein geringerer Kraftstoffverbrauch erreicht, und es ist eine Klopfregelung möglich.The has several advantages: The ignition timing is adapted to the requirements of the engine, involving more Control parameter (e.g., engine temperature) is possible, it will be a good starting behavior a better idle control and lower fuel consumption reached, and it is a knock control possible.

Das Zündwinkelkennfeld bei einer elektronischen Regelung enthält für jeden möglichen Betriebspunkt des Motors, d.h. für jeden Drehzahl- und Lastpunkt, den bei der Motorauslegung als besten Kompromiss ausgewählten Zündwinkel. Der Zündwinkel für einen bestimmten Betriebspunkt wird nach den Gesichtspunkten Kraftstoffverbrauch, Drehmoment, Abgas, Abstand zur Klopfgrenze, Temperatur des Motors, Fahrbarkeit usw. ausgewählt.The ignition timing at an electronic control contains for every possible operating point of the engine, i.e. For every speed and Load point, the ignition angle selected as the best compromise in the motor design. The ignition angle for a certain operating point is based on fuel consumption, Torque, exhaust gas, distance to the knock limit, temperature of the engine, Drivability etc. selected.

Wurden bislang die Zündverstellsysteme erläutert, sollen nachfolgend noch kurz die verschiedenen Ausführungen von Zündsystemen im Ottomotor vorgestellt werden.were so far the Zündverstellsysteme explains Below are the different versions of ignition systems be presented in gasoline engine.

Die Auswahl des Zündsystems richtet sich nach der Art der Zündauslösung, der Zündwinkelverstellung sowie nach der Art der Verteilung und Übertragung der Hochspannung zwischen Spulenzündung, Transistorzündung, elektronischer Zündung und vollelektronischer Zündung.The Selection of the ignition system depends on the type of ignition trip, the Ignition timing as well as the type of distribution and transmission of the high voltage between coil ignition, Transistorized ignition, electronic ignition and fully electronic ignition.

Für Verbrennungsmotoren werden verschiedene Zündverfahren angewendet:
Zunächst ist eine Batteriezündanlage bekannt, auch gewöhnliche Spulenzündung genannt. Die konventionelle Spulenzündanlage ist kontaktgesteuert. Das bedeutet, dass der Strom, der durch die Zündspule fließt, über einen Kontakt im Zündverteiler (Zündunterbrecher) mechanisch ein- und ausgeschaltet wird. Diese Zündanlage ist die einfachste Version einer Zündung, in der alle Funktionen verwirklicht sind.
For internal combustion engines different ignition methods are used:
First, a battery ignition system is known, also called ordinary coil ignition. The conventional coil ignition system is contact-controlled. This means that the current flowing through the ignition coil is mechanically switched on and off via a contact in the ignition distributor (ignition interrupter). This ignition system is the simplest version of an ignition, in which all functions are realized.

Kern dieser Spulenzündung ist eine Spule mit einem primärseitigen Teil und einem sekundärseitigen Teil, die als Transformator zusammenwirken. Der Primärteil wird mit einer Betriebsspannung beaufschlagt. Der entstehende Stromfluss erzeugt ein starkes Magnetfeld. Ein Abschalten der Spannung mit einem Unterbrecher führt zu einem schlagartigen Abfall des Magnetfeldes und induziert, um der Energieerhaltung gerecht zu werden, in dem Sekundärteil der Spule eine so hohe Spannung, dass die Strecke zwischen Anode und Masse einer angeschlossenen Zündkerze soweit ionisiert wird, dass es zum Funkenüberschlag kommt. Danach fließt die in der Zündspule gespeicherte magnetische Energie als elektrische Energie in den Funken ab.core this coil ignition is a coil with a primary side Part and a secondary side Part that interact as a transformer. The primary part becomes subjected to an operating voltage. The resulting current flow creates a strong magnetic field. Switch off the voltage with a breaker leads to a sudden drop in the magnetic field and induced to Energy conservation, in the secondary part of the Coil such a high voltage that the distance between anode and Mass of a connected spark plug so far ionized that it comes to sparking. After that, the in the ignition coil stored magnetic energy as electrical energy in the Sparks off.

Mit anderen Worten und im Detail erläutert: Die Zündspule speichert die Zündenergie und gibt sie in Form eines Hochspannungsimpulses über die Zündleitungen an einen Zünd-Start-Schalter im Primärstromkreis der Zündspule. Ein Vorwiderstand schließt beim Starten zum Anheben der Spannung kurz. Ein Zündunterbrecher schließt und unterbricht den Primärstromkreis der Zündspule, um Energie zu speichern und die Spannungsumformung zu erzwingen. Ein Zündkondensator sorgt dabei für ein verlustfreies Unterbrechen des primären Spulenstroms. Er unterdrückt zudem die Funkenbildung am Unterbrecherkontakt. Ein Zündverteiler verteilt die Zündspannung auf die Zündkerzen in der vorgegebenen Zündreihenfolge. Der Zündzeitpunkt kann dabei wie eingangs erläutert verstellt werden. Die Zündkerze enthält dabei die für das Entstehen des Zündfunkens wichtigsten Teile (Elektroden) und dichtet den Brennraum nach außen hin ab.With other words and explained in detail: the ignition coil stores the ignition energy and gives it in the form of a high voltage pulse over the ignition wires to an ignition start switch in the primary circuit the ignition coil. A series resistor closes when starting to raise the voltage short. A breaker includes and interrupts the primary circuit the ignition coil, to save energy and force the voltage transformation. A firing capacitor takes care of it a lossless interruption of the primary coil current. He also suppresses the sparking at the breaker contact. An ignition distributor distributes the ignition voltage on the spark plugs in the specified firing order. The ignition point can as explained above be adjusted. The spark plug contains doing the for the emergence of the spark most important Parts (electrodes) and seals the combustion chamber to the outside from.

Die Synchronisation mit der Kurbelwelle (Position der Kolben in den Zylindern) ist durch die mechanische Kopplung des Zündverteilers an der Nockenwelle oder einer anderen Antriebsstelle sichergestellt. Dabei läuft die Zündverteilerwelle bei Viertaktmotoren mit der halben Umdrehungszahl der Kurbelwelle. Ein Verdrehen des Zündverteilers führt zu einer Verschiebung des Zündzeitpunktes. Ein mit dem oberen Ende der Zündverteiler-Welle gekoppelter Verteilerfinger sorgt mit der Zuführung der Hochspannungsleitungen zu den einzelnen Zündkerzen für die richtige Verteilung der Hochspannung.The Synchronization with the crankshaft (position of the pistons in the Cylinders) is due to the mechanical coupling of the distributor secured to the camshaft or other drive point. It works the ignition distributor shaft in four-stroke engines with half the number of revolutions of the crankshaft. A twisting of the distributor leads to a Shifting of the ignition point. One with the top of the distributor shaft coupled distributor finger ensures with the supply of high voltage power lines to the individual spark plugs for the right one Distribution of high voltage.

Im Betrieb liegt die Batteriespannung über das Zündschloss an der Zündspule an. Bei geschlossenem Unterbrecher fließt der Strom über die Primärwicklung der Zündspule gegen Masse. Dadurch wird in der Zündspule ein Magnetfeld aufgebaut, in dem die Zündenergie gespeichert wird. Die Aufladezeit wird durch den Schließwinkel (Zeitdauer des geschlossenen Unterbrecherkontaktes) bestimmt, vorgegeben durch die Ausführung des Zündverteiler-Nocken.in the Operation is the battery voltage through the ignition lock on the ignition coil at. When the breaker is closed, the current flows over the primary the ignition coil against mass. As a result, a magnetic field is built up in the ignition coil, in which the ignition energy is stored. The charging time is determined by the closing angle (Duration of the closed breaker contact) determined, given through the execution of the distributor cam.

