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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Plasmazündsystem mit einer Störungsverminderungsschaltung.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
normales Zündsystem
für eine
Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, etc. weist, wie in 10A gezeigt, eine Zündkerze 10, eine Batterie 31,
einen Zündschalter 32,
eine Zündspule 33,
eine elektronische Steuereinheit (ECU) 35, eine Zündvorrichtung
(Transistor) 34, und dergleichen auf.
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In
diesem System, wie in 10B gezeigt,
wird die Zündvorrichtung 34 eingeschaltet,
wenn die ECU 35 ein Zündsignal
erzeugt, nachdem der Zündschalter 32 eingeschaltet
wird, sodass eine Spannung (z. B. 12 V) der Batterie 31 einer
Primärwicklung 331 der
Zündspule 33 zugeführt wird,
was einen Primärstrom
in der Primärwicklung 331 verursacht.
Wenn das Zündsignal
verschwindet, und die Zündvorrichtung 34 abgeschaltet wird,
wird der Primärstrom
abgetrennt, was eine Änderung
eines magnetischen Feldes in der Zündspule 33 verursacht.
Eine Sekundärwicklung 323 der
Zündspule 33 erzeugt
eine Sekundärspannung
von –10
bis –30 kV
als Folge auf die Änderung
des magnetischen Feldes. Diese Sekundärspannung erzeugt eine elektrische Entladung
in einem Entladungsraum (Lücke) 140 zwischen
einer zentrale Elektrode 110 und einer Masseelektrode 131 in
der Zündkerze 100,
sodass lokal eine Hochtemperaturzone in einem begrenzten Bereich
erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom von ungefähr 35 mA,
der durch einen Gleichrichter (Diode) 21 gleichgerichtet
wird, in die Sekundärwicklung 323,
und Energie von ungefähr
35 mJ wird entladen. Bei einer normalen Funkenzündung durch die Zündkerze 10 wird
diese Hochtemperaturzone eine Quelle einer Zündung, um ein komprimiertes
Luft-Treibstoff-Gemisch, das einer Zündkammer des Motors zugeführt wird,
für eine
Gemischexplosion zu zünden.
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Ein
Plasmazündsystem
für eine
Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, etc. weist ebenso, wie in 11A gezeigt, eine Zündkerze 10, eine Batterie 31,
einen Zündschalter 32,
eine Zündspule 33,
eine elektronische Steuereinheit (ECU) 35 und eine Zündvorrichtung
(Transistor) 34 wie bei dem in 11A gezeigten normalen
System auf. Zusätzlich
weist das Plasmazündsystem
eine Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 auf, die eine
Batterie 41, einen Widerstand 42, eine Plasmaerzeugungskapazität oder -kapazitäten 43 und
einen Gleichrichter 22 auf. Die Zündkerze 10 ist von
der Plasamaart, die einen Isolator 120 umfasst, der eine zentrale
Elektrode 110 umgibt, und eine Entladungslücke 140 definiert.
Die Kapazität 43 ist
bereitgestellt, um elektrische Energie zu speichern, die durch die
Batterie 41 über
den Widerstand 42 aufgeladen wird.
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In
diesem Plasmazündsystem,
wie in 11B gezeigt, wird eine Sekundärspannung
von ungefähr –10 bis –30 kV auf
die gleiche Weise wie in dem normalen Zündsystem erzeugt. Zusätzlich wird
zu einem Zeitpunkt, wenn die Sekundärspannung eine Entladungsspannung
erreicht, die proportional zu einem Entladungsstand D zwischen den
Elektroden 110 und 131 ist, die in der Kapazität 43 gespeicherte
Energie sofort in den Entladungsraum 140 entladen, sodass
Hochtemperaturplasmagas in dem Entladungsraum 140 erzeugt
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird Hochenergie von ungefähr 100 mJ
abgegeben.
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In
diesem Plasmazündsystem
wird eine relativ große
Hochtemperaturzone durch sehr hohe Energie erzeugt, und wird zu
einem Flammkern von hoher Richtungscharakteristik, was ein komprimiertes
Luft-Treibstoff-Gemisch in einem Motor zündet. Daher wird von dem Plasamzündsystem
erwartet, bei einer gestuften Verbrennung in einem Motor mit Direkteinspritzung
angewendet zu werden, in dem ein mageres Luft-Treibstoff-Gemisch
durch Zuführen
eines fetten Luft-Treibstoff-Gemisches
nur um die Zündkerze
herum verbrannt wird.
