DE102012200088A1

DE102012200088A1 - Maschinenzündungssystem, das bezüglich der Energieeffizienz verbessert ist

Info

Publication number: DE102012200088A1
Application number: DE102012200088A
Authority: DE
Inventors: Akimitsu Sugiura; Akihiro Ando; Shinichi Okabe
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-08-02
Also published as: JP2012140924A; JP5682315B2

Abstract

In einem Zündungssystem zum wiederholten Durchführen eines Verbrennungszyklus, in dem eine Entladung einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine zündet, ist ein Hauptzündungssystem eingerichtet, um eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um eine Entladung in der Zündkerze für jede der wiederholten Verbrennungszyklen zu produzieren. Ein Subzündungssystem ist eingerichtet, um auf ein Verstreichen einer voreingestellten Verzögerungszeit seit einem Start der Entladung zu warten, und anschließend eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um einen Entladungsstrom entsprechend der durch das Hauptzündungssystem produzierten Entladung für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen zu erhöhen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Zündungssysteme einer Brennkraftmaschine, und insbesondere solche Systeme die eingerichtet sind, um einen Verbrennungszyklus zu wiederholen, in dem diese eine Zündkerze veranlassen, dass die Zündkerze einen Funken zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einer Brennkraftmaschine produziert.
Hintergrund
Zündungssysteme werden weithin verwendet, um von einer Zündspule eine Hochspannung an eine Zündkerze anzulegen, so dass die Zündkerze einen Funken basierend auf Entladungen in der Verbrennungskammer eines entsprechenden Zylinders einer Brennkraftmaschine produziert; wobei der Funke ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer zündet.
Eine Art dieser Zündungssysteme ist in der ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-153016 offenbart. Das in der Patentoffenlegungsschrift offenbarte Zündungssystem ist ausgelegt, um basierend auf dem Druck (Verbrennungsdruck) innerhalb der Verbrennungskammer eines entsprechenden Zylinders eine Funkendauer zu ändern, während der ein Funke für jeden Verbrennungszyklus produziert wird. Diese Anordnung kann zu der Zündkerze zugeführte elektrische Energie reduzieren, wenn der Druck innerhalb der Verbrennungskammer eines entsprechenden Zylinders hoch ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Durchfluss eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in Brennkraftmaschinen tendiert in letzter Zeit dazu, um mit einem Anstieg deren Ausgabe und/oder mit einer Senkung deren Kraftstoffverbrauchs schnell zu sein. Es sei angemerkt, dass sich ein basierend auf Entladungen produzierter Funke leicht gemäß dem Durchfluss eines Luft-Kraftstoff-Gemisches ausdehnt (vergrößert). Aufgrund dessen gilt, dass nachdem das Vergrößern des Funkens dessen obere Grenze überschreitet, so dass der Funke abgekühlt wird, ein Funke durch nachfolgende elektrische Funkenschläge auftritt, dessen Größe im Vergleich zu einer maximalen Größe davon klein ist.
Aufgrund dessen gilt, dass auch wenn eine zu der Zündkerze zuzuführende elektrische Energie bei einem Funken mit kleinerer Größe als dessen maximale Größe durch die Änderung der Funkendauer gemäß dem Verbrennungsdruck geändert wird, wie in der Patenoffenlegungsschrift offenbart ist, es schwierig sein kann, ausreichend die Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erhöhen. Daher besteht die Notwendigkeit, um weiterhin eine Verbesserung bezüglich der Energieeffizienz dabei zu erreichen, wie ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Brennkraftmaschine zu zünden ist.
In Anbetracht der vorstehenden Umstände gilt, dass eine erste beispielhafte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Zündungssysteme einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, die ausgelegt sind, um einer solchen vorstehend angeführten Anforderung zu genügen.
Insbesondere ist eine zweite beispielhafte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Zündungssysteme bereitzustellen, die dazu fähig sind, eine Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches mit hoher Energieeffizienz durchzuführen.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Zündungssystem zum wiederholten Durchführen eines Verbrennungszyklus bereitgestellt, in dem eine Entladung einer Zündkerze eine Brennkraftmaschine zündet. Das Zündungssystem umfasst ein Hauptzündungssystem, das eingerichtet ist, um eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um eine Entladung in der Zündkerze für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen zu produzieren, und ein Subzündungssystem, das eingerichtet ist, um auf ein Verstreichen einer voreingestellten Verzögerungszeit seit einem Start der Entladung zu warten, und anschließend eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um einen Entladungsstrom entsprechend der durch das Hauptzündungssystem produzierten Entladung für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen anzulegen.
Gemäß dem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung gilt, dass nach dem Verstreichen der voreingestellten Verzögerungszeit seit dem Start der Entladung der Anstieg des Entladungsstroms entsprechend der durch das Hauptzündungssystem produzierten Entladung ermöglicht, dass an die Brennkraftmaschine abgegebene Entladungsenergie erhöht wird. Dies erhöht eine Verbrennungsrate eines Kraftstoffelements, wie etwa einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, in einer Brennkraftmaschine, was ermöglicht, die Brennkraftmaschine mit hoher Energieeffizienz zu zünden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Einstelleinrichtung in dem Zündungssystem bereitgestellt. Die Einstelleinrichtung ist eingerichtet, um die Verzögerungszeit derart einzustellen, dass die Verzögerungszeit nahe bei einer maximalen Zeit seit dem Start der Entladung liegt; wobei die maximale Zeit benötigt wird, dass ein durch die Entladung produzierter Funke maximiert wird.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Verzögerung derart eingestellt, dass diese nahe bei der maximalen Zeit seit dem Start der Entladung liegt; wobei die maximale Zeit benötigt wird, dass ein durch die Entladung produzierter Funke maximiert wird. Daher wird der Anstieg der an die Brennkraftmaschine abgegebenen Entladungsenergie durchgeführt, wenn der Funke nahe an dessen maximaler Größe liegt, mit anderen Worten, wenn eine Vergrößerung des Funkens dessen obere Grenze erreicht. Wenn der Funke dessen maximale Größe einnimmt, wobei die Vergrößerung dessen obere Grenze erreicht, wird ein Gebiet des durch eine Initialflamme zu zündendes Kraftstoffelement maximiert; wobei die Initialflamme auf dem durch das Hauptzündungssystem produzierten Funken basiert. Dies führt zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Kraftstoffelements in der Brennkraftmaschine. Daher ist es möglich, eine Zündung des Kraftstoffelements mit hoher Energieeffizienz zu erreichen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung zündet der durch die Entladung produzierte Funke ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkraftmaschine. Das Zündungssystem weist weiterhin eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Verbrennungsdauer des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen auf. Die Einstelleinrichtung ist eingerichtet, um basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Verbrennungsdauer, die durch die Erfassungseinrichtung in einem gegenwärtigen Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen erfasst wird, einen Wert der Verzögerungszeit für einen nächsten Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen einzustellen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungsdauer des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen mit einer Ausdehnung des Funkens während eines Anstiegs der Entladungsenergie basierend auf einem Anstieg eines Entladungsstroms reduziert. Daher ermöglicht das Einstellen des Werts für die Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus auf den gegenwärtigen Wert der Verbrennungsdauer, dass der Wert der Verzögerungszeit die maximale Zeit seit dem Start der Entladung so weit wie möglich annähert. Dies führt zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Kraftstoffelements in der Brennkraftmaschine. Daher ist es möglich, eine Zündung des Kraftstoffelements mit hoher Energieeffizienz zu erreichen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Einstelleinrichtung eingerichtet, um den Wert der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus auszudehnen bzw. zu erhöhen, wenn der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus kürzer als ein durch die Erfassungseinrichtung erfasster vorhergehender Wert der Verbrennungsdauer in einem vorhergehenden Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen ist, und um den Wert der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus zu reduzieren, wenn der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus länger als der vorhergehende Wert der Verbrennungsdauer in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus ist.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ermöglicht ein Ausdehnen bzw. Erhöhen des Werts der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus, während der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus kürzer als der vorhergehende Wert der Verbrennungsdauer in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus ist, dass die Vergrößerung des Funkens während eines Anstiegs der Entladungsenergie (des Entladungsstroms) ansteigt.