Am Ende der Schließzeit öffnet der Zündverteiler-Nocken den Unterbrecherkontakt und unterbricht damit den Spulenstrom. Der Strom und die Abschaltzeit sowie die Windungszahl der Sekundärseite der Zündspule bestimmen die sekundärseitig induzierte Zündspannung. Da der Strom die Neigung hat, weiter zu fließen, würde sich am Unterbrecherkontakt ein Lichtbogen bilden. Aus diesem Grund ist zum Unterbrecher ein Kondensator parallel geschaltet. Dadurch fließt bis zum Durchschlag der Zündspannung der Primärstrom in den Kondensator und lädt diesen auf. Auf diese Weise entstehen an der Eingangsklemme der Zündspule kurzzeitig Spannungen von einigen 100 V. Die so erzeugte Hochspannung lädt die Verbindung zum Mitteldom des Zündverteilers auf, führt dort zwischen Verteilerfinger und Außenelektrode zu einem Durchbruch, lädt daraufhin die Hochspannungsleitung zur jeweiligen Zündkerze auf und führt schließlich an der Zündkerze zum Zündfunken.At the End of closing time opens the Distributor cam the breaker contact and thus interrupts the coil current. Of the Current and the turn-off time as well as the number of turns of the secondary side of the ignition coil determine the secondary side induced ignition voltage. Since the current has a tendency to continue to flow, would be at the breaker contact a Forming an arc. For this reason, the breaker is a capacitor connected in parallel. As a result, until the breakdown of the Ignition voltage of primary current in the condenser and charging this on. In this way arise at the input terminal of the ignition coil short-time voltages of a few 100 V. The high voltage thus generated loads the Connection to the middle dome of the distributor, leads there between distributor finger and outer electrode to a breakthrough, invites then the high voltage line to the respective spark plug up and leads after all at the spark plug to the spark.

Danach fließt die in der Zündspule gespeicherte magnetische Energie stetig als elektrische Energie in den Funken ab. An der Zündkerze entsteht dadurch eine Brennspannung von etwa 400 V.After that flows in the ignition coil stored magnetic energy steadily as electrical energy in the sparks. At the spark plug this results in a burning voltage of about 400 V.

Nachdem die Zündspule entladen ist, schaltet der Nocken des Zündverteilers den Unterbrecher wieder ein und die Zündspule wird erneut aufgeladen. Der weiterlaufende Verteilerfinger überträgt die Zündspannung gemäß der vorgegebenen Zündreihenfolge auf die nächste Zündkerze. Bei Mehrzylindermotoren müssen die Hochspannungsimpulse den einzelnen Zündkerzen entsprechend der Zündfolge zugeführt werden. Diese Aufgabe übernimmt der in den Sekundärkreis eingebaute Zündverteiler. In ihm sind Unterbrecher, Verteiler und Bauelemente zur selbsttätigen Regelung des Zündzeitpunktes vereinigt.After this the ignition coil is unloaded, the cam of the distributor switches the breaker again on and the ignition coil will be charged again. The continuing distributor finger transmits the ignition voltage according to the given firing order to the next Spark plug. For multi-cylinder engines must the high voltage pulses are supplied to the individual spark plugs in accordance with the firing order. This task takes over in the secondary circuit built-in ignition distributor. In it are breakers, distributors and components for automatic control the ignition timing united.

Die Zündspule besitzt als wichtigstes Bauteil eine Primär- und eine Sekundärwicklung. Auf einen Eisenkern werden zuinnerst die Sekundärspule und darüber die Primärspule gewickelt. So kann die durch den Primärstrom entstehende Wärme besser abgeleitet werden.The ignition coil has as the most important component a primary and a secondary winding. On an iron core, the secondary coil and the primary coil wound. Thus, the heat generated by the primary flow better be derived.

Die zurzeit am häufigsten verwendeten Anbau- oder Topfzündspulen sind in Sparschaltung ausgeführt. Dabei ist das Ende der Sekundärwicklung mit dem Anfang der Primärwicklung verbunden, womit die Herstellung der Zündspule vereinfacht wird. Das Ende der Sekundärspule ist über eine Druckfeder mit dem Hochspannungsanschluss verbunden. In einem Isolierdeckel befinden sich die Anschlussbolzen für die beiden Wicklungsenden der Primärspule. Ein Aluminiumgehäuse nimmt die Spulen mit dem Kern auf, und eine Bördelung verbindet Gehäuse und Isolierkappe. Verbleibende Hohlräume in der Zündspule werden mit Vergussmasse ausgefüllt, die die Wärme ableitet.The currently the most common used cultivation or Topfzündspulen are executed in economy circuit. Here is the end of the secondary winding with the beginning of the primary winding connected, whereby the manufacture of the ignition coil is simplified. The End of the secondary coil is over a compression spring connected to the high voltage terminal. In one Insulating cover are the connecting bolts for the two Winding ends of the primary coil. An aluminum housing takes up the coils with the core, and a flange connects housing and Insulating cap. Remaining voids in the ignition coil are filled with potting compound, the heat derives.

Durch längeres Durchfließen eines Ruhestroms, beispielsweise hervorgerufen durch eingeschaltete Zündung bei stehendem Motor und geschlossenem Unterbrecher, kann es durch die Wärmeentwicklung zum Verflüssigen des Isoliermaterials kommen, welches dann nach außen dringt. Bei normalen Zündspulen werden etwa 400-600 Windungen für die Primärspule und etwa 4000 Windungen für die Sekundärspule verwendet.By longer by flowing a quiescent current, for example caused by switched on ignition when the engine is stopped and the breaker is closed, it can go through the heat development for liquefying come of the insulating material, which then penetrates to the outside. For normal ignition coils will be about 400-600 turns for the primary coil and about 4000 turns for the secondary coil used.

Die Ansteuerung des Zündunterbrechers erfolgt über den Unterbrechernocken. Die Anzahl der Nocken stimmt mit der Anzahl der Zylinder überein. Der Nocken ist so beschaffen, dass ein der Zündspule und der Funkenzahl entsprechender Schließwinkel gebildet wird. Der Drehwinkel der Zündverteilerwelle, bei dem der Kontakt geschlossen ist, heißt Schließwinkel. Der Schließwinkel ist fest vorgegeben und über den gesamten Drehzahlbereich nicht veränderlich. Allerdings ändert sich der Schließwinkel während der Lebensdauer des Motors durch die Abnutzung des Gleitstückes am Unterbrecherhebel (Unterbrechernase). Dadurch öffnet sich der Unterbrecher später (Spätzündung), was unter anderem zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führt.The ignition interrupter is controlled via the interrupter cam. The number of cams is the same as the number of cylinders. The cam is designed so that one of the Zündspu le and the number of spark corresponding locking angle is formed. The angle of rotation of the ignition distributor shaft, at which the contact is closed, is called the closing angle. The closing angle is fixed and can not be changed over the entire speed range. However, the closing angle during the life of the engine changes due to the wear of the slider on the breaker lever (breaker nose). As a result, the breaker opens later (delayed ignition), which among other things leads to higher fuel consumption.

Bei unterbrechergesteuerten Zündanlagen ist im Rahmen von Wartungsmaßnahmen der Zustand der Unterbrecherkontakte zu überprüfen. Die Beschaffenheit der Kontakte gibt dem Fachmann Aufschluss über den Zustand der Zündanlage. Starke Krater- bzw. Höckerbildung bei sauberen Kontaktstellen zeigt an, dass die Kontakte abgenutzt sind und ausgewechselt werden müssen. Gleichmäßiger, grauer Überzug auf der ganzen Kontaktfläche zeigt an, dass infolge zu schwachen Kontaktdruckes oder zu kleinen Kontaktabstandes eine Oxidation eingesetzt hat. Stark verbrannte oder blau angelaufene Kontakte deuten auf einen Defekt am Kondensator oder auf eine schadhafte Zündspule hin.at breaker-controlled ignition systems is as part of maintenance activities check the condition of the breaker contacts. The texture of the Contacts gives the specialist information about the condition of the ignition system. Strong crater or cusp formation at clean contact points indicates that the contacts worn out are and need to be replaced. Uniform, gray coating on the whole contact area indicates that due to weak contact pressure or too small Contact distance an oxidation has begun. Heavily burned or blue contacts indicate a defect on the capacitor or on a defective ignition coil out.

