DE102010043894A1 - Covering device for a spark plug well, control device for a spark plug and method for operating a spark plug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abdeckvorrichtung (100) für einen Zündkerzenschacht (200) einer Brennkraftmaschine (10), insbesondere eines stationären Großgasmotors, mit Mitteln (110) zur Befestigung der Abdeckvorrichtung (100) im Bereich des Zündkerzenschachts (200), und mit mindestens einem Identifikationsgeber (120, 122), der dazu ausgebildet ist, drahtlos ein Identifikationssignal (I) an eine den Identifikationsgeber (120) mit einem Abfragesignal (S) beaufschlagende Auswerteeinheit (400) zu übertragen.The invention relates to a cover device (100) for a spark plug shaft (200) of an internal combustion engine (10), in particular a stationary large gas engine, with means (110) for fastening the cover device (100) in the area of the spark plug shaft (200), and with at least one identification transmitter (120, 122) which is designed to wirelessly transmit an identification signal (I) to an evaluation unit (400) which acts on the identification transmitter (120) with an interrogation signal (S).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Abdeckvorrichtung für einen Zündkerzenschacht einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a covering device for a spark plug shaft of an internal combustion engine.
Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Zündkerze.The invention further relates to a control device for controlling a spark plug.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine.The invention further relates to a method for operating a spark plug for an internal combustion engine.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Abdeckvorrichtung, eine verbesserte Steuereinrichtung, und ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen eine größere Betriebssicherheit einer Zündeinrichtung der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.It is an object of the present invention to provide an improved covering device, an improved control device, and an improved method of the type mentioned, in which a greater reliability of an ignition device of the internal combustion engine is ensured.
Diese Aufgabe wird bei der Abdeckvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abdeckvorrichtung Mittel zur Befestigung der Abdeckvorrichtung im Bereich des Zündkerzenschachts aufweist, und dass mindestens ein Identifikationsgeber vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, drahtlos ein Identifikationssignal an eine den Identifikationsgeber mit einem Abfragesignal beaufschlagende Auswerteeinheit zu übertragen.This object is achieved according to the invention in the covering device of the type mentioned above in that the covering device has means for fastening the covering device in the region of the spark plug shaft, and that at least one identification transmitter is provided, which is designed to wirelessly transmit an identification signal to the identification transmitter with a To transfer the interrogation signal acting evaluation.
Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, mittels einem entsprechenden Abfragesystem zuverlässig das Vorhandensein der Abdeckvorrichtung zu überprüfen.As a result, the possibility is advantageously given to reliably check the presence of the covering device by means of a corresponding interrogation system.
Besonders vorteilhaft kann der Identifikationsgeber als Radio Frequency Identification, RFID, Transponder ausgebildet sein, wodurch gängige RFID-Lesesysteme verwendet werden können, um die Datenübertragung mit dem Identifikationsgeber zu realisieren.Particularly advantageously, the identification transmitter can be designed as a radio frequency identification, RFID, transponder, whereby common RFID reading systems can be used to realize the data transmission with the identification transmitter.
Alternativ oder ergänzend kann der Identifikationsgeber auch magnetisch leitfähiges Material, insbesondere Ferritmaterial, aufweisen, was unter anderem die Detektion des Identifikationsgebers nach einem weiteren physikalischen Prinzip, nämlich der Beeinflussung eines Magnetfelds durch das Ferritmaterial, ermöglicht.Alternatively or additionally, the identification transmitter can also have magnetically conductive material, in particular ferrite material, which, inter alia, enables detection of the identification transmitter according to a further physical principle, namely the influence of a magnetic field by the ferrite material.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Abdeckvorrichtung mindestens eine Öffnung aufweist zur Durchführung eines Kabels und/oder eines Teils einer Zündkerze. Die Öffnung in der bevorzugt scheibenförmig ausgebildeten Abdeckvorrichtung kann auch als Schlitz ausgebildet sein, um ein seitliches Einführen des Kabels beziehungsweise der Zündkerze in die Öffnung zu ermöglichen.In a further advantageous embodiment it is provided that the covering device has at least one opening for the passage of a cable and / or a part of a spark plug. The opening in the preferably disc-shaped cover device can also be designed as a slot to allow lateral insertion of the cable or the spark plug into the opening.