Im Gegensatz dazu gilt, dass wenn der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus länger als der vorhergehende Wert der Verbrennungsdauer in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus ist, der Funken dessen maximale Größe übersteigt, um während eines Anstiegs der Entladungsenergie (des Entladungsstroms) in dessen Größe reduziert wird. Daher ermöglicht ein Reduzieren des Werts der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus, dass die Vergrößerung des Funkens während eines Anstiegs der Entladungsenergie (Entladungsstroms) unterhalb dessen oberer Grenze zurückkehrt. Dies ermöglicht, dass die Verzögerungszeit zuverlässig die maximale Zeit annähert; wobei an dem Ende der maximalen Zeit ein vergrößerter Funke dessen maximale Größe erreicht. Daher ist es möglich, die an das Luft-Kraftstoff-Gemisch abzugebende Entladungsenergie zu erhöhen, während das Oberflächengebiet (Verbrennungsgebiet) des vergrößerten Funkens im Wesentlichen maximiert wird, das heißt, eine durch das Hauptzündungssystem angeregte Flamme, was zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemischs führt. Dies erreicht daher ein Zünden des Kraftstoffelements mit hoher Energieeffizienz.
In einem vierten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Erfassungseinrichtung eingerichtet, um eine Initialperiode innerhalb einer Gesamtperiode von dem Start einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu einem Ende einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches als den gegenwärtigen Wert der Verbrennungsdauer zu erfassen; wobei eine Wärmeerzeugung, die in der Brennkraftmaschine für die Initialperiode seit dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt und integriert bzw. eingebunden wird, eine voreingestellte Rate einer Gesamtwärmeerzeugung erreicht, wobei die Gesamtwärmeerzeugung in der Brennkraftmaschine für die Gesamtperiode erzeugt und integriert wurde.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel hängt die Länge der Initialperiode stark von der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch die Initialflamme gemäß der Vergrößerung des Funkens ab. Daher ermöglicht das Einstellen der Verzögerungszeit basierend auf der Initialperiode, dass die Verzögerungszeit zuverlässig die maximale Zeit seit dem Start der Entladung so weit wie möglich annähert. Dies führt zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Kraftstoffelements in der Brennkraftmaschine. Daher ist es möglich, eine Verbrennung des Kraftstoffelements mit hoher Energieeffizienz zu erreichen.
In einem fünften Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst die Erfassungseinrichtung weiterhin einen Verbrennungsdrucksensor zum Messen eines Verbrennungsdrucks in der Brennkraftmaschine, und eine Verbrennungsdauerberechnungseinrichtung zum Berechnen der Verbrennungsdauer für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen basierend auf dem gemessenen Verbrennungsdruck.
In einem sechsten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Zündkerze einen Spalt auf, wobei die Entladung über den Spalt produziert wird, wobei der durch die Entladung produzierte Funke ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkraftmaschine zündet, und die Einstelleinrichtung ist eingerichtet, um eine zuvor basierend auf einer Größe des Spalts und einer physikalischen Größe, die eine Durchflussgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine angibt, vorhergesagten Zeit als die Verzögerungszeit einzustellen.
In einem siebten Ausführungsbeispiel des beispielhaften Aspekts der vorliegenden Erfindung speichert die Einstelleinrichtung darin Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Durchflussgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches, einer Variablen der Verzögerungszeit und einer Variablen einer Vergrößerung des Funkens über die Zeit seit dem Start der Entladung angeben, und die Einstelleinrichtung ist eingerichtet, um einen Wert der Verzögerungszeit in den Informationen als die zuvor vorhergesagte Zeit zu bestimmen.
Die vorstehenden und/oder weitere Merkmale und/oder Vorteile von verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden in Anbetracht der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen weiterhin ersichtlich. Verschiedene Aspekte der gegenwärtigen Offenbarung können verschiedene Merkmale und/oder Vorteile enthalten und/oder ausschließen, wo dies anwendbar ist. Zusätzlich können verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung ein oder mehrere Merkmale von anderen Ausführungsbeispielen kombinieren, wo dies anwendbar ist. Die Beschreibungen von Merkmalen und/oder Vorteilen von bestimmten Ausführungsbeispielen sollten nicht als Einschränkung für weitere Ausführungsbeispiele oder die Ansprüche verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Aufgaben und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gilt:
1 ist eine schematische Strukturansicht eines Zündungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Zeitdiagramm, das schematisch illustriert, wie Spannungen an eine Zündkerze in dem ersten Spannungsanlegemodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anzulegen sind;
3 ist eine Eigenschafts-Ansicht, die schematisch eine Rate einer Wärmeabgabe über die Zeit und eines Massenanteils von verbranntem Kraftstoff in dem ersten Spannungsanlegemodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
4 ist eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen einer Verbrennungsdauer und einer Verzögerungszeit in dem ersten Spannungsanlegemodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
5 ist ein Flussdiagramm, das schematisch eine Verzögerungszeitbestimmungsroutine veranschaulicht, die durch eine in 1 veranschaulichte Zündungssteuerschaltung auszuführen ist;
6A ist eine schematische Ansicht, die eine Seite der Zündkerze veranschaulicht;
6B ist eine Tabelle, die ein Kennfeld veranschaulicht, das eine Beziehung (Funktion) zwischen einer Variablen einer Durchflussgeschwindigkeit eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einer Verbrennungskammer, einer Variablen der Verzögerungszeit und einer Variablen eines Vergrößerungsparameters eines Funkens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angibt;
7 ist eine Eigenschafts-Ansicht, die eine Vergrößerungsrate eines Flammengebiets in einer Verbrennungskammer einer visualisierten Maschine veranschaulicht, wenn die Maschinendrehzahl auf 1000 U/min eingestellt ist, und eine Vergrößerungsrate eines Flammengebiets in der Verbrennungskammer der visualisierten Maschine veranschaulicht, wenn die Maschinendrehzahl auf 3000 U/min eingestellt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 ist ein Flussdiagramm, das schematisch eine Verzögerungszeitbestimmungsroutine gemäß dem zweien Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
9 ist ein Zeitdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie Spannungen an eine Zündkerze in dem ersten Spannungsanlegemodus gemäß einer Modifikation des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels anzulegen sind.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindungen werden nachstehend mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische Bezugszeichen verwendet, um identische entsprechende Komponenten zu identifizieren. Zusätzlich sind Kombinationen von Komponenten, die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben werden, ein Beispiel, und daher können alternative Kombinationen von Komponenten unter den Ausführungsbeispielen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, wird ein Zündungssystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Zündungssystem 1 wird an einer Brennkraftmaschine 2 angewendet, die beispielsweise in Motorfahrzeuge, Motorräder, Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme, Gasdruckpumpen, oder dergleichen, zu installieren ist.
Das Zündungssystem 1 ist eingerichtet um zu steuern, wie zum Produzieren eines Funkens (Funkenentladung) in der Maschine 2 benötigte Energie zu der Brennkraftmaschine 2 anzulegen ist, um einen Verbrennungszyklus (Funkenzündungsverbrennungszyklus) zu wiederholen, in dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Maschine 2 durch einen produzierten Funken gezündet wird.