Sowohl die Zündspannung als auch die Zündenergie sind aber immer durch die elektrische und mechanische Schaltleistung des Unterbrechers begrenzt.Either the ignition voltage as well as the ignition energy but always by the electrical and mechanical switching performance limited by the breaker.

Höhere Anforderungen werden durch den Einsatz elektronischer Halbleiterbauelemente erfüllt, die beträchtliche Vorteile bringen: So werden ein konstantes Zündspannungsangebot und größere Zündenergie auch bei hohen Motordrehzahlen ebenso erreicht wie ein verzögerungsfreies Arbeiten, Wartungsfreiheit, bessere Abgaswerte und höhere Lebensdauer.Higher expectations are met by the use of electronic semiconductor devices that considerable Bringing advantages: This way, a constant ignition voltage supply and greater ignition energy are achieved also achieved at high engine speeds as well as a delay-free Work, maintenance-free, better emissions and longer life.

Im Zuge immer strengerer Abgasvorschriften vor allem in den USA und Bemühungen zum Senken des Kraftstoffverbrauches ist eine kontaktlos gesteuerte Transistorzündanlage entwickelt worden. Dabei erfolgt nicht nur das Primärstromschalten kontaktlos, sondern auch die Steuerungsimpulse werden ohne mechanisch bewegte Kontakte erzeugt.in the Ever stricter emission regulations especially in the US and efforts to reduce fuel consumption is a contactless controlled TCI been developed. It is not just the primary current switching contactless, but also the control pulses are without mechanical generated moving contacts.

An die Stelle des Unterbrechers tritt der Zündimpulsgeber. Er befindet sich wie der Unterbrecher im Zündverteiler, und seine Aufgabe ist es, elektrische Steuerimpulse zu erzeugen, die jeweils eine Zündung auslösen. Zwei Geberarten haben sich auf dem Markt durchgesetzt, nämlich die Transistor-Spulenzündung mit Hallgeber und die Transistor-Spulenzündung mit Induktionsgeber. Bei beiden Arten der Transistorzündung fließt der Strom der Zündspule nicht über den Unterbrecherkontakt, sondern wird von dem Transistor ein- und ausgeschaltet.At the point of the breaker occurs the ignition pulse. He is located yourself like the breaker in the distributor, and its job is to generate electrical control impulses each one ignition trigger. Two types of donors have prevailed in the market, namely the Transistor coil ignition with Hall sender and the transistor coil ignition with Induction donors. In both types of transistor ignition, the current flows the ignition coil is not above the Breaker contact, but is turned on and off by the transistor.

Auch bei der Transistorzündung bleiben jedoch Nachteile erhalten: wird eine Transistorzündung nachgerüstet, also an der normalen Zündspule betrieben, kann es zum Abfall der Zündleistung kommen. Zudem reißt der Funkenüberschlag auch bei der Transistorzündung plötzlich ab.Also at the transistor ignition However, disadvantages remain: a transistor ignition is retrofitted, ie on the normal ignition coil operated, there may be a drop in the ignition performance. In addition, the spark breaks also with the transistor ignition suddenly from.

Die Thyristorzündung erreicht mit einer gewöhnlichen Zündspule durch eine leistungslose Zündenergiespeicherung und unter Ausnutzung des Spannungsanstiegs das Erhöhen der Zündleistung über das normale Maß der Spulenzündung hinaus. Hierbei wird auch ein Überhitzen der Zündspule vermieden, da sie während der Zündpause stromlos ist. Jedoch besitzt die Thyristorzündung wegen der sehr kurzen Zündfunken, der Neigung zu Zündaussetzern, der spannungsabhängigen Leistung und des hohen Herstellungsaufwands einige gravierende Nachteile für die Praxis.The thyristor achieved with an ordinary ignition coil by a powerless ignition energy storage and taking advantage of the voltage increase, increasing the Ignition performance over the normal measure of ignition coils out. This will also overheat the ignition coil avoided as they were during the ignition break is de-energized. However, the thyristor ignition has because of the very short spark the tendency to misfire, the voltage-dependent Performance and the high production cost some serious disadvantages for the Practice.

Bei der elektronischen Zündung entfällt – wie eingangs erläutert - die mechanische Zündverstellung im Zündverteiler, und es können verbesserte Verstellkennlinien realisiert werden. Die elektronische Zündung eig net sich besonders zur Kombination mit anderen Motorsteuerungsfunktionen. Zusammen mit der elektronischen Einspritzung entsteht dadurch in einem einzigen Steuergerät die Grundausführung einer Motronic.at the electronic ignition not applicable - as at the beginning explained - the mechanical spark in the distributor, and it can improved Verstellkennlinien be realized. The electronic ignition is especially suitable for combination with other engine control functions. Together with the electronic injection this creates in a single controller the basic version a motronic.

Bei der vollelektronischen Zündung wird vollständig auf mechanische Komponenten verzichtet.at fully electronic ignition will be complete waived mechanical components.

Die vollelektronische Zündung ist vor allem durch zwei Eigenschaften gekennzeichnet: Sie enthält die Funktionen der elektronischen Zündung und verzichtet auf die rotierende Hochspannungsverteilung (Zündverteiler). Daraus ergeben sich deutliche Vorteile: Zunächst entsteht ein wesentlich geringerer elektrischer Störpegel, da keine offenen Funken auftreten. Da überdies keine rotierenden Teile vorliegen, ist die Lebensdauer gesteigert, und das bei gleichzeitiger Geräuschreduzierung. Insbesondere angesichts einer geringeren erforderlichen Anzahl an Hochspannungsverbindungen entstehen konstruktive Vorteile für den Motoren-Hersteller.The fully electronic ignition is mainly characterized by two properties: It contains the functions the electronic ignition and dispenses with the rotating high-voltage distribution (ignition distributor). This results in significant advantages: First, a significant lower electrical noise level, because there are no open sparks. There are no rotating parts exist, the life is increased, and at the same time Noise reduction. Especially in view of a lower required number of high voltage connections create constructive advantages for the engine manufacturer.

Bei der vollelektronischen Zündung erfolgt die Hochspannungsverteilung auf drei unterschiedliche Arten, nämlich über Verteilung mit Zweifunken-Zündspulen (Doppelfunken-Zündspulen) oder über Verteilung mit Einzelfunken-Zündspulen oder über Verteilung mit Vierfunken-Zündspulen.at fully electronic ignition the high-voltage distribution takes place in three different ways, namely about distribution with two-spark ignition coils (Double-spark ignition coils) or over Distribution with single spark ignition coils or over Distribution with four-spark ignition coils.

Statt des Zündverteilers werden beispielsweise bei Vier-Zylinder-Motoren Doppelfunken-Zündspulen eingesetzt. Die beiden Doppelfunken-Zündspulen werden über je eine Zündungsendstufe abwechselnd angesteu ert. Im Zündzeitpunkt (durch das Kennfeld festgelegt) werden zwei Zündfunken gleichzeitig erzeugt. Die beiden Zündkerzen, an denen die Funken entstehen, sind jeweils elektrisch mit der Zündspule so in Reihe geschaltet, dass an jedem Hochspannungsausgang der Zündspule eine Zündkerze angeschlossen ist. Die Zündkerzen müssen so angeordnet sein, dass die eine Zündkerze im Arbeitstakt eines Zylinders zündet, während die andere Zündkerze in den Auspufftakt des um 360° versetzten Zylinders zündet. Eine Kurbelwellenumdrehung später sind die beiden Zylinder zwei Arbeitstakte weiter und die entsprechenden Zündkerzen zünden wieder.Instead of the distributor, double-spark ignition coils are used, for example, in four-cylinder engines. The two double-spark ignition coils are alternately energized via one ignition output stage each. At the time of ignition (determined by the characteristic map), two ignitions spark generated at the same time. The two spark plugs where the sparks are generated are each electrically connected in series with the ignition coil in such a way that a spark plug is connected to each high voltage output of the ignition coil. The spark plugs must be arranged so that one ignites a spark plug in the working stroke of one cylinder, while the other ignites spark plug in the exhaust stroke of the cylinder offset by 360 °. One crankshaft revolution later, the two cylinders continue to work two strokes and the corresponding spark plugs ignite again.