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Da
die in der Kapazität 43 gespeicherte
Energie sofort der Zündkerze 10 zugeführt wird,
fließt
ein großer
Strom von ungefähr
120 A in die negative Richtung während
einer Entladungsperiode von ungefähr 8 μs, wie in 10B gezeigt. Dies tritt bei jeder vorbestimmten
Drehung des Motors auf, und daher wird eine hochfrequente elektromagnetische
Störung
N erzeugt. Diese Störung
kann verschiedene in einem Fahrzeug angebrachte elektronische Steuersysteme
beeinflussen. Dies kann zu einer Fehlzündung in dem Motor führen.
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Um
dieser elektromagnetischen Störung
entgegenzuwirken, schlägt
US 4,308,488 (
JP-U-55-156263 ) vor, eine
elektrische Leitung einer Plasmaerzeugungsschaltung zu bilden, und
eine Steuerdiode in diese elektrische Leitung an einer Position
nahe der Zündkerze
bereitzustellen. Dieser Vorschlag führt zu keiner Reduktion einer
Spannung, die einer Primärwicklung
einer Zündspule
von einer Entladungsleistungsschaltung angelegt wird.
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Da
die Abschirmleitung eine niedrige Flexibilität aufweist, wird ein Beschalten
der Abschirmleitung schwierig. Wenn die Abschirmleitung einen unvollständig abgeschirmten
Teil aufweist, streut eine elektromagnetische Störung. Als eine Folge muss die
andere elektrische Leitung einer Entladungsleistungsschaltung und
ein Kerzensockel abgeschirmt werden. Diese Abschirmung kann in einem überfüllten Motorraum
. einfach bereitgestellt werden. Bei manchen Gelegenheiten wird
diese Abschirmung selbst als eine Antenne betrieben, und erzeugt
eine elektromagnetische Störung.
Da sich weiterhin die zwischen der Abschirmung und der elektrischen
Leitung der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung erzeugte Streukapazität unregelmäßig gemäß Biegungen ändert, kann
dies zu einer neuen Störungsquelle
führen.
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Weiterhin
können
die Zündspule
und die Plasmazündkerze
zum Ausbilden einer Übertragungsschaltung
führen,
die eine elektromagnetische Störung
erzeugt, wenn die Zündkerze
startet, sich als Folge der Sekundärspannung der Zündspule
zu entladen. Die elektrische Leitung kann als eine Antenne funktionieren
und strahlt die Störung
nach Außen
ab. Da ein großer
Strom in der elektrischen Leitung fließen muss, ist es nicht möglich, ein
Erzeugen einer elektromagnetischen Störung, die bei einem Start eines
Entladens erzeugt wird, durch einen Widerstand in der elektrischen
Leitung abzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Plasamzündsystem
bereitzustellen, das weniger elektromagnetische Störungen nach
Außen
abstrahlt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Plasmazündsystem
für einen
Motor eine Zündspule,
eine Entladungsleistungsschaltung, eine Plasmaerzeugungsleistungsschaltung,
eine Zündkerze,
eine Entladungsleitung, eine Plasmaerzeugungsleitung und eine Kapazität zum Vermindern
einer elektromagnetischen Störung.
Die Zündspule
nimmt eine Primärspannung
auf und erzeugt basierend auf der ersten Spannung eine Sekundärspannung,
die höher
als die erste Spannung ist. Die Entladungsleistungsschaltung umfasst
eine Zündvorrichtung
zum Steuern der Zündspule.
Die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung umfasst eine Plasmaerzeugungskapazität, die durch
eine Spannung, die daran angelegt wird, geladen wird. Die Zündkerze
ist an dem Motor angebracht und weist einen durch eine zentrale
Elektrode und eine Masseelektrode definierten zylindrischen Entladungsraum
auf. Die Zündkerze
bildet Plasmagas in dem Entladungsraum durch Anlegen der Sekundärspannung
von der Entladungsleistungsschaltung und einer Plasmaerzeugungsleistung
von der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung. Die Entladungsleitung
verbindet die Entladungsleistungsschaltung und die zentrale Elektrode.