Insbesondere umfasst das Zündungssystem 1 eine Zündkerze 10, ein Hauptzündspulensystem (ein Hauptzündungssystem) 20, ein Subzündspulensystem (ein Subzündungssystem) 30, einen Verbrennungsdrucksensor 40, einen Kurbelwinkelsensor 45 und eine Zündungssteuerschaltung 50.
Die Zündkerze 10 ist beispielsweise eine Zündkerze mit einer Mittel- und einer Masseelektrode 10a und 10b, die aus Nickel, Platin oder Iridium bestehen, mit einem Spalt G dazwischen. Ein Ende der Mittelelektrode 10a erstreckt sich in der Längsrichtung der Zündkerze 10, um in der Verbrennungskammer 2b eines entsprechenden Zylinders 2a der Maschine 2 platziert zu sein, und die Masseelektrode 10b ist ebenso in der Verbrennungskammer 2b gegenüberliegend der Mittelelektrode 10a mit dem Spalt G dazwischen platziert. Die Verbrennungskammer 2b ist das Raumvolumen in dem Zylinder 2a oberhalb eines Endes eines in den Zylinder 2a nach oben und unten verschiebbaren Kolbens PI, wobei das andere Ende mit der Kurbelwelle CS der Maschine 2 gekoppelt ist.
Wenn eine Hochspannung in einem Verbrennungszyklus der Maschine 2 daran angelegt wird, produziert die Zündkerze 10 einen Funken (Funkenentladung) zwischen der Mittel- und der Masseelektrode 10a und 10b basierend auf Elektrizitätssprüngen bzw. einen Funkenschlag über die Elektroden 10a und 10b. Der Funke zündet ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer 2b des Zylinders 2a, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den Kolben PI komprimiert wird, der zu dem oberen Totpunkt geglitten ist. Dies führt dazu, dass sich eine Flamme über das Luft-Kraftstoff-Gemisch ausbreitet, so dass eine Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in einein Verbrennungszyklus durchgeführt wird, wodurch der Kolben PI nach unten gegschoben wird. Diese Auf- und Abbewegung des Kolbens PI wird in eine Drehung der Kurbelwelle CS umgewandelt.
Es sei angemerkt, dass die Zündkerze 10 als eine Komponente des Zündungssystems 1 oder als separate Komponente von dem Zündungssystem 1 an der Maschine 2 angewendet werden kann.
Das Hauptzündspulensystem 20 besteht aus einer Primärspule 22, einer Sekundärspule 24, einer Zündeinrichtung 26 und einer Diode D. Die Primärspule 22 und die Sekundärspule 24 sind derart angeordnet, dass diese magnetisch miteinander gekoppelt werden können. Ein Ende der Primärspule 22 ist mit der Zündeinrichtung 26 verbunden, die beispielsweise einen Leistungstransistor umfasst, und das andere Ende (B+-Anschluss) ist mit einer (nicht gezeigten) Batterie und mit einem Ende der Sekundärspule 24 verbunden. Das andere Ende der Sekundärspule 24 ist mit der Mittelelektrode 10a der Zündkerze 10 über die Diode D verbunden. Die Anzahl von Wicklungen der Sekundärspule 24 ist größer als die Anzahl von Wicklungen der Primärspule 22.
Die Zündeinrichtung 26 ist steuerbar mit der Zündungssteuerschaltung 50 verbunden. Die Zündeinrichtung (Leistungstransistor) 26 dient als ein Element zum Öffnen oder Schließen einer elektrischen Verbindungsleitung zwischen der Batterie und einem Masseanschluss über die Primärspule 22.
Insbesondere ist in jedem Verbrennungszyklus der Maschine 2 die Zündeinrichtung (Leistungstransistor) 26 betreibbar, um als Antwort auf Zündungssteuersignale, die von der Zündungssteuerschaltung 50 ausgegeben werden, ein- oder auszuschalten, so dass ein Primärstrom periodisch durch die Primärspule 22 basierend auf einer Energiezufuhr der Batterie fließt. Das heißt, dass wenn die Primärspule als Antwort auf das Ausschalten der Zündeinrichtung 26 abgetrennt wird, eine Hochspannung über die Sekundärspule 24 induziert wird, die an den Spalt G zwischen der Mittel- und der Masseelektrode 10a und 10b der Zündkerze 10 über die Diode D angelegt wird. Mit anderen Worten tritt eine Entladung über den Spalt G auf. Dies erzeugt einen Funken über den Spalt G.
Das Subzündspulensystem 30 besteht aus einer Primärspule 32, einer Sekundärspule 34, einer Zündeinrichtung 36 und einer Diode D. Die Primärspule 32 und die Sekundärspule 34 sind derart angeordnet, dass diese magnetisch miteinander gekoppelt sein können. Ein Ende der Primärspule 32 ist mit der Zündeinrichtung 36 verbunden, die beispielsweise einen Leistungstransistor umfasst, und das andere Ende (B+-Anschluss) ist mit einer (nicht gezeigten) Batterie und mit einem Ende der Sekundärspule 34 verbunden. Das andere Ende der Sekundärspule 34 ist mit der Mittelelektrode 10a der Zündkerze 10 über die Diode D verbunden. Die Anzahl von Wicklungen der Sekundärspule 34 ist größer als die Anzahl von Wicklungen der Primärspule 32.
Die Zündeinrichtung 36 ist steuerbar mit der Zündungssteuerschaltung 50 verbunden. Die Zündeinrichtung (Leistungstransistor) 36 dient als ein Element zum Öffnen oder Schließen einer elektrischen Verbindungsleitung zwischen der Batterie und einem Masseanschluss über die Primärspule 32.
Insbesondere ist die Zündeinrichtung (Leistungstransistor) 36, während Funken durch das Primärspulensystem 20 in jedem Verbrennungszyklus der Maschine produziert werden, betreibbar, um als Antwort auf Zündungssteuersignale, die von der Zündungssteuerschaltung 50 ausgegeben werden, einzuschalten oder auszuschalten, so dass ein Primärstrom periodisch durch die Primärspule 32 basierend auf einer Energiezufuhr der Batterie fließt. Das heißt, dass wenn der Primärstrom als Antwort auf das Ausschalten der Zündeinrichtung 36 abgetrennt wird, eine Hochspannung über die Sekundärspule 34 induziert wird, welche an den Spalt G zwischen der Mittel- und der Masseelektrode 10a und 10b der Zündkerze 10 über die Diode D angelegt wird. Dies erhöht Entladungsstromsprünge, die durch den Spalt G fließen.
Der Verbrennungssensor 40 ist ein kapazitiver Sensor oder piezoelektrischer Sensor, und ist betreibbar, um den Druck (Verbrennungsdruck) P innerhalb der Verbrennungskammer 2b des Zylinders 2a zu messen. Der Verbrennungssensor 40 ist ebenso betreibbar, um ein Signal, das den gemessenen Verbrennungsdruck P angibt, an die Zündungssteuerschaltung 50 auszugeben. Der Verbrennungsdrucksensor 40 kann separat von der Zündkerze 10, wie in 1 veranschaulicht, bereitgestellt sein, kann aber in der Zündkerze 10 enthalten sein.
Der Kurbelwinkelsensor 45 ist betreibbar, um ein Rechtecksignal (Kurbelimpuls) an die Zündungssteuerschaltung 50 auszugeben, jedes Mal wenn die Kurbelwelle CS um einen vorgegebenen Winkel (bei vorgegebenen Kurbelwinkelgraden) gedreht wird.