Auch die zweite Doppelfunken-Zündspule erzeugt jeweils zwei Funken, aber um 180° Kurbelwinkel gegenüber der ersten verschoben. Bei einem Vier-Zylinder-Motor zünden immer die Zylinder 1 und 4 sowie die Zylinder 3 und 2 gleichzeitig (Zündfolge 1–3–4–2). Der Bezugsmarkengeber an der Kurbelwelle dient neben der Zündwinkelberechnung auch zur Ansteuerung der jeweils richtigen Zündspule. Nur Motoren mit gerader Zylinderzahl sind für diese Art der ruhenden Hochspannungsverteilung geeignet. Jeweils die halbe Zylinderzahl ergibt die Anzahl der benötigten Zündspulen.Also generates the second double spark ignition coil each two sparks, but by 180 ° crank angle across from the first one moved. In a four-cylinder engine always light cylinders 1 and 4 and cylinders 3 and 2 simultaneously (firing order 1-3-4-2). Of the Reference marker on the crankshaft is used in addition to the Zündwinkelberechnung also for controlling the correct ignition coil. Only engines with straighter Number of cylinders are for this type of static high-voltage distribution suitable. Each half the number of cylinders gives the number of required ignition coils.

Eine vollelektronische Zündung für ungerade Zylinderzahlen erfordert für jeden Zylinder eine eigene Zündspule (Einzelfunken-Zündspulen sind in Verbindung mit der vollelektronischen Zündung auch für gerade Zylinderzahlen geeignet). Die eigentliche Spannungsverteilung zu den Zündspulen erfolgt niederspannungsseitig in einem Leistungsmodul mit Verteilerlogik. Bei den ungeraden Zylinderzahlen geht ein Zyklus über zwei Kurbelwellenumdrehungen. Deshalb reicht in diesem Falle auch ein OT-Signal der Kurbelwelle nicht aus. Zur Synchronisation muss von der Nockenwelle ein Signal pro Nockenwellen-Umdrehung ausgelöst werden.A fully electronic ignition for odd cylinder numbers requires for Each cylinder has its own ignition coil (Single-spark ignition coils are synonymous in conjunction with the fully electronic ignition for straight Number of cylinders suitable). The actual stress distribution too the ignition coils takes place on the low-voltage side in a power module with distributor logic. For the odd number of cylinders, one cycle goes over two Crankshaft revolutions. Therefore, in this case also enough OT signal of the crankshaft not off. For synchronization must be from the camshaft a signal per camshaft revolution are triggered.

Bei einem Plasmastrahl-Zündsystem erfolgt eine Plasmabildung durch Funkenüberschlag in einem kleinen Hohlraum eines Zünders. Das Plasma tritt dann aus einer Öffnung im Zünder als Jet in den eigentlichen Brennraum ein und entzündet dort ein großes Gasvolumen, beispielsweise auch reaktionsträgere Gemische.at a plasma jet ignition system a plasma formation takes place by flashover in a small Cavity of a detonator. The plasma then emerges from an opening in the detonator as a jet into the actual combustion chamber and ignites there a big Gas volume, for example, more inert mixtures.

Allen Zündsystemen gleich ist die Entstehung des Zündfunkens an der Zündkerze.all ignition systems equal is the formation of the spark at the spark plug.

Bevor die Zündung einsetzt, ist die Funkenstrecke an der Kerzenelektrode vollkommen nichtleitend. Über die hochspannungsisolierte Zündleitung wird der Zündimpuls an die gleichfalls isolierte Mittelelektrode der Zündkerze herangeführt. Ist eine bestimmte Spannung erreicht, so wird die Funkenstrecke plötzlich elektrisch leitend und der Funke kann überspringen (Ionisierung). Die Spannung, bei der dies geschieht, ist die Zündspannung oder Ionisierspannung.Before the ignition begins, the spark gap at the candle electrode is perfect non-conductive. about the high-voltage insulated ignition cable is the ignition pulse to the likewise isolated center electrode of the spark plug introduced. If a certain voltage is reached, then the spark gap suddenly electrically conductive and the spark can skip (ionization). The voltage at which this happens is the ignition voltage or ionizing voltage.

Nachdem das Gasgemisch leitend ist, sinkt die Zündspannung wegen der Strombelastung der Zündspule schlagartig auf die wesentlich niedrigere Brennspannung ab, sobald der Funkenüberschlag stromstark einsetzt. Im zeitlichen Verlauf der Elektrodenspannung sind deutlich zwei Abschnitte erkennbar, die den Zündfunken kennzeichnen, nämlich eine hohe kurzzeitige Zündspannung (Nadel) und anschließend eine länger dauernde Brennspannung als Nachentladung.After this the gas mixture is conductive, the ignition voltage drops because of the current load the ignition coil abruptly on the much lower burning voltage, as soon as the sparkover current strong starts. In the course of the electrode voltage are clear recognizable two sections that identify the spark, namely a high short-term ignition voltage (Needle) and then a longer one continuous burning voltage as after-discharge.

Die Brennzeit bestimmt die eigentliche Brenndauer des Zündfunkens. Sobald die aus der Zündspule nachgelieferte Energie einen bestimmten Mindestwert unterschreitet, kann der Zündfunke nicht mehr aufrechterhalten werden, er reißt ab. Die Funkenstrecke an der Kerze ist jetzt wieder elektrisch nicht leitend. Die noch zur Verfügung stehende Restenergie pendelt in Form gedämpfter Schwingungen von Spannung und Strom aus. Man nennt dies Ausschwingvorgang. Wird mehr Spannung benötigt, als die Zündspule liefern kann, kommt kein Zündfunke an der Kerze zustande (Zündaussetzer).The Burning time determines the actual burning time of the spark. As soon as the ignition coil supplied energy falls below a certain minimum value, can the spark can no longer be sustained, he tears off. The spark gap at the candle is now electrically non-conductive again. The still to disposal Standing residual energy oscillates in the form of damped oscillations of tension and electricity out. This is called decaying. Will more tension needed as the ignition coil can deliver, no spark arrives the candle (misfire).

Einen vorbekannten Ansatz für eine recht komplexe Zündung liefert die EP 0 211 133 B1 .A well-known approach for a fairly complex ignition provides the EP 0 211 133 B1 ,

Allen Zündanlagen gemeinsam ist jedoch ein sehr kurzer Zündfunke. Der Funkenüberschlag reißt innerhalb von etwa 20 ns ab, und damit auch der verbundene Stromfluss. Gleichzeitig nimmt mit zunehmender Entladungszeit, also während der Zündübertragung in der Bogenphase und Glimmphase, sowie mit zunehmender elektrisch gespeicherter Energie der Wirkungsgrad der Energieübertragung ab. Infolgedessen erfolgt oft eine ungleichmäßige und sogar unvollständige Verbrennung des Gasgemischs im Brennraum.all ignition systems but together is a very short spark. The sparkover tears inside from about 20 ns, and hence the associated current flow. simultaneously decreases with increasing discharge time, ie during the ignition transfer in the arc phase and glow phase, as well as with increasing electrically stored energy of the Efficiency of energy transfer from. As a result, inconsistent and even incomplete combustion often occurs of the gas mixture in the combustion chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Zündverfahren zur Verfügung zu stellen.Of the The invention is based on the object, an improved ignition method to disposal to deliver.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe ein Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung an einer Zündspule, wobei ein Primärteil der Zündspule mit einer Steuerspannung beaufschlagt wird und wobei die Zündspule eine Eigenfrequenz aufweist, wobei die Steuerspannung so gepulst wird, dass die Pulse in einem Resonanzbereich der Eigenfrequenz der Zündspule zu dieser gelangen.To In a first aspect of the invention, this object solves a method for generating a spark to ignite an internal combustion engine with a high electrical voltage an ignition coil, being a primary part the ignition coil is applied with a control voltage and wherein the ignition coil has a natural frequency, wherein the control voltage is pulsed is that the pulses in a resonance range of the natural frequency the ignition coil get to this.