Die Öffnung der Abdeckvorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, dass ein brennraumabgewandter Bereich der Zündkerze in ihr gehalten werden kann, wodurch eine mechanische Stabilisierung der Zündkerze erreicht wird, was insbesondere bei verhältnismäßig langen Zündkerzen wie z. B. Laserzündkerzen für stationäre Großgasmotoren zweckmäßig ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Überprüfung der ordnungsgemäßen Montage von Laserzündkerzen beschränkt; sie kann vielmehr auch auf konventionelle Hochspannungszündkerzen oder nach anderen Prinzipien (z. B. Hochfrequenzzündung) arbeitenden Zündkerzen angewandt werden.The opening of the cover can also be designed so that a brennraumabgewandter region of the spark plug can be held in it, whereby a mechanical stabilization of the spark plug is achieved, which in particular with relatively long spark plugs such. As laser spark plugs for stationary large gas engines is appropriate. However, the invention is not limited to checking the proper mounting of laser spark plugs; Rather, it can also be applied to conventional high voltage spark plugs or other principles (eg, high frequency ignition) spark plugs.
Besonders vorteilhaft ist die Abdeckvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform undurchlässig ausgebildet für Laserstrahlung, insbesondere Pumpstrahlung, die einer Laserzündkerze über eine Lichtleitereinrichtung von einer üblicherweise entfernt angeordneten Pumplichtquelle zuführbar ist.According to a further embodiment, the covering device is particularly advantageously impermeable to laser radiation, in particular pump radiation, which can be fed to a laser spark plug via a light guide device from a pump light source which is usually arranged remotely.
Insbesondere kann die Abdeckvorrichtung zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder Metall und/oder einem magnetisch leitfähigem Material, insbesondere Ferritmaterial, bestehen. Generell ist die Abdeckvorrichtung bevorzugt so auszulegen, dass sie eine hinreichende mechanische Stabilität aufweist, um das Herausschießen einer Zündkerze aus dem Zündkerzenschacht in die Umgebung zu verhindern. Gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Abdeckvorrichtung erfindungsgemäß vorteilhaft zur Realisierung eines Überwachungskonzepts unter Verwendung der drahtlosen Datenübertragung mit dem Identifikationsgeber verwendet werden.In particular, the covering device may at least partially consist of plastic and / or metal and / or a magnetically conductive material, in particular ferrite material. In general, the cover device is preferably designed so that it has sufficient mechanical stability to prevent the shooting out of a spark plug from the spark plug well into the environment. At the same time, the covering device according to the invention can advantageously be used according to the invention for realizing a monitoring concept using the wireless data transmission with the identification transmitter.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Zündkerze gemäß Patentanspruch 7 vorgeschlagen. Bei der Zündkerze kann es sich insbesondere um eine Laserzündkerze einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines stationären Großgasmotors, handeln.As a further solution of the object of the present invention, a control device for controlling a spark plug according to claim 7 is proposed. The spark plug may in particular be a laser spark plug of an internal combustion engine, in particular a stationary gas engine.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung weist eine Auswerteeinheit auf, die dazu ausgebildet ist, einen der Zündkerze zugeordneten Identifikationsgeber mit einem Abfragesignal zu beaufschlagen, und ein, insbesondere in Reaktion auf das Abfragesignal, von dem Identifikationsgeber ausgesandtes Identifikationssignal zu empfangen und auszuwerten.The control device according to the invention has an evaluation unit which is designed to apply an interrogation signal to an identification transmitter assigned to the spark plug, and to receive and evaluate an identification signal emitted by the identification transmitter, in particular in response to the interrogation signal.