Die Plasmaerzeugungsleitung verbindet die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung
und die zentrale Elektrode. Die Schaltung zum Vermindern einer elektromagnetischen
Störung
umfasst einen ersten Gleichrichter, einen zweiten Gleichrichter
und eine Störungsverminderungskapazität. Der erste
Gleichrichter ist in der Entladungsleitung angeordnet, um einen
in der Plasmaerzeugungsleitung fließenden Strom daran zu hindern,
in die Entladungsleitung zu fließen. Der zweite Gleichrichter ist
in der Plasmaerzeugungsleitung angeordnet, um einen in der Entladungsleistungsleitung
fließenden
Strom daran zu hindern, in die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung
zu fließen.
Die Störungsverminderungskapazität ist parallel
zu dem zweiten Gleichrichter an einer Position zwischen der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung
und dem zweiten Gleichrichter angeordnet.
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Die
Störungsverminderungskapazität kann separat
von der Plasmaerzeugungskapazität
bereitgestellt sein oder kann ein Teil von oder die gesamte Plasmaerzeugungskapazität sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die anhängenden
Zeichnungen erstellt wurde, besser ersichtlich. In den Zeichnungen
gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Plasmazündsystems,
das teilweise in Schnittansicht gezeigt wird, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Schaltdiagramm des in 1 gezeigten
Plasmazündsystems;
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3A bis 3C sind
Schaltungsdiagramme eines ersten bis dritten Vergleichsbeispiels
eines Plasmazündsystems;
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Die 4A und 4B sind
Schaltungsdiagramme eines vierten und eines fünften Vergleichsbeispiels eines
Plasmazündsystems;
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5 ist
eine Schnittansicht eines Plasmazündsystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Schnittansicht eines Plasmazündsystems gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Schnittansicht eines Plasmazündsystems gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Plasmazündsystems gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
ein Schaltungsdiagramm eines Plasmazündsystems gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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Die 10A und 10B sind
ein Schaltungsdiagramm und ein Ablaufdiagramm eines herkömmlichen
normalen Zündsystems;
und
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Die 11A und 11B sind
ein Schaltungsdiagramm und ein Ablaufdiagramm eines herkömmlichen
Plasmazündsystems.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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(erstes Ausführungsbeispiel)
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Unter
Bezugnahme auf zunächst 1,
weist ein Plasmazündsystem 1 eine
Zündkerze
der Plasmaart 10, eine Schaltung zur Verminderung einer
elektromagnetischen Störung 20,
eine Entladungsleistungsschaltung 3 und eine Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 auf.
Die Schaltung zur Verminderung einer Störung 20 ist innerhalb
einer Kerzenkappe 2 bereitgestellt, und mit der Entladungsleistungsschaltung 3 und
der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 über eine
elektrische Leitung zur Entladungsleistungszufuhr (Entladungsleitung) 36 und
eine elektrische Leitung zur Plasamerzeugungsleistungszufuhr (Plasmaerzeugungsleitung) 44 verbunden.
Die Entladungsleitungsschaltung 3 ist mit einem positiven
Anschluss einer ersten Batterie 31 verbunden. Die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 ist
mit einem negativen Anschluss einer zweiten Batterie 4 verbunden.
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Die
Zündkerze 10 wird
in eine Kerzenbohrung 52 eines Motorblocks 51 eingepasst,
sodass deren oberes Ende in eine durch einen Motorblock 51,
einen Zylinderblock 53 und einen (nicht gezeigten) Kolben
definierte Verbrennungskammer hineinragt. Die Zündkerze weist eine zentrale
Elektrode 110, einen Isolator 120 und ein Metallgehäuse 130 auf.
Die zentrale Elektrode 110 besteht aus einem säulenförmigen leitfähigen Material
und weist eine Unterseite auf, die zu einem Anschluss 111 leitfähig ist.