Die Steuerspannung entspricht dabei der Betriebsspannung einer gewöhnlichen Spulenzündung. Die Erfindung sieht jedoch vor, dass die Steuerspannung mittels einer Steuerelektronik so angesteuert wird, dass Spannungspulse am Primärteil der Zündspule angelegt werden. Mit anderen Worten schwankt die Spannung am Primärteil der Zündspule, wobei jeder Peak der Spannung ein Puls ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich eine gepulste Steuerspannung die Eigenfrequenz der Zündspule, genauer des Primärteils der Zündspule, zu Nutze machen kann: Jede Spule, somit auch jeder Teil einer Spule, hat eine Eigenfrequenz. Dabei ist die Eigenfrequenz diejenige Frequenz, in welcher das Bauteil bei gleichfrequenter Anregung in Resonanz gerät. Der besondere Vorteil an der Eigenfrequenz ist daher, dass mit nur jeweils geringer Energiezufuhr pro Puls erreicht werden kann, dass die Energie im Spulensystem außerordentlich hoch ansteigt.The control voltage corresponds to the operating voltage of a conventional coil ignition. However, the invention provides that the control voltage by means of an electronic control so is controlled that voltage pulses are applied to the primary part of the ignition coil. In other words, the voltage on the primary part of the ignition coil fluctuates, with each peak of the voltage being a pulse. The invention is based on the recognition that a pulsed control voltage can make use of the natural frequency of the ignition coil, more precisely of the primary part of the ignition coil: Each coil, and thus also each part of a coil, has a natural frequency. In this case, the natural frequency is the frequency in which the component comes into resonance with the same frequency excitation. The particular advantage of the natural frequency is therefore that with only a low energy input per pulse can be achieved that the energy in the coil system increases extremely high.

Dieses Phänomen ist in besonderem Maße bei genauer Anregung in der Eigenfrequenz zu beobachten. Aufwendige Versuche des Erfinders haben jedoch gezeigt, dass auch bei einer Schwankungsbreite von 20 % um die Eigenfrequenz herum die Anregung besonders effektiv ist, sodass dieser Bereich im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Resonanzbereich bezeichnet wird. Als besonders geeignet haben sich Frequenzen im Bereich von +/- 10 %, vor allem +/- 5 %, um die Eigenfrequenz der Zündspule erwiesen, genauer um die Eigenfrequenz des Primärteils der Zündspule.This phenomenon is particularly important to observe accurate excitation in the natural frequency. costly However, attempts by the inventor have shown that even with a Fluctuation of 20% around the natural frequency around the excitation is particularly effective, so this area under the present Application is referred to as resonance range. As especially suitable have frequencies in the range of +/- 10%, especially +/- 5%, around the natural frequency of the ignition coil proved, more precisely around the natural frequency of the primary part of the ignition coil.

Wenn der Primärteil der Zündspule auf diese Weise in seinem Resonanzbereich von der gepulsten Steuerspannung angeregt wird, reißt der Zündfunken nicht mehr ab. Solange die Steuerspannung innerhalb eines experimentell zu ermittelnden Zündbereichs gepulst wird, bleibt die Brenndauer des Zündfunkens aufrechterhalten.If the primary part the ignition coil in this way in its resonance range from the pulsed control voltage is excited, rips the spark is not more off. As long as the control voltage within an experimental to be determined ignition range is pulsed, the burning time of the spark is maintained.

Dabei beschreibt auch der Zündbereich im Rahmen dieser Anmeldung ein Frequenzspektrum, welches nicht notwendig mit dem Resonanzbereich deckungsgleich ist, mit dem Resonanzbereich allerdings Ähnlichkeit in der Größenordnung aufweisen kann. Der Resonanzbereich beschreibt die Grenzen des zulässigen Abstands der Steuerspannungspulsfrequenz, innerhalb derer die Erfindung verwirklicht ist. Demgegenüber beschreibt der Zündbereich die Grenzen des zulässigen Abstands der Steuerspannungspulsfrequenz, sodass ein einmal entzündeter Funken nicht abreißt.there also describes the ignition range in the context of this application a frequency spectrum which is not necessary is congruent with the resonance range, with the resonance range however similarity in the order of magnitude can have. The resonance range describes the limits of the permissible distance the control voltage pulse frequency, within which the invention is realized. In contrast, describes the ignition range the limits of permissible Distance of the control voltage pulse frequency, so that a spark once ignited does not break off.

Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Eigenfrequenz der Zündspule in Abhängigkeit der Umweltgegebenheiten schwankt. So erwärmt sie sich beispielsweise beim Zündvorgang, was sofort zu einer Änderung der Eigenfrequenz führt. Damit verschiebt sich auch der Zündbereich, wobei sich die Eigenfrequenz der Zündspule im Normalfall innerhalb des ursprünglichen Resonanzbereichs halten wird. Die Eigenfrequenz der Zündspule schwankt im Regelfall im Betrieb der Zündung nicht um Größenordnungen.there it should be noted that the natural frequency of the ignition coil dependent on the environmental conditions fluctuate. For example, it warms up during ignition, what immediately to a change the natural frequency leads. This also shifts the ignition range, wherein the natural frequency of the ignition coil is normally within the original Resonance range will hold. The natural frequency of the ignition coil As a rule, the operation of the ignition does not fluctuate by orders of magnitude.

Eine Anwendung des vorgestellten Aspekts der Erfindung führt also dazu, dass die Brenndauer des Zündfunkens über beliebige Zeit aufrechterhalten werden kann. Bei Versuchen des Erfinders wurde ohne Weiteres eine Brenndauer von 24 Stunden und mehr erreicht. Solche Brenndauern sind zwar für die Zündung eines Verbrennungsmotors nicht anwendbar, zeigen allerdings das Potential der Erfindung. In der Praxis führt die Erfindung dazu, dass in der Brennkammer der Brennvorgang deutlich verlängert werden kann. Dies führt zu einer deutlich homogeneren und insbesondere vollständigen Verbrennung in der Brennkammer.A Application of the presented aspect of the invention thus leads to that the burning time of the spark over any Time can be maintained. In experiments by the inventor was without Another achieves a burning time of 24 hours and more. Such Burning times are indeed for the ignition of an internal combustion engine not applicable, however, show that Potential of the invention. In practice, the invention leads to that be significantly extended in the combustion chamber of the burning process can. this leads to to a much more homogeneous and especially complete combustion in the combustion chamber.

Im praktischen Einsatz kann ein Zündsystem unter Ausnutzung der Erfindung die Zündfunken jeweils den Anforderungen des Motorensystems dynamisch anpassen. Hieraus resultieren erhebliche Vorteile eines besseren Zündverhaltens beim Kaltstart, des Zündens von zündunwilligen Gasen (z.B. mageren Gemischen), der möglichen Verwendung von größeren Elektrodenabständen und insgesamt eines kraftstoffsparenderen Be triebs oder umgekehrt einer Leistungssteigerung der Motoren bei gleichzeitig keiner oder nicht wesentlicher Kostenerhöhung in der Produktion. Zudem können bestehende Systeme problemlos ausgetauscht oder erweitert werden. Die Erfindung kann überdies auch bei Dieselmotoren verwendet werden.in the Practical use can be an ignition system under Exploitation of the invention, the sparks each dynamically adapt to the requirements of the engine system. This results in considerable advantages of a better ignition behavior at cold start, ignition by ignore Gases (e.g., lean mixtures), the potential use of larger electrode spacings, and overall a more fuel-efficient operation or, conversely, an increase in performance the engines with at the same time no or not substantial increase of costs in the production. In addition, you can Existing systems can easily be exchanged or expanded. The invention may moreover also be used in diesel engines.

Im Gegensatz zu derzeitigen Zündsystemen wendet das erfindungsgemäße System nicht nur die magnetische Kopplung von Spulen zur Spannungsübertragung an, sondern nutzt hauptsächlich die Resonanzgesetze zur Transformation der Spannung.in the Opposed to current ignition systems the system according to the invention not just the magnetic coupling of coils for voltage transmission but mainly uses the laws of resonance for the transformation of tension.

Es wurde bereits erläutert, dass das Verfahren besonders gut dann eingesetzt werden kann, wenn die Steuerspannung möglichst nah an der Eigenfrequenz der Zündspule gepulst ist, vor allem wenn sie genau in der Eigenfrequenz der Zündspule gepulst ist.It has already been explained that the method can be used particularly well when the control voltage as possible close to the natural frequency of the ignition coil is pulsed, especially if they are pulsed exactly in the natural frequency of the ignition coil is.