Der Identifikationsgeber kann wie vorstehend bereits beschrieben besonders bevorzugt im Bereich der Abdeckvorrichtung, insbesondere an der Abdeckvorrichtung, angeordnet sein.As described above, the identification transmitter can be arranged particularly preferably in the region of the covering device, in particular on the covering device.
Alternativ oder ergänzend kann ein mit der Auswerteeinheit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zusammenwirkender Identifikationsgeber auch an einer anderen Komponente des Zielsystems für die Zündkerze angeordnet sein, insbesondere in einem Zündkerzenschacht oder generell an einem Zylinderkopf, in dem die Zündkerze montiert wird. Alternatively or additionally, an identification transmitter cooperating with the evaluation unit of the control device according to the invention can also be arranged on another component of the target system for the spark plug, in particular in a spark plug shaft or generally on a cylinder head in which the spark plug is mounted.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Zündkerze in Abhängigkeit des von dem Identifikationsgeber empfangenen Identifikationssignals anzusteuern. Dadurch ist vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, eine ordnungsgemäße Montage der Zündkerze zu überprüfen und in Abhängigkeit hiervon gegebenenfalls die Ansteuerung der Zündkerze zu verhindern. Insbesondere bei der Verwendung von Laserzündkerzen ist diese Ausführungsform sehr zweckmäßig, da sie die Lasersicherheit des Zündsystems steigert und das Austreten von Laserstrahlung in die Umgebung wirksam verhindern kann.An advantageous embodiment of the control device according to the invention provides that the control device is designed to control the spark plug as a function of the identification signal received by the identification transmitter. This advantageously provides the opportunity to check a proper assembly of the spark plug and, depending on this, if necessary, to prevent the triggering of the spark plug. In particular, when using laser spark plugs, this embodiment is very useful because it increases the laser safety of the ignition system and can effectively prevent the leakage of laser radiation into the environment.
Die erfindungsgemäß ermöglichte Überprüfung einer ordnungsgemäßen Montage umfasst vorteilhaft auch z. B. die Möglichkeit, einer bestimmten Variante der Zündkerze mit bestimmten Eigenschaften einen besonderen Code auf dem Identifikationsgeber zuzuweisen. Damit kann z. B. geprüft werden, ob die richtige, motorspezifische Variante der Zündkerze im richtigen Motor verbaut ist. Diese Art der Typcodierung ist in begrenztem Umfang (Anzahl der Geometrievarianten ist klein im Vergleich zu den Möglichkeiten einer numerischen Kodierung mittels RFID-Transponder) auch mit der induktiven Methode möglich.The present invention enabled verification of proper assembly advantageously includes z. B. the ability to assign a specific version of the spark plug with specific properties a special code on the identification transmitter. This can z. B. are checked whether the right, engine-specific variant of the spark plug is installed in the right engine. This type of type coding is possible to a limited extent (number of geometry variants is small in comparison to the possibilities of a numeric coding by means of RFID transponder) even with the inductive method.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswerteeinheit ein RFID Lesegerät aufweisen.In a preferred embodiment, the evaluation unit may comprise an RFID reader.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit in ein Gehäuse der Steuereinrichtung integriert ist. Die Steuereinrichtung kann bevorzugt entfernt angeordnet sein von dem Zylinderkopf, in den die Zündkerze zu integrieren ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that the evaluation unit is integrated in a housing of the control device. The control device may preferably be arranged remotely from the cylinder head into which the spark plug is to be integrated.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch das RFID-Lesegerät außerhalb des Gehäuses der Steuereinrichtung angeordnet sein, insbesondere im Bereich eines Verbindungskabels, das die Zündkerze mit der Steuereinrichtung verbindet. Zur Herstellung der Datenübertragung zwischen der in der Steuereinrichtung angeordneten Auswerteeinheit und dem RFID-Lesegerät kann eine Kabelverbindung vorgesehen sein, die bevorzugt auch in das die Zündkerze mit elektrischer und/oder optischer Energie versorgende Kabel integriert werden kann.In the present embodiment, however, the RFID reader can be arranged outside the housing of the control device, in particular in the region of a connecting cable which connects the spark plug to the control device. To produce the data transmission between the evaluation unit arranged in the control device and the RFID reading device, a cable connection can be provided, which can preferably also be integrated into the cable supplying the spark plug with electrical and / or optical energy.