Der Isolator 120 ist zylinderförmig und nimmt die zentrale
Elektrode 110 fest auf, während diese von der Masseelektrode 131 und
dergleichen isoliert wird. Das Gehäuse 130 besteht aus
Metall und ist zylinderförmig.
Das obere Ende des Gehäuses 130 ist
in der radialen Richtung nach innen gebogen, um eine Masseelektrode 131 zu
bilden, die eine ringförmige Öffnung 132 aufweist.
Ein Entladungsraum 140 wird durch die Oberfläche des
oberen Endes der zentralen Elektrode 110, einer Oberfläche der
inneren Seite des Isolators 120 und einer Oberfläche einer
inneren Seite der Öffnung 132 gebildet.
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Das
Gehäuse 130 wird
aus einem sechseckigen Teil 133 und einem Gewinde 134 an
dessen Außenumfang
gebildet. Der sechseckige Teil 133 ist bereitgestellt,
um das Gewinde 134 in die Kerzenbohrung 52 einzuschrauben.
Das Gewinde 134 ist an der Seite des oberen Endes bereitgestellt,
um mit dem Motorblock 51 durch Drehen des sechseckigen
Teils 133 eingeschraubt zu werden, wodurch die Masseelektrode 131 mit dem
Motorblock 51 elektrisch verbunden wird.
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Zusätzlich zu
der Störungsverminderungsschaltung 20 umfasst
die Kerzenkappe 2 einen ersten Anschluss 210,
einen zweiten Anschluss 230, einen dritten Anschluss 240,
eine Isolierdichtung 250 und einem Isolierabguss 251,
wobei diese alle mit einem elektromagnetischen Abschirmkasten 24 abgedeckt
sind. Der erste Anschluss 210 ist mit dem Anschluss 111 der
zentralen Elektrode 110 verbunden. Der zweite Anschluss 230 ist
mit einem Anschluss 361 der Entladungsleitung 36 verbunden.
Der dritte Anschluss 240 ist mit einem Anschluss 441 der
Plasmaerzeugungsleitung 44 verbunden. Die Isolierdichtung 250 ist
zylinderförmig,
und besteht aus elastischem Material, und wird an einem Kopf 121 des
Isolators 120 eingepasst. Der Harzabguss 251 besteht
aus Epoxydharz oder dergleichen und verkapselt die Störungsverminderungsschaltung 20.
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Der
Kasten 24 kann komplett aus Metall bestehen, oder aus mit
metallischem Material beschichtetem Harz bestehen, sodass dessen
metallischer Teil als eine elektromagnetische Abschirmung funktioniert.
Da die Form oder das Volumen des Kastens 24 festgelegt
ist und nicht variabel ist, kann eine Differenz der Abschirmkapazitäten von
einem Kasten zu einem anderen Kasten auf einen kleinen Wert begrenzt
werden. Auch in dem Fall, dass die Zündkerze 10 an jedem
Zylinder eines Mehrfachzylindermotors angebracht ist, entsteht als
eine Folge keine Potentialdifferenz aufgrund Differenzen der Streukapazitäten von
mehreren Abschirmungen. Das heißt,
dass der Kasten 24 keine neue Quelle von elektromagnetischen
Störungen
wird.
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Der
Kasten ist an dem Motorblock 51 durch das sechseckige Teil 133 geerdet.
Die Kerzenkappe 2 wird durch ein Fixierelement 60 über ein
elastisches Element 61, wie etwa ein Gummi-O-Ring, fest
aufgenommen. Das Fixierelement 60 besteht aus metallischem
Material und steht in Kontakt mit dem Motorblock 51, um
elektrisch geerdet zu sein.
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Die
Störverminderungsschaltung 20 umfasst
einen ersten Gleichrichter 21, einen zweiten Gleichrichter 22 und
eine Kapazität 23.