Es versteht sich, dass bevorzugt eine Steuerelektronik eingesetzt wird, die eine Frequenz in der Steuerspannung erzeugt, die in der Zündspule die beschriebene dauerhafte Resonanz bewirkt. Über die Resonanz in der Zündspule kann ein kontinuierlicher Zündfunken erzeugt werden.It is understood that preferably an electronic control system is used, which generates a frequency in the control voltage that is in the ignition coil causes the described permanent resonance. About the resonance in the ignition coil can be a continuous spark be generated.

Vorteilhaft wird beim Betreiben des vorgestellten Verfahrens die Brenndauer des Zündfunken vor Beginn des Zündvorgangs vorgegeben. Je nach den Gegebenheiten des Verbrennungsmotors kann diese experimentell ermittelt werden, und zwar abhängig insbesondere von Motordaten wie Drehzahl, Leistungsforderung oder Klopfsensor. Die Steuerelektronik passt die Frequenz der Steuerspannung zur Hochspannungserzeugung dabei den elektrischen Eigenschaften der Zündspulen-Primärspule an. Die Steuerelektronik errechnet sogleich und erzeugt die Puls-Pausenmodulation, sodass die voreingestellte Brenndauer des Zündfunkens beim Betrieb des Verbrennungsmotors auch erreicht wird.Advantageously, in the operation of the proposed method, the burning time of the spark is predetermined before the start of the ignition process. Depending on the circumstances of the internal combustion engine, this can be determined experimentally, depending in particular on engine data such as engine speed, power demand or knock sensor. The tax The electronic system adapts the frequency of the control voltage for high voltage generation to the electrical properties of the ignition coil primary coil. The control electronics calculates immediately and generates the pulse pause modulation, so that the preset burning time of the spark is also achieved during operation of the internal combustion engine.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung an einer Zündspule, wobei auf eine Grundfrequenz der Hochspannung eine Modulationsfrequenz aufmoduliert wird.To In a second aspect of the invention, the object solves a method for generating a spark to ignite an internal combustion engine with a high electrical voltage an ignition coil, wherein a fundamental frequency of the high voltage is a modulation frequency is modulated.

Nach diesem Aspekt der Erfindung wird also eine Frequenzmodulation der Steuerspannung dahingehend vorgenommen, dass der Grundfrequenz eine Modulationsfrequenz hinzugefügt wird. Dabei entspricht die Grundfrequenz möglichst genau der Eigenfrequenz des Primärteils der Zündspule. Über die separate Modulationsfrequenz lässt sich das System hochdynamisch ansteuern:
So kann bei einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs die Primärspule einer Zündkerze beispielsweise eine Grundfrequenz von etwa 7.500 Hz haben, und die Modulationsfrequenz, die im Wege der Frequenzmodulation auf die Grundfrequenz aufaddiert wird, kann beispielsweise 200 Hz betragen. In diesem Falle würde die Primärseite der Zündspule von der Steuerspannung also mit einer Frequenz zwischen 7.400 und 7.600 Hz beaufschlagt werden können. Dabei kann die Amplitude auf der Primärseite konstant bleiben, und dennoch wird im Sekundärteil der Spule die dortige Spannung in der Amplitude moduliert. Wenn die Grundfrequenz von 7.500 Hz der Eigenfrequenz der Spule entspricht, wäre bei 7.500 Hz die stärkste Zündung zu beobachten. Um diese zentrale Frequenz der stärksten Zündung herum kann sich ein Zündbereich von beispielsweise +/- 50 Hz ergeben, sodass sich innerhalb einer Steuerspannungspulsfrequenz von 7.450 Hz bis 7.550 Hz eine Zündung des Zündfunkens bzw. ein Andauern der Brenndauer ergibt, wohingegen außerhalb dieses Zündbereichs keine Zündung auftritt bzw. die Brenndauer abreißt.
According to this aspect of the invention, therefore, a frequency modulation of the control voltage is made to the effect that the fundamental frequency is added to a modulation frequency. The fundamental frequency corresponds as accurately as possible to the natural frequency of the primary part of the ignition coil. By means of the separate modulation frequency, the system can be controlled highly dynamically:
Thus, in an internal combustion engine of a motor vehicle, the primary coil of a spark plug, for example, have a fundamental frequency of about 7,500 Hz, and the modulation frequency, which is added by way of frequency modulation to the fundamental frequency, for example, 200 Hz. In this case, therefore, the primary side of the ignition coil of the control voltage would be applied to a frequency between 7,400 and 7,600 Hz. In this case, the amplitude can remain constant on the primary side, and yet in the secondary part of the coil, the local voltage is modulated in the amplitude. If the fundamental frequency of 7,500 Hz corresponds to the natural frequency of the coil, the strongest ignition would be observed at 7,500 Hz. An ignition range of, for example, +/- 50 Hz can result around this central frequency of the strongest ignition, so that within a control pulse pulse frequency of 7,450 Hz to 7,550 Hz the spark ignites or burn duration persists, whereas outside this ignition range there is no ignition occurs or the burning time breaks off.

Wenn diese Werte bekannt sind, beispielweise durch experimentelles Ermitteln, ist es möglich, die Steuerspannung in einer nicht-zündenden Frequenz zu betreiben, die allerdings sehr nah am Zündbereich liegt, beispielsweise zwischen 7.400 Hz und 7.430 Hz. Wenn von diesem Bereitschaftszustand aus nun die Zündung herbeigeführt werden soll, reicht es aus, die aufmodulierte Frequenz geringfügig zu erhöhen, sodass die Steuerspannungspulsfrequenz insgesamt von 7.430 Hz aus in den Zündbereich hinein ansteigt, also im gewählten Beispiel über 7.450 Hz steigt. Die Zündung erfolgt dann sofort, wobei der vorgestellte Aspekt der Erfindung die Regelintensität des Zündsystems auf ein Minimum beschränkt. So reicht es im vorstehend geschilderten Beispiel aus, die Steuerspannungspulsfrequenz lediglich um etwa 20 Hz zu erhöhen, um eine Zündung zu erreichen. Dies kann binnen kürzester Zeit geschehen. Ebenso kann bei Bedarf die Steuerspannungspulsfrequenz binnen kürzester Zeit wieder aus dem Zündbereich herausgeregelt werden und danach bei Bedarf wieder hochdyna misch in den Zündbereich hineingeregelt werden. Somit lassen sich Beginn und Ende der Zünddauer mit äußerster Präzision und ebenso kurzfristig erzeugen. Die Präzision des Brennvorgangs wird dadurch beträchtlich erhöht. Auch die Plasmaerzeugung wird erheblich erleichtert.If these values are known, for example by experimental determination, is it possible that Control voltage in a non-igniting Frequency to operate, however, very close to the ignition range is, for example, between 7,400 Hz and 7,430 Hz. If from this Standby state from now the ignition be brought about should be enough to slightly increase the modulated frequency so that the control voltage pulse frequency from a total of 7,430 Hz in the ignition into it, that is, in the chosen one Example over 7,450 Hz is rising. The ignition takes place immediately, the presented aspect of the invention the rule intensity of the ignition system kept to a minimum. So it is sufficient in the above-described example, the control voltage pulse frequency only to increase by about 20 Hz, for an ignition to reach. This can be done in a short time Time has happened. Likewise, if necessary, the control voltage pulse frequency within a short time Time again from the ignition area be out-regulated and then again if necessary hochdyna mix in the ignition area be regulated. Thus, the beginning and end of the ignition duration can be with the utmost precision and generate just as short-term. The precision of the burning process is considerably elevated. Also the plasma generation is greatly facilitated.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung an einer Zündspule, wobei eine Steuerspannung in ihrer Amplitude moduliert wird.To a third aspect of the invention solves the task Method for generating a spark to ignite an internal combustion engine with a high electrical voltage an ignition coil, wherein a control voltage is modulated in amplitude.