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das RFID-Lesegerät innerhalb des Gehäuses der Steuereinrichtung angeordnet ist, und dass das RFID-Lesegerät über eine Kabelverbindung mit einer Antenneneinrichtung verbunden ist, die wiederum bevorzugt im Bereich der Laserzündkerze beziehungsweise des die versorgenden Kabels angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform werden die von dem RFID-Lesegerät erzeugten elektromagnetischen Wellen zunächst über die Kabelverbindung zu der Antenneneinrichtung übertragen, und erst die Antenneneinrichtung wandelt die leitungsgebunden eingehende Signale in Funksignale zur Beaufschlagung des Identifikationsgebers um. Die Signalübertragung in Rückrichtung, das heißt von dem Identifikationsgeber zu der Auswerteeinheit, erfolgt in entsprechend umgekehrter Reihenfolge.In a further advantageous embodiment, it is provided that the RFID reader is arranged within the housing of the control device, and that the RFID reader is connected via a cable connection to an antenna device, which in turn is preferably arranged in the region of the laser spark plug or the supplying cable , In this embodiment, the electromagnetic waves generated by the RFID reader are first transmitted via the cable connection to the antenna device, and only the antenna device converts the line incoming signals into radio signals for acting on the identification transmitter. The signal transmission in the return direction, that is, from the identification transmitter to the evaluation unit, takes place in accordance with the reverse order.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kabelverbindung zwischen dem RFID-Lesegerät und der Antenneneinrichtung für die Frequenzen der zu übertragenden Signale, insbesondere für hochfrequente elektromagnetische Signale, auszulegen, beispielsweise als Koaxialkabel oder dergleichen.In the present embodiment, the cable connection between the RFID reader and the antenna device for the frequencies of the signals to be transmitted, in particular for high-frequency electromagnetic signals to interpret, for example, as a coaxial cable or the like.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit über eine Kabelverbindung mit einer Magnetspule verbunden ist, wodurch eine Detektion des Identifikationsgebers nach dem Induktionsprinzip ermöglicht ist.In a further advantageous embodiment of the control device according to the invention it is provided that the evaluation unit is connected via a cable connection with a magnetic coil, whereby a detection of the identification transmitter is made possible according to the induction principle.
Als noch eine weitere Lösung der vorliegenden Erfindung ist eine Zündeinrichtung gemäß Patentanspruch 13 angegeben. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung weist mindestens eine Abdeckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf und eine Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12.As yet another solution of the present invention, an ignition device according to claim 13 is given. The ignition device according to the invention has at least one covering device according to one of claims 1 to 6 and a control device according to one of claims 7 to 12.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist vorgesehen, dass eine Zündkerze, insbesondere eine Laserzündkerze, vorgesehen und über ein Kabel mit der Steuereinrichtung verbunden ist, und dass das RFID-Lesegerät und/oder die Antenneneinrichtung und/oder die Magnetspule und/oder die vorstehenden Komponenten mit der Auswerteeinheit verbindende Kabel an dem Kabel der Laserzündkerze angeordnet oder zumindest teilweise in das Kabel der Laserzündkerze integriert sind.In an advantageous embodiment of the ignition device according to the invention it is provided that a spark plug, in particular a laser spark plug, provided and connected via a cable to the control device, and that the RFID reader and / or the antenna device and / or the magnetic coil and / or the above Components with the evaluation unit connecting cables are arranged on the cable of the laser spark plug or at least partially integrated into the cable of the laser spark plug.