Der erste Gleichrichter 21 erlaubt einen Stromfluss in
nur einer Richtung von dessen Anode zu dessen Kathode, und blockiert
einen Stromfluss in der entgegengesetzten Richtung. Daher sperrt der
erste Gleichrichter 21 einen in der Plasmaerzeugungsleistungsleitung 44 fließenden negativen
Strom davor, in die Entladungsleistungsschaltung 4 zu fließen. Der
zweite Gleichrichter 22 erlaubt einen Stromfluss in nur
einer Richtung von dessen Anode zu dessen Kathode, und sperrt einen
Stromfluss in der entgegengesetzten Richtung. Daher sperrt der zweite
Gleichrichter 22 einen in der Entladungsleistungsleitung 36 fließenden negativen
Strom davor, in die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 zu
fließen.
Die Kapazität 23 dient
zum Einschränken
einer Erzeugung einer elektromagnetischen Störung.
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Die
elektromagnetische Störung
wächst
an, wenn eine Verdrahtungslänge
zwischen dem zweiten Anschluss 230 und der zentralen Diode 110 lang
wird. Daher sollte diese Länge
so kurz wie möglich
verkürzt
werden. Diese Verdrahtungslänge
wird durch Bereitstellen der Störungsverminderungsschaltung 20 innerhalb
der Kerzenkappe 2 bereitgestellt. Da weiterhin die Kerzenkappe 2 in
der Kerzenbohrung 51 bereitgestellt ist, wird eine Störquelle
durch sowohl dem Gehäuse 24 und
dem Motorblock 51 abgeschirmt. Daher kann ein Austreten einer
elektromagnetischen Störung
sicher reduziert werden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Entladungsleistungsschaltung 3 mit
der ersten Batterie 31 und einer elektronischen Steuereinheit 35 verbunden,
und umfasst einen Zündschalter 32,
eine Zündspule 33 und
eine Zündeinrichtung
(Transistor und dergleichen) 34. Die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 ist
mit der zweiten Batterie 41 verbunden und umfasst einen
Widerstand 42, eine Plasmaerzeugungskapazität oder -kapazitäten 43.
Die Kapazität 43 wird
durch die zweite Batterie 41 aufgeladen.
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In
der Störungsverminderungsschaltung 20 ist
der erste Gleichrichter 21 in Serie zwischen der Entladungsleitung 36 und
der zentralen Elektrode 10 verbunden, und der zweite Gleichrichter 22 ist
in Serie zwischen der Plasmaerzeugungsleitung 44 und der
zentralen Elektrode 110 verbunden. Die Kapazität 23 dient zum
Verhindern einer Erzeugung einer elektromagnetischen Störung, und
ist parallel mit dem zweiten Gleichrichter 22 zwischen
der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 und dem zweiten
Gleichrichter 22 verbunden. Die Dioden 21, 22 und
die Kapazität 23 sind
mit dem Kasten 24 abgedeckt. Ein masseseitiger Anschluss
der Kapazität 23 und
der Kasten 24 sind durch die Masseelektrode 131 geerdet.
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Vorzugsweise
ist die Entladungsleitung 36 eine Hochspannungswiderstandsleitung,
und der erste und zweite Gleichrichter 21, 22 sind
Dioden. Insbesondere umfasst der zweite Gleichrichter 22 eine
Vielzahl von parallel verbundenen Hochspannungsdioden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
erzeugt die Zündspule 33 mit
der Entladungsleistungsschaltung 3 eine Sekundärspannung
von ungefähr –10 bis –30 kV auf
die gleiche Weise wie in den herkömmlichen Zündsystemen (10A, 10B, 10C, 10D).
Wenn die Sekundärspannung
eine zur Entladung zwischen der zentralen Elektrode 110 und
der Massenelektrode 131 benötigte Entladungsspannung erreicht,
startet eine Entladung zwischen den Elektroden 110 und 131,
sodass Gas in dem Entladungsraum 140 in einem kleinen Bereich
zu Plasmagas wird. Dieses Plasmagas ist leitfähig und erzeugt eine Entladung
der in der Plasmaerzeugungskapazität 43 gespeicherten
elektrischen Ladung. Als eine Folge wird das Plasmagas in dem Entladungsraum über einen
großen
Bereich erweitert und in der Verbrennungskammer 5 bereitgestellt.