Die Zündungssteuerschaltung 50 ist eine elektronische Schaltung, die Funktionen zum Steuern des Haupt- und Subzündspulensystems 20 und 30 umfasst. Beispielsweise ist die Zündungssteuerschaltung 50 als eine Mikrocomputerschaltung ausgebildet, die einen Speicher 52 umfasst. Die Zündungssteuerschaltung 50 ist, wie vorstehend angemerkt, mit den Zündeinrichtungen 26 und 36 und mit dem Verbrennungsdrucksensor 40 verbunden. Die Zündungssteuerschaltung 50 ist betreibbar, um die Zündungssteuersignale basierend auf dem Verbrennungsdruck P, der durch das den Verbrennungsdruck P angebende Signal angegeben ist, und den von dem Kurbelwinkelsensor 45 ausgegebenen Rechtecksignalen, an mindestens eine der Zündeinrichtungen 26 und 36 der Zündspulensysteme 20 und 30 auszugeben; wobei die Zündungssteuersignale ein Ein- oder Ausschalten der entsprechenden Primärspulen 22 und 32 des Haupt- und Subzündspulensystems 20 und 30 steuern.
Wenn der durch die Primärspule 22 fließende Primärstrom als Antwort auf das Ausschalten der Zündeinrichtung 26 abgetrennt wird, wird eine Hochspannung über die Sekundärspule 24 induziert, die an den Spalt G zwischen der Mittel- und Masseelektrode 10a und 10b der Zündkerze 10 über die Diode D angelegt wird, so dass ein Funke über den Spalt G zwischen der Mittel- und Masseelektrode 10a und 10b der Zündkerze 10 produziert wird.
Gleichermaßen gilt, dass wenn der Primärstrom als Antwort auf das Ausschalten der Zündeinrichtung 36 abgetrennt wird, eine Hochspannung über die Sekundärspule 34 induziert wird, die an den Spalt G zwischen der Mittel- und Masseelektrode 10a und 10b der Zündkerze 10 über die Diode D angelegt wird. Dies erhöht die Anzahl von elektrischen Sprüngen bzw. Entladungen über den Spalt G, mit anderen Worten, erhöht einen durch den Spalt G fließenden Entladungsstrom.
Daher wird nachstehend vollständig beschrieben, wie die Zündungssteuersignale and die Zündeinrichtungen 26 und 36 der entsprechenden Haupt- und Subverbrennungssysteme 20 und 30 auszugeben sind, derart, wie von den entsprechenden Zündspulensystemen 20 und 30 an den Spalt G anzulegende Spannungen zu steuern sind.
In einem ersten Spannungsanlegemodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Zündungssteuerschaltung 50 betreibbar, um für jeden Verbrennungszyklus der Maschine 2 den Zeitpunkt zum Anlegen einer Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 von jedem des Haupt- und Subzündspulensystem 20 und 30 und die Länge des Anlegens einer Spannung daran gemäß dem in 2 veranschaulichten Zeitdiagramm zu steuern.
Zunächst steuert die Zündungssteuerschaltung 50 das Hauptverbrennungssystem 20, so dass das Hauptzündspulensystem 20 eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 zum Zeitpunkt t0 zum Starten eines Erzeugens eines Funkens über den Spalt G steuert. In dem ersten Spannungsanlegemodus wird der Zeitpunkt t0 zum Starten eines Anlegens einer Spannung an die Zündkerze 10 von dem Hauptzündspulensystem 20 als Funkenstartzeit bezeichnet, und kann entsprechend einem Kurbelwinkel der Kurbelwelle CS entsprechend dem oberen Totpunkt oder in dessen Umgebung eingestellt sein.
Als Nächstes, wenn eine voreingestellte Verzögerungszeit TD zum Zeitpunkt t1 seitdem Zeitpunkt t0 verstrichen ist, steuert die Zündungssteuerschaltung 50 das Subzündspulensystem 30, so dass das Subzündspulensystem 30 eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 anlegt, während der Funke über den Spalt G erzeugt wird.
Insbesondere startet die Zündungssteuerschaltung 50, eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 zu dem Zeitpunkt t1 von dem Subzündspulensystem 30 anzulegen, während das Anlegen der Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 von dem Hauptzündspulensystem 20 während einer Hauptzündungszeit TM, die länger als die Verzögerungszeit TD ist, fortgesetzt wird. Das Anlegen der Spannung von dem Subzündspulensystem 30 fährt während einer Subzündungszeit TA innerhalb der Hauptzündungszeit TM fort.
Dies führt dazu, dass die Summe der durch die entsprechenden Sekundärspulen 24 und 34 basierend auf den entsprechenden angelegten Spannungen fließenden Sekundärströme Im und Ia als ein Entladungsstrom über den Spalt G während der Subzündungszeit TA nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit TD fließt. Daher erhöht sich der Entladungsstrom Id der Hauptzündungszeit TM während der Subzündungszeit TA im Vergleich mit dem während der Verzögerungszeit TD. Dies ermöglicht, eine Entladungsenergie, die an das Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer 2b abzugeben ist, zu erhöhen.
In dem ersten Spannungsanlegemodus steuert die Zündungssteuerschaltung 50 das Anlegen der Spannung an die Zündkerze 10 von jedem des Haupt- und Subzündspulensystem 20 und 30 derart, dass eine einzelne Spitze eines Entsprechenden der Sekundärströme Im und Ia innerhalb einer entsprechenden der Hauptzündungszeit und der Subzündungszeit TA auftritt. Beispielsweise ist die einzelne Spitze des Sekundärstroms Im auf 50 mA eingestellt, und die einzelne Spitze des Sekundärstroms Ia ist auf 80 mA eingestellt. In dem ersten Spannungsanlegemodus werden die Hauptzündungszeit TM und die Subzündungszeit TA zuvor gemäß den Spezifikationen der Maschine 2 und/oder denen der Zündkerze 10 bestimmt. Beispielsweise ist die Hauptzündungszeit TM in der Größenordnung von 1,5 ms eingestellt, und die Subzündungszeit TA ist innerhalb des Bereichs von 0,2 bis 0,6 ms oder in der Umgebung davon eingestellt.
Zusätzlich ist in dem ersten Spannungsanlegemodus die Verzögerungszeit TD zum Warten auf einen Anstieg des Entladungsstroms Id durch das Subzündspulensystem 30 gemäß der Verbrennungsdauer TC des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b für jeden Verbrennungszyklus der Maschine 2 eingestellt.
Als Nächstes wird nachstehend ein Korrelationsprinzip zwischen der Verbrennungsdauer TC und der Verzögerungszeit TD für jeden Verbrennungszyklus der Maschine 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bezugnehmend auf 3 gilt in dem ersten Spannungsanlegemodus, dass die Zündungssteuerschaltung 50 eine Initialperiode TE innerhalb der Periode (Gesamtperiode) von dem Start einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu dem Ende der Verbrennung davon für jeden Verbrennungszyklus der Maschine 2 erfasst bzw. bezieht; wobei die Wärmeerzeugung Q, die für die Initialperiode TE seit dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches integriert bzw. eingebunden wurde, eine voreingestellte Rate (Prozentanteil) R einer Gesamtwärmeerzeugung erreicht; wobei die Initialperiode TE eine Periode von dem Start einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb der Gesamtperiode ist. Ein Verfahren zum Erfassen bzw. Erhalten der Initialperiode TE als die Verbrennungsdauer TC für jeden Verbrennungszyklus der Maschine 2 wird nachstehend beschrieben.