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Zündkerze gemäß Patentanspruch 15 angegeben. Das Verfahren sieht vor, dass unter Verwendung einer drahtlosen Datenübertragung zwischen einem im Bereich eines ordnungsgemäßen Einbauorts für die Zündkerze in einem Zielsystem angeordneten Identifikationsgeber und einer für die drahtlose Datenübertragung ausgebildeten Auswerteeinheit ermittelt wird, ob die Zündkerze in dem Einbauort im Bereich des Zielsystems angeordnet ist.As a further solution to the object of the present invention, a method for operating a spark plug according to claim 15 is given. The method provides that using a wireless data transmission between an arranged in the region of a proper installation location for the spark plug in a target system identification transmitter and one for the wireless data transmission formed evaluation unit is determined, whether the spark plug is arranged in the installation location in the region of the target system.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein RFID-Lesegerät und/oder eine Antenneneinrichtung und/oder eine Magnetspule zur Realisierung der drahtlosen Datenübertragung im Bereich der Zündkerze und/oder eines die Zündkerze mit einer Steuereinrichtung verbindenden Kabels angeordnet sind, und dass die Auswerteeinheit den in dem Zielsystem angeordneten Identifikationsgeber mittels des RFID-Lesegeräts und/oder der Antenneneinrichtung und/oder der Magnetspule mit einem Abfragesignal beaufschlagt und ein, insbesondere in Reaktion auf das Abfragesignal von dem Identifikationsgeber ausgesandtes Identifikationssignal empfängt und auswertet. Wenn kein ordnungsgemäßes Identifikationssignal empfangen wird, kann z. B. darauf geschlossen werden, dass der Identifikationsgeber nicht in Kommunikationsreichweite ist und eine Fehlerreaktion eingeleitet werden, insbesondere eine Deaktivierung der Zündeinrichtung.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that an RFID reader and / or an antenna device and / or a magnet coil for realizing the wireless data transmission in the region of the spark plug and / or a cable connecting the spark plug to a control device are arranged, and in that the evaluation unit receives an interrogation signal from the identification transmitter arranged in the target system by means of the RFID reader and / or the antenna device and / or the magnetic coil and receives and evaluates an identification signal emitted by the identification transmitter in response to the interrogation signal. If no proper identification signal is received, z. B. be concluded that the identification transmitter is not in communication range and an error response to be initiated, in particular a deactivation of the ignition device.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Um ein Herausschießen der Zündkerze
Die Abdeckvorrichtung
Erfindungsgemäß weist die Abdeckvorrichtung
Die Auswerteeinheit
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Identifikationsgeber
Die Auswerteeinheit
Alternativ oder ergänzend zu der Ausbildung des Identifikationsgebers
Eine weitere Steigerung der Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist dadurch gegeben, dass die Abdeckvorrichtung
Die Abdeckvorrichtung
In einem Gehäuse
Hierzu ist die Auswerteeinheit
Die Kabelverbindung
Zur Überprüfung, ob die Laserzündkerze
Nach dem Empfang des Identifikationssignals I leitet der RFID-Leser
Die Auswerteeinheit
Durch die vorstehende Auswertung der von dem Identifikationsgeber
Die Steuereinrichtung
Die Kabelverbindung
Im Unterschied zu der Konfiguration gemäß
Über die zwei Einzelleiter
Die Antenneneinrichtung
Der Auswertungsprozess ist vergleichbar zu den bereits vorstehend unter Bezugnahme auf
Auch die Kabelverbindung
Das Kabel
Die Magnetspule
Bei Abwesenheit des Ferrit-Identifikationsgebers
Die Magnetspule
Anstelle der Vorsehung eines besonderen Ferrit-Identifikationsgebers
Die vorstehend beschriebenen Konfigurationen
Auch die zur Ansteuerung der Magnetspule
Die beiden Transponder
Sofern die beiden Transponder
In den Brennraum
Die Lichtleitereinrichtung
Bei der Ausführungsform gemäß
In einem ersten Schritt
In einem nächsten Schritt
Falls dies der Fall ist, wird darauf geschlossen, dass die Zündkerze
Der Identifikationsgeber
Generell ermöglicht das erfindungsgemäße Prinzip eine zuverlässige drahtlose Überprüfung, ob die Zündkerze
Claims (16)
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