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Ein
Betrieb dieses Ausführungsbeispiels
wurde mit denen des ersten bis dritten in den 3A, 3B bzw. 3C gezeigten
Vergleichsbeispielen verglichen. Es sei angemerkt, dass die Kapazität 23 in
dem Ausführungsbeispiel
(1, 2) mit einer Abzweigung zwischen
dem zweiten Gleichrichter 22 und der Plasmaentladungsleistungsschaltung 44 verbunden
ist, und sehr nahe an dem zweiten Gleichrichter 22 angebracht ist.
In dem ersten Vergleichsbeispiel (3A) ist
die Kapazität 23 mit
einer Abzweigung zwischen dem ersten Gleichrichter 21 und
dem zweiten Gleichrichter 22 verbunden, und noch näher an dem
zweiten Gleichrichter 22 und der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 angeordnet
als die Zündkerze 10.
In dem zweiten Vergleichsbeispiel (3B) ist
die Kapazität 23 mit
einer Abzweigung zwischen dem ersten Gleichrichter 21 und dem
zweiten Gleichrichter 22 verbunden und noch näher an dem
ersten Gleichrichter 21 angebracht, als die Zündkerze 10.
In dem dritten Vergleichsbeispiel (3C) ist
die Kapazität 23 mit
einer Abzweigung zwischen dem ersten Gleichrichter 21 und
dem zweiten Gleichrichter 22 verbunden, und an der gleichen
Position wie die Zündkerze 10 angebracht.
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Der
Betrieb des Ausführungsbeispiels
wurde ebenfalls mit zusätzlichen
Vergleichsbeispielen verglichen, das heißt, mit einem in den 4A bzw. 4B gezeigten
vierten und fünften
Vergleichsbeispiel. Es sei angemerkt, dass das vierte und das fünfte Vergleichsbeispiel
den gleichen Schaltungsaufbau aufweist wie das erste Ausführungsbeispiel,
aber sich hinsichtlich einer Position der Störungsverminderungskapazität 23 von der
Zündkerze 10 unterscheiden.
Insbesondere sind in dem vierten und dem fünften Vergleichsbeispiel die
Diastanzen L zwischen der Kapazität 23 und der Zündkerze 10 auf
40 cm bzw. 30 cm eingestellt. Die Distanz L in dem Ausführungsbeispiel
(1, 2) ist sehr kurz, weil die Störungsverminderungskapazität 23 (Störungsverminderungsschaltung 2)
direkt oberhalb der Zündkerze 10 liegt.
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Bewertungsergebnisse
von experimentellen Tests, die an dem Ausführungsbeispiel und den Vergleichsbeispielen
durchgeführt
werden, sind in der folgenden Tabelle angegeben. In dieser Tabelle
wird das Ausführungsbeispiel
durch Figurennummerierungen angegeben und das Bewertungsergebnis
wird hinsichtlich eines Ergebnisses des Motorbetriebs angegeben,
das heißt,
einer Zündungsleistungsfähigkeit
des Motors.
| Arbeitsmuster | Fig.
1, 2 | Fig.
3A | Fig.
3B | Fig.
3C | Fig.
4A | Fig.
4B |
| Ergebnis | gut | Fehlzündung | Fehlzündung | Fehlzündung | Fehler | gut |
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Wie
aus dieser Tabelle ersichtlich wird, haben das erste bis dritte
Vergleichsbeispiel (3A, 3B, 3C)
Fehlzündungen
(Plasmazündfehler)
aufgrund einer Abnahme des Entladungspotentials der Entladungsleitung 36 verursacht.
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Es
wird angenommen, dass dieser Abfall durch die Position der Kapazität 23 hervorgerufen
wird. Da die Störungsverminderungskapazität 23 mit
der Zündkerze 10 ohne irgendeine
Diode verbunden ist, entlädt diese
den Entladungsstrom durch diese zusätzlich zu einer Verminderung
der elektromagnetischen Störung.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
(1, 2) konnte keine Fehlzündung und
keine Erzeugung einer großen
elektromagnetischen Störung
beobachtet werden. Es wird angenommen dass dies auftritt, da die Störungsverminderungskapazität 23 nur
die Hochfrequenzstörung
vorspannt, die nicht erzeugt wird, wenn die Zündspule 33 die Sekundärspannung
der Zündkerze 10 zuführt, aber
nicht die Entladungsspannung vorspannt. Dies liegt daran, dass die
Störungsverminderungskapazität 23 über den
zweiten Gleichrichter 22, der den Entladungsstrom blockiert,
mit der Zündkerze 10 verbunden
ist.