Zunächst berechnet die Zündungssteuerschaltung 50 sukzessive Werte der Rate einer Wärmeabgabe in der Verbrennungskammer 2b basierend auf entsprechenden Werten des Verbrennungsdrucks P, der durch das von dem Verbrennungsdrucksensor 40 von dem Start einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches eingegebene Signal dargestellt wird (siehe 3). Es sei angemerkt, dass die Rate einer Wärmeabgabe in der Verbrennungskammer 2b eine Wärme pro Einheit einer Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine 2 darstellt, die in Joule pro Grad (J/deg) gemessen wird.
Als Nächstes integriert die Zündungssteuerschaltung 50 die berechneten Werte der Rate der Wärmeabgabe über die Zeit von dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, um dadurch einen gegenwärtigen Wert der Wärmeerzeugung Q in der Verbrennungskammer 2b zu berechnen; wobei der gegenwärtige Wert der Wärmeerzeugung Q in der Verbrennungskammer 2b seit dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches integriert wurde. An dem Ende der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bestimmt die Zündungssteuerschaltung 50 die gegenwärtige Wärmeerzeugung Q als die Gesamtwärmeerzeugung; wobei die Gesamtwärmeerzeugung für den Bereich von dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und dem Ende der Verbrennung davon integriert wurde. Anschließend bestimmt die Zündungssteuerschaltung 50 die Initialperiode TE, an deren Ende die Rate der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q zu der Gesamtwärmeerzeugung die gegenwärtige Rate R wird, als die Verbrennungsdauer TC; wobei die Rate der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q zu der Gesamtwärmeerzeugung als der Massenanteil von verbranntem Kraftstoff in der Verbrennungskammer 2b definiert ist. Es sei angemerkt, dass das Verhältnis R zum Bestimmen der Initialperiode TE als die Verbrennungsdauer TC zuvor als ein Wert bestimmt wird, wie etwa in der Größenordnung von 10%, entsprechend einer Periode von dem Start einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches; wobei die Länge der Initialperiode TE stark von der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b während der Periode abhängt.
Wie in 4 veranschaulicht ist, wird die wie vorstehend bestimmte Verbrennungsdauer TC (die Initialperiode TE) mit einer Ausdehnung eines durch die Entladung über den Spalt G gemäß dem Durchfluss des Luft-Kraftstoff-Gemisches produzierten Funken S reduziert, wenn die Entladungsenergie mit einem Anstieg des Entladungsstroms Id ansteigt. Die Reduktion der Verbrennungsdauer TC bedeutet, dass das Oberflächengebiet der Initialflamme bezüglich der angelegten Entladungsenergie ansteigt, so dass die Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b effektiv erhöht wird.
Daher ist in dem ersten Spannungsanlegemodus die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um basierend auf der Verbrennungsdauer TC die Verzögerungszeit TD zum Warten auf einen Anstieg des Entladungsstroms Id, so dass die Verzögerungszeit TD eine maximale Funkenzeit TMAX von dem Funkenstartzeitpunkt t0 annähert, durch Vorhersagen zu bestimmen; wobei an dem Ende der maximalen Funkenzeit TMAX der vergrößerte Funke S dessen obere Grenze erreicht, so dass der Funke S maximiert wird. Mit anderen Worten ist die maximale Zeit TMAX notwendig, dass der Funke S seit dem Start der Entladung (Erzeugung des Funkens S) maximiert wird.
Als Nächstes wird nachstehend ein spezifisches Verfahren beschrieben, wie die Verzögerungszeit TD derart durch Vorhersage bestimmt wird, dass die Verzögerungszeit TD nahe an der maximalen Funkenzeit TMAX liegt.
Bezugnehmend auf 4 zeigt der Funke S eine Tendenz, sich über die Zeit von der Funkenstartzeit t0 in der Richtung des Durchflusses eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b auszudehnen (zu vergrößern). Es sei angemerkt, dass als ein Parameter, der die Vergrößerung (Ausdehnung) eines Funkens S in der Verbrennungskammer 2b angibt, die Distanz zwischen dem Spalt G und einem Punkt des Funkens S, der am weitesten von dem Spalt G in der Richtung des Durchflusses eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b entfernt ist, dient. Der Parameter wird nachstehend als ein ”Vergrößerungsparameter” bezeichnet.
Wenn die Vergrößerung des Funkens S dessen obere Grenze übersteigt, wenn mit anderen Worten die verstrichene Zeit seit der Funkenstartzeitpunkt t0 die maximale Funkenzeit TMAX übersteigt, verschwindet der Funke S, und anschließend tritt ein Funke durch die nachfolgende Entladung auf, dessen Größe im Vergleich zu einer maximalen Größe davon klein ist. Das heißt, dass je mehr sich der Funke zu dem Zeitpunkt t1 erstreckt, wenn die Verzögerungszeit TD, die im Wesentlichen in Übereinstimmung mit der Dauer eines Anstiegs des Entladungsstroms Id steht, seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 verstrichen ist, desto mehr wird das Gebiet des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch die Initialflamme erhöht, um die Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu erhöhen. Aufgrund dessen ermöglicht der Anstieg der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches, dass die Verbrennungsdauer TC reduziert wird.
Daher ist in dem ersten Spannungsanlegemodus die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um eine gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp als die Verbrennungsdauer TC in einem gegenwärtigen Verbrennungszyklus mit der vorhergehenden Verbrennungsdauer TCI als die Verbrennungsdauer TC in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus mit einer gegenwärtigen Verbrennungsdauer TCp als die Verbrennungsdauer TC in einem gegenwärtigen Verbrennungszyklus zu vergleichen.
Als eine Folge des Vergleichs gilt, dass wenn die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp kürzer als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI ist, die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet ist, um zu bestimmen, dass die Vergrößerung des Funkens S nicht dessen obere Grenze zu dem Zeitpunkt t1 nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit TD seit der Funkenstartzeit t0 erreicht hat. Anschließend ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um die Verzögerungszeit TD in dem nächsten Verbrennungszyklus zu erhöhen, wodurch die Vergrößerung (Ausdehnung) eines Funkens S zu dem Zeitpunkt t1 nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 in dem nächsten Verbrennungszyklus erhöht wird.
Im Gegensatz dazu gilt, dass wenn die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp länger als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI ist, die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet ist zu bestimmen, dass der Funke S dessen maximale Größe überschritten hat, so dass sich dieser nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 verkleinert. Anschließend ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um die Verzögerungszeit TD in dem nächsten Verbrennungszyklus zu reduzieren, um die Vergrößerung des Funkens S zu dem Zeitpunkt t1 nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 zu reduzieren, wodurch die Vergrößerung eines Funkens S zu dem Zeitpunkt t1 in dem nächsten Verbrennungszyklus unterhalb dessen oberer Grenze beibehalten wird.
Diese Konfiguration der Zündungssteuerschaltung 50, um die Verzögerungszeit TD zu erhöhen oder zu reduzieren, ermöglicht, dass die Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 zuverlässig die maximale Funkenzeit TMAX soweit wie möglich annähert; wobei an dem Ende der maximalen Funkenzeit TMAX ein vergrößerter Funke S dessen maximale Größe erreicht.