Nach dem vorstehend beschriebenen zweiten Aspekt der Erfindung wird die Frequenz der Steuerspannung moduliert, wodurch die Brenndauer kontrolliert werden kann. Durch die nun vorgeschlagene Amplitudenmodulation und somit die geregelte Stromzufuhr werden die Leistung und somit der Energietransport im brennenden Zündfunken regelbar. Nach Versuchsergebnissen des Erfinders kann die Amplitudenmodulation praktisch völlig unabhängig von der Frequenzmodulation erfolgen.To the second aspect of the invention described above is the Frequency of the control voltage modulated, which controls the burning time can be. By the now proposed amplitude modulation and Thus, the regulated power supply will be the power and thus the Energy transport in the burning spark adjustable. According to experimental results of the inventor, the amplitude modulation practically completely independent of the frequency modulation take place.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn zwei der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte kombiniert werden, wenn also beispielsweise eine Frequenzmodulation der Steuerspannung um die Eigenfrequenz der Zündspule herum erfolgt, oder wenn die Steuerspannung im Resonanzbereich gepulst ist und während der Brenndauer in ihrer Amplitude moduliert wird, oder wenn die Steuerspannung während des Brennvorgangs oder zum Erzeugen der Zündung sowohl in der Frequenz als auch in der Amplitude moduliert wird.From It is particularly advantageous if two of the above-described Invention aspects are combined, so if, for example, a frequency modulation the control voltage is around the natural frequency of the ignition coil around, or when the control voltage is pulsed in the resonance region and during the Burning time is modulated in its amplitude, or if the control voltage during the Burning process or to generate the ignition both in frequency as well as being modulated in amplitude.

Es versteht sich, dass besonders hervorragende Ergebnisse erzielt werden, wenn alle drei Verfahren gleichzeitig angewendet werden, wenn also die Steuerspannung im Resonanzbereich der Spule oder um den Resonanzbereich der Spule herum frequenzmoduliert wird und sie auch in ihrer Amplitude moduliert wird.It is understood that particularly excellent results are achieved when all three methods are applied simultaneously, so if the Control voltage in the resonance range of the coil or around the resonance range The frequency of the coil is frequency modulated and also modulated in amplitude becomes.

Ebenso versteht es sich, dass es eine Zündvorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren ermöglicht, dieses Verfahren in der Praxis anzuwenden.As well It is understood that there is an ignition device with means of implementation one of the methods described above allows this method in to practice.

Insgesamt stellt die Erfindung somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, welche bewirken, dass es zum einen nicht mehr zu einem akuten Abriss des Funkenüberschlags kommt und dass zum anderen der Funken in seiner Leistung den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden kann, wodurch eine leistungsoptimale und möglichst vollständige Verbrennung erfolgen kann. Brenndauer des Zündfunkens und Leistung des Zündfunkens sind somit beliebig einstellbar.All in all the invention thus provides a method and an apparatus for available which cause it, on the one hand no longer an acute demolition the flashover comes and that on the other hand the spark in its achievement the respective Requirement can be adjusted, resulting in a performance-optimal and as possible full Combustion can take place. Burning time of the spark and power of the Spark are thus freely adjustable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Messbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be described below with reference to a measuring example with reference closer to the drawing explained. Show it

1 ein Diagramm, in welchem die Spannung an der Zündkerze auf der Ordinate über der Zeit auf der Abszisse aufgetragen ist, 1 a diagram in which the voltage at the spark plug is plotted on the ordinate over time on the abscissa,

2 in einem gleich aufgebauten Diagramm den Zündspannungsverlauf bei einer herkömmlichen Zündung und 2 in an identically constructed diagram the Zündspannungsverlauf in a conventional ignition and

3 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündanlage. 3 a schematic diagram of an ignition system according to the invention.

Die Messkurve 1 in 1 zeigt den Zündspannungsverlauf bei einer erfindungsgemäßen Zündung. Im Verlauf einer Zeit 2 liegt vor einem Zündbeginn 3 bei einer Zeit von „0" an der Zündkerze keine Spannung 4 an.The trace 1 in 1 shows the Zündspannungsverlauf in an ignition according to the invention. In the course of a time 2 is before a start of ignition 3 at a time of "0" at the spark plug no voltage 4 at.

Bei Zündbeginn 3 kommt es zu einem sprunghaften Anstieg 5 der Zündspannung bis zu einer maximalen Zündspannung 6 in Höhe von etwa 20 kV. Hierdurch beginnt eine Funkendauer 7. Die Steuerspannung wird kurzzeitig innerhalb einer Spanne 8 in der Resonanzfrequenz des Primärteils der Zündspule gepulst.At the start of ignition 3 there is a sudden increase 5 the ignition voltage up to a maximum ignition voltage 6 in the amount of about 20 kV. This starts a spark duration 7 , The control voltage is briefly within a range 8th pulsed in the resonant frequency of the primary part of the ignition coil.

Danach wird die Zündspannungskurve den erforderlichen Gegebenheiten angepasst modelliert, sodass eine Leistungsmodulationskurve 9 entsteht. Während der Brenndauer 7 wird die Steuerspannung innerhalb eines Zündbereichs um die Eigenfrequenz der Spule herum gehalten (zur Verdeutlichung durch die Schwingung 10 dargestellt), wobei gleichzeitig die Intensität des Funkens über eine Amplitudenmodulation der Steuerspannung erreicht wird. An einem zeitlichen Ende 11 der Brenndauer 7 wird die Frequenz der Steuerspannungspulse aus dem Zündbereich herausmoduliert, sodass es zu einem Abriss des Funkens beim Zeitpunkt 11 kommt. Die Zündspannung 4 sinkt auf deutlich unter 5 kV ab und schwingt in einer Nachschwingphase 12 etwa auf eine Spannung von Null ab.Thereafter, the ignition voltage curve is modeled adapted to the required conditions, so that a power modulation curve 9 arises. During the burning time 7 the control voltage is kept within an ignition range around the natural frequency of the coil (for clarity by the vibration 10 shown), wherein at the same time the intensity of the spark is achieved via an amplitude modulation of the control voltage. At a time end 11 the burning time 7 the frequency of the control voltage pulses is modulated out of the firing range, causing the spark to break off at the time 11 comes. The ignition voltage 4 drops to well below 5 kV and oscillates in a reverberation phase 12 approximately to a voltage of zero.

Im dargestellten Beispiel wird der Zündfunken mit einer modellierten Brennintensität über einen Zeitraum von etwas über einer tausendstel Sekunde aufrechterhalten. Demgegenüber ist bei einer herkömmlichen Zündung, wie sie in 2 dargestellt ist, bei Zündbeginn zwar ebenfalls ein starker Anstieg 5 festzustellen, der ebenfalls zu einer maximalen Zündspannung 6 von etwa 20 kV führt. Anstelle der Leistungsmodulationskurve 9 entsteht allerdings nur eine Zündspannungsnadel 13, welche binnen kürzester Zeit 14 die Zünddauer beendet und die Zündspannung bereits auf deutlich unter 5 kV abfallen lässt. Während der gesamten Funkendauer 15 von etwa 1,5 ms beträgt die Zündspannung 16 nur noch etwa 2 kV. Auf diesem Niveau geht sie auch sogleich in den Ausschwingvorgang 17 über.In the example shown, the spark is maintained with a modeled focal intensity over a period of just over a thousandth of a second. In contrast, in a conventional ignition, as shown in 2 is shown, at the start of firing, although also a strong increase 5 also determine the maximum ignition voltage 6 of about 20 kV leads. Instead of the power modulation curve 9 However, only a Zündspannungsnadel arises 13 , which in no time 14 the ignition duration ends and the ignition voltage drops to well below 5 kV. During the entire spark duration 15 of about 1.5 ms is the ignition voltage 16 only about 2 kV. At this level, she goes straight into the decay process 17 above.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Zünddauer und die Funkendauer 14 bzw. 15 bei einer herkömmlichen Zündkerze und einer herkömmlichen Ansteuerung nicht nennenswert variiert werden können. Demgegenüber kann die Erfindung sowohl die Leistungsmodulationskurve 9 in der Amplitude über die Amplitudenmodulation der Steuerspannung modellieren als auch – unabhängig hiervon – die Funkendauer 7 und somit die Verbrennungsdauer in der Brennkammer individuell beliebig steuern.It should be noted that the ignition duration and the spark duration 14 respectively. 15 can not be varied significantly in a conventional spark plug and a conventional control. In contrast, the invention can provide both the power modulation curve 9 in the amplitude over the amplitude modulation of the control voltage model as well as - independently of this - the spark duration 7 and thus individually control the combustion duration in the combustion chamber.