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Wie
es weiterhin aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich wird, ist
in der ECU 35 in dem vierten Beispiel (4A)
ein fehlerhafter Betrieb aufgetreten (z. B. Erzeugen eines Zündsignals
an einem unterschiedlichen Zylinder), obwohl in dem fünften Beispiel
(4B) kein fehlerhafter Betrieb aufgetreten ist.
Aus diesem Beispiel kann darauf geschlossen werden, dass die Störungsverminderungskapazität 23 innerhalb
einer vorbestimmten Distanz (Länge
L) von ungefähr
30 cm, besser innerhalb 15 cm, angebracht werden sollte.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 5 gezeigt, ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel
die Kerzenkappe 2 unterschiedlich gestaltet. Das heißt, dass
der zweite Anschluss 230 zum Verbinden zu der Entladungsleitung 36 und
der dritte Anschluss 240 zum Verbinden zu der Plasmaerzeugungsleitung 44 in
einer senkrechten Beziehung zueinander angeordnet sind, sodass die
Kerzenkappe 2 verkleinert werden kann. Es ist kein Fixierelement
bereitgestellt. Vielmehr wird durch einfaches Einpassen der Kerzenkappe 2 auf
die Zündkerze 10 nach
festem Einschrauben der Zündkerze 10 in
den Motorblock 51, der mit dem zweiten Anschluss 230 verbundene
erste Anschluss 210 auf den Anschluss 111 der
zentralen Elektrode 110 eingepasst. Der Kasten 24 wird
auf das sechseckige Teil 133 und der Masse eingepasst,
während
das Isolierelement 250 fest auf dem Isolatorkopf 121 der Zündkerze 10 eingepasst
wird.
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Die
Störungsverminderungsschaltung 20 ist
auf einem Isoliersubstrat mit guter Wärmeabstrahlfähigkeit
ausgebildet, wie etwa Aluminium oder Aluminiumnitrit, sodass der
erste Gleichrichter 21, der zweite Gleichrichter 22 und
die Störungsverminderungskapazität 23 Wärme effektiv
abstrahlen können.
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Weiterhin
ist die Kapazität 23 weg
von dem ersten Gleichrichter 21 und dessen Leitung angeordnet, und
nahe dem dritten Anschluss 240 angeordnet. Der zweite Anschluss 230 und
der dritte Anschluss 240 sind so weit wie möglich voneinander
entfernt angeordnet. Daher wird eine hohe Entladungsspannung beschränkt, zu
der Kapazität 23 zu
entweichen, und die zwischen der Störungsverminderungskapazität 23 und
dem dritten Anschluss 240 entwickelte Störung wird
sehr stark vermindert.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 6 gezeigt, ist die Kerzenkappe 2 in einem
dritten Ausführungsbeispiel ähnlich aufgebaut wie
die des zweiten Ausführungsbeispiels.
Sie unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der Kasten 24 als
die elektromagnetische Abschirmung an einem Fixierteil 510 fixiert
ist, während das
elastische Element 61 eingeschoben wird. Das Fixierteil 510 ist
ein Vorsprung, der integral auf dem Motorblock 51 ausgebildet
ist. Da der Motorblock 51 als eine elektromagnetische Abschirmung
funktioniert, weist der Kasten 24 keinen zylindrischen Teil
auf, der die äußere Peripherie
der Isolierdichtung 250 in der Kerzenbohrung 52 bedeckt.
Der Kasten 24 bedeckt daher nur einen Teil, der nach außen aus
der Kerzenbohrung 52 herausragt, wodurch ein Austreten einer
elektromagnetischen Störung
beschränkt
wird.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 7 gezeigt, ist die Kerzenkappe 2 in einem
vierten Ausführungsbeispiel ähnlich der
des dritten Ausführungsbeispiels
aufgebaut. Sie unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der erste
Gleichrichter 21 und der zweite Gleichrichter 22 innerhalb
der Kerzenbohrung 52 angeordnet sind, während diese in dem dritten Ausführungsbeispiel
(5) außerhalb
der Kerzenbohrung 52 angeordnet waren. Weiterhin ist mindestens
ein Teil der Plasmaerzeugungskapazität oder -kapazitäten 43 der
Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 nahe dem dritten Anschluss 240 angeordnet,
um so als eine Störungsverminderungskapazität zu arbeiten.