Das heißt, dass die Konfiguration der Zündungssteuerschaltung 50 das zweite Zündspulensystem 30 derart steuert, dass das zweite Zündspulensystem 30 eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 anlegt, direkt bevor der vergrößerte Funke S mit dessen maximaler Größe abgekühlt ist, mit anderen Worten, der nachfolgende Entladungsstrom über den Spalt G wiederum in jedem der Verbrennungszyklen erzeugt wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um in dem ersten Spannungsanlegemodus eine in 5 veranschaulichte Verzögerungszeitbestimmungsroutine durchzuführen, um das spezifische Verfahren durchzuführen, wie die Verzögerungszeit TD durch Vorhersage zu bestimmen ist, so dass die Verzögerungszeit TD nahe an der maximalen Funkenzeit TMAX liegt. Die Zündungssteuerschaltung 50 startet den Ablauf von Operationen beispielsweise als Antwort auf das Auftreten einer Instruktion, wie etwa einer Einschaltinstruktion eines Maschinenschalters, um die Maschine 2 zu starten, und beendet diese beispielsweise als Antwort auf das Auftreten einer Instruktion, wie etwa einer Ausschaltinstruktion des Maschinenschalters, um die Maschine 2 zu stoppen.
Wenn die Verzögerungszeitbestimmungsroutine gestartet wird, stellt die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S101 initial die Nummerierung n des Verbrennungszyklus und einen Wert der Verzögerungszeit TD auf 1 bzw. TD0. Insbesondere speichert die Zündungssteuerschaltung 50 in dem Speicher 52 ein in 1 veranschaulichtes Kennfeld 52a in einem Datentabellenformat, in einem Format eines mathematischen Ausdrucks und/oder einem Programmformat (siehe 6A und 6B). Das Kennfeld 52a stellt eine Beziehung (Funktion) zwischen einer Variablen der Durchflussgeschwindigkeit Fm eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b, einer Variablen der Verzögerungszeit TD und einer Variablen des Vergrößerungsparameters eines Funkens S dar. In dem ersten Ausführungsbeispiel wurde das Kennfeld 52a während Entwicklungsphasen des Zündungssystems 1 und der Maschine 2 basierend auf durch Tests und/oder Simulationen durch Verwenden des Zündungssystems 1 und der Maschine 2 oder deren äquivalente Maschinen erhaltenen Daten bestimmt.
Nachstehend wird beschrieben, wie das Kennfeld 52a bestimmt wird.
Zunächst wird die Zündkerze 10 mit einem Durchflussmeter der Heißdrahtart ausgetauscht, und das Durchflussmeter der Heißdrahtart misst in Schritt S200 die Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b der Maschine 2 oder deren äquivalente Maschine Für jede voreingestellte Winkeldrehung der Kurbelwelle CS durch einen Motor.
Als Nächstes wird die Zündkerze 10 in den Zylinder 2a einer äquivalenten Herstellermaschine der Maschine 2 wieder eingesetzt, die bearbeitet (visualisiert) wurde, um zu ermöglichen, dass Bilder der Innenseite der Verbrennungskammer 2b von außerhalb der Verbrennungskammer 2b durch eine Kamera in Schritt 210 aufgenommen werden können. Die visualisierende äquivalente Maschine der Maschine 2 wird ebenso als visualisierte Maschine bezeichnet.
In Schritt S210 werden Werte des Vergrößerungsparameters eines Funkens basierend auf der Größe (Länge) δ des Spalts G und den gemessenen Werten der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b berechnet, während die Verzögerungszeit TD seit der Funkenstartzeit t0 in 0,1 (ms) Inkrementen erhöht wird. Dies führt dazu, dass das Kennfeld 52a erzeugt wird, welches die Beziehung (Funktion) zwischen jedem der Werte der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b, einem Entsprechenden der Werte der Verzögerungszeit TD und eines entsprechenden des Vergrößerungsparameters eines Funkens darstellt.
Als Drittes wird der Vergrößerungsparameter eines Funkens tatsächlich durch über eine Kamera für jeden von Winkeln der Kurbelwelle CS entsprechend einem der gemessenen Werte der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b in Schritt S220 aufgenommen (siehe 6A).
Als Viertes wird basierend auf einem Ergebnis der Überwachung ein Bereich des Vergrößerungsparameters eines Funkens erhalten. Innerhalb des Bereichs wird die Entladungsenergie effektiv mit einer Erhöhung des Entladungsstroms Id erhöht. Der Bereich (wirksamer Bereich) ist kleiner oder gleich der oberen Grenze von beispielsweise 10 mm, und ist in 6B in einer Grauskala als der Bereich von 2 mm bis 10 mm veranschaulicht, wobei die Größe δ des Spalts G in Schritt S230 auf 1 mm eingestellt ist.
Als Fünftes wird ein bevorzugter Bereich der Verzögerungszeit TD zum Auswählen des Initialwerts TD0 darin basierend auf den wirksamen Bereich von 2 mm bis 10 mm als der Bereich von 0,1 bis 0,4 ms in Schritt S240 vorhergesagt, wie durch den hohlen Pfeil in 6B veranschaulicht ist.
Daher stellt in Schritt S101 die Zündungssteuerschaltung 50 die Nummerierung n des Verbrennungszyklus auf 1, und den Initialwert TD0 der Verzögerungszeit TD auf einen Wert innerhalb des bevorzugten Bereichs von 0,1 bis 0,4 ms gemäß, beispielsweise einem voreingestellten Wert der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches entsprechend einem gegenwärtigen Kurbelwinkel basierend auf einem von dem Kurbelwinkelsensor 45 ausgegebenen gegenwärtigen Kurbelimpuls.
Dem Schritt S101 nachfolgend, führt die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S102 einen ersten Verbrennungszyklus durch, um zu starten: Anlegen einer Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 zu dem Zeitpunkt t0, um eine Erzeugung eines Funkens S über den Spalt G während der Hauptzündungszeit TM zu starten; auf das Verstreichen des gegenwärtig eingestellten Werts (TD0) der Verzögerungszeit TD seit dem Zeitpunkt t0 zu warten; und anschließend aus dem Subzündspulensystem 30 eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 während der Subzündungszeit TA anzulegen, während damit vorgefahren wird, die Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 von dem Hauptzündspulensystem 20 anzulegen. Während des ersten Verbrennungszyklus berechnet die Zündungssteuerschaltung 50 einen gegenwärtigen Wert der Wärmeerzeugung Q jedes Mal, wenn ein Wert des Verbrennungsdrucks P von dem Verbrennungsdrucksensor 40 darin eingegeben wird, in Schritt S102. Vorstehend wurde beschrieben, wie ein gegenwärtiger Wert der Wärmeerzeugung in der Verbrennungskammer 2b zu berechnen ist.
Dem Schritt S102 nachfolgend, bestimmt die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S103 die Initialperiode TE, an dessen Ende die Rate der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q zu der Gesamtwärmeerzeugung die gegenwärtige Rate R wird, als die Verbrennungsdauer TC; wobei die Gesamtwärmeerzeugung der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q an dem Ende einer Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches entspricht. In Schritt S103 speichert die Zündungssteuerschaltung 50 in dem Speicher 52 die Initialperiode TE als einen Wert der vorhergehenden Verbrennungsdauer TCI, die in dem später beschriebenen Schritt S108 zu verwenden ist. Als Nächstes erweitert die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S104 die Verzögerungszeit TD von dem gegenwärtigen Wert TD0 um die gegenwärtige Zeit ΔT; wobei die gegenwärtige Zeit ΔT empirisch bestimmt wurde, so dass diese ausreichend kürzer als der vorhergesagte bevorzugte Bereich der Verzögerungszeit TD ist (stehe 6B), und ermöglicht wird, dass eine Änderung der Initialperiode TE auftritt.
Anschließend inkrementiert die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S105 die Nummerierung n des Verbrennungszyklus um 1.