In einem wiederholt erfolgreich getesteten praktischen Beispiel ergaben sich folgende Werte:
Bei einer Bosch® TCI Zündspule für elektronische Zündanlagen von Mercedes-Benz® liegt die spuleneigene Resonanzfrequenz bei 50 kHz. Die Steuerimpulse sind 10 μs lang, und ihnen folgt bei einem 50%igen Tastverhältnis eine 10 μs lange Pause. Bei einer anliegenden Spannung von 12 Volt ohne Strombegrenzung wird eine maximale Spannung an der Sekundärseite erreicht.
In a repeatedly successfully tested practical example, the following values resulted:
For a Bosch ® TCI ignition coil for electronic ignition systems from Mercedes-Benz ® , the coil's own resonance frequency is 50 kHz. The control pulses are 10 μs long, followed by a 10 μs pause at a 50% duty cycle. With an applied voltage of 12 volts without current limitation, a maximum voltage is reached on the secondary side.

Bei einem sehr kleinen Hochspannungstrafo mit fester Kopplung der Spulen und einer Induktivität von 80 μH bei 0,4 Ohm Gleichstromwiderstand werden bei 12,5 kHz (40 μs Pulsdauer) gleichwertige Ausgangsspannungen und Zündfunkenstärken erreicht.at a very small high-voltage transformer with fixed coupling of the coils and an inductance of 80 μH at 0.4 ohms of DC resistance are applied at 12.5 kHz (40 μs pulse duration) achieved equivalent output voltages and spark levels.

Die Steuerelektronik im Testaufbau ermöglichte die manuelle Einstellung der Trägerfrequenz von 1666 Hz bis 100 kHz, was einer Pulszeit von 10 μs bis 600 μs entspricht. Die Dauer dieser Trägerfrequenz kann von 20 μs bis 5 ms eingestellt werden und entspricht somit der Zündfunkendauer derzeitiger Systeme bis hin zur gesamten Brenndauer einer optimalen Verbrennung.The Control electronics in the test setup enabled manual adjustment the carrier frequency of 1666 Hz to 100 kHz, which corresponds to a pulse time of 10 μs to 600 μs. The duration of this carrier frequency can be from 20 μs be set to 5 ms and thus corresponds to the spark duration current systems up to the entire burning time of an optimal Combustion.

Die Energiedichte des Zündfunkens wird durch die Trägerfrequenz bestimmt und kann durch deren Puls-Pausenverhältnis optimiert werden. Diese Optimierung der Energiedichte durch Puls-Pausenmodulation ermöglicht die Modellierung der Geometrie des Zündfunkens während dessen Brenndauer.The Energy density of the spark is determined by the carrier frequency determined and can be optimized by their pulse-pause ratio. These Optimization of the energy density by pulse-pause modulation allows the Modeling the geometry of the spark while its burning time.

Die genannten Einstellmöglichkeiten können ohne Probleme fremdgetriggert und ferngesteuert werden. Optimal würde dies durch eine vollelektronische Steuerung erfolgen, die alle motorrelevanten Daten unmittelbar erfasst, auswertet und dementsprechend die Zündanlage kontinuierlich einstellt. Die Modifizierung von bestehenden, elektronischen Zündanlagen durch Softwareanpassung wäre denkbar und wahrscheinlich die einfachste und preiswerteste Art der Aufrüstung einer bestehenden Zündanlage auf ein erfindungsgemäßes System.The mentioned settings can without Problems are externally triggered and remotely controlled. This would be optimal be carried out by a fully electronic control, all motor-relevant data recorded immediately, evaluates and accordingly the ignition system continuously adjusted. The modification of existing electronic ignition systems through software customization conceivable and probably the simplest and cheapest kind the upgrade an existing ignition system to a system according to the invention.

11
ZündspannungsmesskurveZündspannungsmesskurve
22
Zeitverlaufover time
33
Zündzeitpunktignition timing
44
Spannung an der Zündspuletension on the ignition coil
55
Anstieg der Spannungrise the tension
66
Zündspannungignition
77
Funkendauerspark duration
88th
Zünddauer in der Resonanzfrequenzignition time in the resonance frequency
99
LeistungsmodulationskurvePower modulation curve
1010
Pulsfrequenzpulse rate
1111
Ende der FunkendauerThe End the spark duration
1212
Ausschwingphasedecay phase
1313
ZündspannungsnadelZündspannungsnadel
1414
30 ms Zünddauer30 ms ignition duration
1515
Funkendauerspark duration
1616
Funkenspannungspark voltage
1717
Ausschwingvorgangdecaying

Claims (12)

Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens (8) zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung (6) an einer Zündspule, wobei ein Primärteil der Zündspule mit einer Steuerspannung (6) beaufschlagt wird und wobei die Zündspule eine Eigenfrequenz (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannung so gepulst wird, dass die Pulse in einem Resonanzbereich (10) der Zündspule zu dieser gelangen, wobei der Resonanzbereich die Eigenfrequenz der Zündspule und eine Abweichung von +/- 20 %, bevorzugt +/- 10 %, vor allem +/- 5 %, um die Eigenfrequenz der Zündspule herum erfasst.Method for generating a spark ( 8th ) for igniting an internal combustion engine with a high electrical voltage ( 6 ) to an ignition coil, wherein a primary part of the ignition coil with a control voltage ( 6 ) is applied and wherein the ignition coil has a natural frequency ( 8th ), characterized in that the control voltage is pulsed such that the pulses in a resonance range ( 10 ) of the ignition coil to reach this, wherein the resonance range detects the natural frequency of the ignition coil and a deviation of +/- 20%, preferably +/- 10%, especially +/- 5%, around the natural frequency of the ignition coil around. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannung genau in der Eigenfrequenz der Zündspule gepulst wird.Method according to claim 1, characterized in that that the control voltage is exactly in the natural frequency of the ignition coil is pulsed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik eine Frequenz in der Steuerspannung erzeugt, die in der Zündspule eine dauerhafte Resonanz bewirkt.Method according to claim 1 or 2, characterized an electronic control unit generates a frequency in the control voltage, in the ignition coil causes a permanent resonance. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass über die Resonanz in der Zündspule ein kontinuierlicher Zündfunken erzeugt wird.Method according to claim 3, characterized that over the resonance in the ignition coil continuous spark is produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brenndauer (7) des Zündfunkens vor Beginn (3) des Zündvorgangs vorgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a burning time ( 7 ) of the spark before starting ( 3 ) of the ignition process is specified. Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung (6) an einer Zündspule, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Grundfrequenz der Hochspannung eine Modulationsfrequenz aufmoduliert wird.Method for generating a spark for igniting an internal combustion engine with a high electrical voltage ( 6 ) to an ignition coil, characterized in that a modulation frequency is modulated on a fundamental frequency of the high voltage. Verfahren zum Erzeugen eines Zündfunkens zum Zünden eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Hochspannung (6) an einer Zündspule, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerspannung in ihrer Amplitude moduliert wird.Method for generating a spark for igniting an internal combustion engine with a high electrical voltage ( 6 ) to an ignition coil, characterized in that a control voltage is modulated in amplitude. Verfahren nach Anspruch 1 und nach Anspruch 6.Method according to Claim 1 and according to Claim 6. Verfahren nach Anspruch 1 und nach Anspruch 7.Method according to claim 1 and according to claim 7. Verfahren nach Anspruch 6 und nach Anspruch 7.Method according to Claim 6 and according to Claim 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 6 und 7.Method according to one of claims 1, 6 and 7. Zündvorrichtung mit Mitteln zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.detonator with means for performing a Method according to one of the preceding claims.
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