Die Plasmaerzeugungskapazität 43 weist
daher in diesem Ausführungsbeispiel
eine große
Kapazität
(z. B. 2 μF)
auf, während
die Störungsverminderungskapazität 23 in
dem ersten bis zu dem dritten Ausführungsbeispiel eine kleine
Kapazität
(z. B. 0,1–1,0 μF) aufweist.
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Daher
arbeitet diese Kapazität 43,
um einen großen
Strom zur Plasmaerzeugung zuzuführen,
und eine elektromagnetische Störung
zu vermindern. Daher wird nur ein Hochfrequenzstörstrom zum Zeitpunkt eines
Entladens überbrückt, ohne
die Entladungsspannung abzuschwächen.
Als eine Folge wird eine Konfiguration der elektrischen Schaltung
vereinfacht, während
der elektromagnetische Abschirmungseffekt durch den Motorblock 51 maximiert
wird.
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(Fünftes
Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 8 gezeigt, ist in einem fünften Ausführungsbeispiel nur eine Batterie 300 für sowohl
die Entladungsleistungsschaltung 3 als auch die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 bereitgestellt,
während
in dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel
zwei Batterien 31 und 41 bereitgestellt waren.
Der positive Anschluss der Batterie 300 ist geerdet, und
der negative Anschluss derselben ist mit den Leistungsschaltungen 3 und 4 verbunden.
Die Polarität
der Zündungseinrichtung
(Transistor) 34 und die Verbindung der Zündspule 33 muss
entsprechend umgekehrt werden.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 9 gezeigt, ist die Entladungsleistungsschaltung 3 mit
der Zündspule 33 in
einem sechsten Ausführungsbeispiel
mit einer Vielzahl von Zündkerzen 10 durch
eine Verteileinrichtung 6 und einer Vielzahl von Störungsverminderungsschaltungen 2 verbunden.
Die Störungsverminderungsschaltungen 2 sind
mit der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 durch jeweilige
Plasmaerzeugungsleitungen 44 verbunden. Eine elektromagnetische
Störung
kann effektiv durch Abschirmen von jeweiligen Plasmaerzeugungsleitungen 44 durch
ein einzelnes Abschirmelement effektiv reduziert werden.
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Die
vorstehenden Ausführungsbeispiele
können
auf viele Weisen modifiziert werden. Zum Beispiel müssen die Entladungsleistungsschaltung 3 und
die Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 nicht voneinander
entfernt angeordnet sein, sondern können an demselben Ort eingegliedert
angeordnet sein. Die Ausgangsspannungen der Entladungsleistungsschaltung 3 und
der Plasmaerzeugungsleistungsschaltung 4 können durch
DC-DC-Konverter
oder dergleichen angepasst werden.
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Ein
Plasmazündsystem
(1) besitzt eine Schaltung zur Verminderung einer elektromagnetischen
Störung
(20) zusätzlich
zu einer Entladungsleistungsschaltung (3), einer Plasmaerzeugungsleistungsschaltung (4),
einer Plasmazündkerze
(10), einer Entladungsleitung (36) und einer Plasmaerzeugungsleitung
(44). Die Störungsverminderungsschaltung
(20) umfasst einen ersten Gleichrichter (21),
der mit der Entladungsleitung (36) verbunden ist, einen
zweiten Gleichrichter (22), der mit der Plasmaerzeugungsleitung
(44) verbunden ist, und eine Störungsverminderungskapazität (23),
die parallel mit dem zweiten Gleichrichter (22) verbunden
ist. Die Störungserminderungsschaltung
(20) ist nahe der Zündkerze
(10) angeordnet, sodass die Störungsverminderungskapazität (23)
nur Hochfrequenzstörungsströme überbrückt, die
erzeugt werden, wenn sich die Zündkerze
(10) entlädt.