Als Nächstes führt die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S106 einen raten Verbrennungszyklus durch, um zu starten: Anlegen einer Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 zu dem Zeitpunkt 10, um eine Erzeugung eines Funkens S über dem Spalt G während der Hauptzündungszeit TM zu starten; auf das Verstreichen des gegenwärtigen eingestellten Werts der Verzögerungszeit TD seit dem Zeitpunkt T0 zu warten; und anschließend aus dem Subzündspulensystem 30 eine Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 während der Subzündungszeit TA anzulegen, während ein Anlegen einer Spannung an den Spalt G der Zündkerze 10 von dem Hauptzündspulensystem 20 fortgesetzt wird, so wie die Operation in Schritt S102. Während des n-ten Verbrennungszyklus berechnet die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S106 einen gegenwärtigen Wert der Wärmeerzeugung Q jedes Mal wenn ein Wert des Verbrennungsdrucks P von dem Verbrennungsdrucksensor 40 darin eingegeben wird, so wie die Operation in Schritt S102.
Dem Schritt S106 nachfolgend, bestimmt die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S107 die Initialperiode TE, an dessen Ende die Rate der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q zu der Gesamtwärmeerzeugung die voreingestellte Rate R wird, als die Verbrennungsdauer TC; wobei die Gesamtwärmeerzeugung der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q an dem Ende einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches entspricht. In Schritt S107 speichert die Zündungssteuerschaltung 50 in dem Speicher 52 die Initialperiode TE als einen Wert der gegenwärtigen Verbrennungsdauer TCp, die in dem nachfolgend beschriebenen Schritt S108 zu verwenden ist.
Dem Schritt S107 nachfolgend, vergleicht die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S108 die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp mit der in dem Speicher 52 gespeicherten vorhergehenden Verbrennungsdauer TCI, um dadurch zu bestimmen, ob die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp kürzer als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI ist.
Wenn bestimmt wird, dass die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp kürzer als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI ist (JA in Schritt S108), erweitert die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S109 die Verzögerungszeit TD von dem gegenwärtigen Wert um die voreingestellte Zeit ΔT, und aktualisiert in Schritt S110 die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI auf die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp, mit anderen Worten, speichert die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCr in dem Speicher 52, kehrt zu Schritt S105 zurück, und wiederholt die anschließenden Operationen.
Andererseits gilt, dass wenn bestimmt wird, dass die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp länger oder gleich der vorhergehenden Verbrennungsdauer TCI ist (NEIN in Schritt S108), reduziert die Zündungssteuerschaltung 50 in Schritt S111 die Verzögerungszeit TD von dem gegenwärtigen Wert auf die voreingestellte Zeit ΔT, kehrt zu Schritt S105 zurück, und wiederholt die nachfolgenden Operationen.
Wie vorstehend beschrieben ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um in dem ersten Spannungsanlegemodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu arbeiten, um die Verzögerungszeit TD zu erweitern, wenn die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp kürzer als die vorhergehende Verbrennungsdauer TCI ist, wodurch die Vergrößerung (Ausdehnung) eines Funkens S in der Verbrennungskammer 2b während eines Anstiegs des Entladungsstroms Id vergrößert wird. Zusätzlich ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um in dem ersten Spannungsanlegemodus zu arbeiten, um die Verzögerungszeit TD zu reduzieren, wenn die gegenwärtige Verbrennungsdauer TCp länger oder gleich der vorhergehenden Verbrennungsdauer TCI ist, wodurch die Vergrößerung eines Funkens S in der Verbrennungskammer 2b während eines Anstiegs des Entladungsstroms Id auf einen Wert unterhalb dessen oberer Grenze zurückgesetzt wird.
Diese Konfiguration der Zündungssteuerschaltung 50 ermöglicht, dass die Verzögerungszeit TD zuverlässig die maximale Funkenzeit TMAX annähert; wobei an dem Ende der maximalen Funkenzeit TMAX ein vergrößerter Funke S dessen maximale Größe erreicht. Daher ist es möglich, eine Spannung von dem Subzündspulensystem 30 an den Spalt G der Zündkerze 10 anzulegen, wobei der vergrößerte Funke S dessen maximale Größe aufweist. Dies erhöht eine an das Luft-Kraftstoff-Gemisch abzugebende Entladungsenergie, während im Wesentlichen das Oberflächengebiet (Feuergebiet) des vergrößerten Funkens S maximiert wird, das heißt, eine durch das Hauptzündspulensystem 20 produzierte Initialflamme, was zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b führt.
7 veranschaulicht schematisch das erste überwachte Ergebnis des Gebiets einer in der Verbrennungskammer 2b der visualisierten Maschine durch die Zündungssteuerschaltung 50 in dem ersten Spannungsanlegemodus zu dem Zeitpunkt nach dem Verstreichen von 1,5 ms seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 produzierten Flamme, wenn die Drehzahl der visualisierten Maschine auf 1000 U/min eingestellt ist. 7 veranschaulicht ebenso schematisch das zweite überwachte Ergebnis des Gebiets einer in der Verbrennungskammer 2b der visualisierten Maschine durch die Zündungssteuerschaltung 50 in dem ersten Spannungsanlegemodus zu dem Zeitpunkt nach dem Verstreichen von 1,5 ms seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 produzierten Flamme, wenn die Drehzahl der visualisierten Maschine auf 3000 U/min eingestellt ist. Jedes der Flammengebiete als das erste und zweite überwachte Ergebnis wurde basierend auf einem entsprechenden Bild der Innenseite der Verbrennungskammer 2b von einer Seite der Verbrennungskammer 2b durch eine Kamera erhalten.
Insbesondere ist, als das erste überwachte Ergebnis des Flammengebiets bei der Drehzahl der visualisierten Maschine von 1000 U/min, das Verhältnis jedes Flammengebiets, das erhalten wird, wenn ein Anstieg des Entladungsstroms Id durch das Subzündspulensystem 30 nach dem Verstreichen eines entsprechenden der voreingestellten Werte der Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 ausgeführt wurde, zu einem entsprechenden Flammengebiet, das erhalten wird, wenn kein Anstieg des Entladungsstroms Id ausgeführt wurde, in 7 als die Anstiegsrate des Flammengebiets gezeigt. Gleichermaßen ist, als das zweite überwachte Ergebnis des Flammengebiets bei der Drehzahl der visualisierten Maschine von 3000 U/min, das Verhältnis von jedem Flammengebiet, das erhalten wird, wenn ein Anstieg des Entladungsstroms Id durch das Subzündspulensystem 30 nach dem Verstreichen eines entsprechenden der voreingestellten Werte der Verzögerungszeit TD seit dem Funkenstartzeitpunkt t0 ausgeführt wurde, zu einem entsprechenden Wert des Flammengebiets, das erhalten wird, wenn kein Anstieg des Entladungsstroms Id ausgeführt wurde, in 7 als die Vergrößerungsrate des Flammengebiets gezeigt. Die voreingestellten Werte der Verzögerungszeit TD sind innerhalb des Bereichs von 0 bis 0,8 mm eingestellt.
7 demonstriert klar, dass die Vergrößerungsrate des Flammengebiets sowohl für die Drehzahl der visualisierten Maschine von 1000 U/min als auch der Drehzahl der visualisierten Maschine von 3000 U/min bezüglich einem Referenzwert von 1,0 ausreichend hoch ist, wenn ein Wert der Verzögerungszeit TD innerhalb des bevorzugten Bereichs von 0,1 bis 0,4 mm liegt. Dies führt zu einem Anstieg der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b während der Initialperiode TE durch die Initialflamme. Daher erreicht das Zündungssteuersystem 50 eine Zündung eins Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b mit hoher Energieeffizienz.
Das Zündungssteuersystem 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ebenso eingerichtet, um als einen gegenwärtigen Wert TCp und einen vorhergehenden Wert TCI der Verbrennungsdauer TC die Initialperiode TE, an dessen Ende die Rate der gegenwärtigen Wärmeerzeugung Q zu der Gesamtwärmeerzeugung die voreingestellte Rate R wird, als die Verbrennungsdauer TC zu bestimmen; wobei die Länge der Initialperiode TE stark von der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b innerhalb der Initialperiode TE abhängt, und wird basierend auf dem Verbrennungsdruck P erhalten, die den Verbrennungszustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b angibt. Daher ist es möglich, die Verzögerungszeit TD genau zu bestimmen, die so nahe wie möglich an der maximalen Funkenzeit TMAX liegt; wobei an dem Ende der maximalen Funkenzeit TMAX ein vergrößerter Funke S dessen maximale Größe erreicht. Dies bewirkt einen signifikanten Beitrag zum Erreichen einer Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b mit hoher Energieeffizienz.
Es sei angemerkt, dass in dem ersten Ausführungsbeispiel die Einstelleinrichtung beispielsweise einer Funktion in der Zündungssteuerschaltung 50 zum Durchführen der Operationen in den Schritten S101 bis S111 entspricht. Sowohl die Erfassungseinrichtung als auch die Verbrennungsdauerberechnungseinrichtung entspricht beispielsweise einer Funktion der Zündungssteuerschaltung 50 zum Durchführen der Operationen in den Schritten S103, S104, S106 und S107.
Zweites Ausführungsbeispiel
Mit Bezugnahme auf 8 wird ein Zündungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Der Aufbau und/oder die Funktionen des Zündungssystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von dem Zündungssystem 1 durch die folgenden Punkte. Daher werden nachstehend hauptsächlich die Unterscheidungspunkte beschrieben.
8 veranschaulicht schematisch eine durch die Zündungssteuerschaltung 50 auszuführende Verzögerungszeitbestimmungsroutine.
Wenn die Verzögerungszeitbestimmungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gestartet wird, arbeitet die Zündungssteuerschaltung 50 in einem zweiten Spannungsanlegemodus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, um die vorstehend angeführte Operation in Schritt S101 durchzuführen. Insbesondere setzt die Zündungssteuerschaltung 50 die Nummerierung n des Verbrennungszyklus auf 1, und den Initialwert TD0 der Verzögerungszeit TD auf einen Wert innerhalb des bevorzugten Bereichs von 0,1 bis 0,4 ms gemäß beispielsweise einem gegenwärtigen Wert der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches entsprechend einem gegenwärtigen Kurbelwinkel basierend auf einem von dem Kurbelwinkelsensor 45 ausgegebenen gegenwärtigen Kurbelimpuls. Insbesondere kann, als der Initialwert TD0, ein Wert, der am nächsten an der oberen Grenze für die Vergrößerung (Ausdehnung) eines Funkens S aus einigen Werten in dem bevorzugten Bereich liegt, ausgewählt werden, welche dem gegenwärtigen Wert der Durchflussgeschwindigkeit Fm entsprechen.
Dem Schritt S101 nachfolgend, führt die Zündungssteuerschaltung 50 die vorstehend genannte Operation in Schritt S102 durch. Insbesondere führt die Zündungssteuerschaltung 50 den ersten Verbrennungszyklus durch.
Anschließend führt die Zündungssteuerschaltung 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die vorstehend genannte Operation in Schritt S105 durch Überspringen der Operationen in den Schritten S103 und S104 durch. Dem Schritt S105 nachfolgend, führt die Zündungssteuerschaltung 50 die vorstehend genannte Operation in Schritt S106 durch. Insbesondere führt die Zündungssteuerschaltung 50 den n-ten Verbrennungszyklus durch Verwenden des Initialwerts TD0 als die Verzögerungszeit TD in Schritt S106 durch, ohne die Operationen in den Schritten S107 bis S111 durchzuführen. Es sei angemerkt, dass in Schritt S106 die Zündungssteuerschaltung 50 den Initialwert TD0 der Verzögerungszeit TD auf einen Wert innerhalb des bevorzugten Bereichs von 0,1 bis 0,4 ms gemäß beispielsweise einem gegenwärtigen Wert der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches entsprechend einem gegenwärtigen Kurbelwinkel basierend auf einem von dem Kurbelwinkelsensor 45 ausgegebenen gegenwärtigen Kurbelimpuls einstellt.
Aufgrund dessen, dass keiner der gemessenen Werte der Wärmeerzeugung Q durch den Verbrennungsdrucksensor 40 zum Bestimmen der Verzögerungszeit TD verwendet wird, kann der Verbrennungsdrucksensor 40 aus dem Zündungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entfernt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist die Zündungssteuerschaltung 50 eingerichtet, um in dem zweiten Spannungsanlegemodus zu arbeiten, um einen Wert der Verzögerungszeit TD basierend auf dem zuvor bestimmten Kennfeld 52a und dem gegenwärtigen Wert der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu bestimmen, wobei das Kennfeld 52a eine Beziehung (Funktion) zwischen einer Durchflussgeschwindigkeit Fm eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b, einer Verzögerungszeit TD und einem Vergrößerungsparameter eines Funkens S darstellt, und basierend auf der Größe δ des Spalts G und dem gemessenen Werten der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b bestimmt wurde.
Die Größe δ des Spalts G und die gemessenen Werte der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b sind physikalische Größen, die mit der maximalen Zeit TMAX von dem Funkenzeitpunkt t0 korrelieren; wobei an dem Ende der maximalen Funkenzeit TMAX ein vergrößerter Funke S dessen obere Grenze erreicht, so dass der Funke S maximiert ist. Aufgrund dessen ermöglicht ein Vorhersagen der Verzögerungszeit TD durch Verwenden des basierend auf der Größe δ des Spalts G und der gemessenen Werte der Durchflussgeschwindigkeit Fm des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b bestimmten Kennfeld 52a, dass die Verzögerungszeit TD zuverlässig die maximalen Funkenzeit TMAX so weit wie möglich annähert. Daher ist es möglich, die an das Luft-Kraftstoff-Gemisch abzugebende Entladungsenergie zu erhöhen, während im Wesentlichen das Oberflächengebiet (Flammengebiet) des vergrößerten Funkens S maximiert wird, das heißt, die durch das Hauptzündspulensystem 20 erzeugte Flamme, was zu einem effektiven Anstieg der Verbrennungsrate des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b führt.
Das erste und zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurden beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass die vorliegende Erfindung bei verschiedenen Ausführungsbeispielen und deren Kombinationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
Insbesondere kann anstatt des Verbrennungsdrucksensors 40 ein Sensor, der betreibbar ist, um eine physikalische Größe zu messen, die den Verbrennungszustand des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Verbrennungskammer 2b angibt, verwendet werden. Die Zündungssteuerschaltung 50 ist mit dem Sensor verbunden, und ist betreibbar, um die Verbrennungsdauer TC (Initialperiode TE) basierend auf den gemessenen Werten der physikalischen Größe zu berechnen.
Zusätzlich kann die Zündungssteuerschaltung 50 in dem ersten Spannungsanlegemodus das Anlegen der Spannung an die Zündkerze 10 von sowohl dem Haupt- als auch dem Subzündungssystem 20 und 30 derart steuern, dass zwei oder mehr Spitzen eines entsprechenden der Sekundärströme Im und Ia innerhalb eines entsprechenden der Hauptzündungszeit TM und der Subzündungszeit TA auftreten (siehe 9).
Während die veranschaulichenden Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen beschränkt, sondern umfasst beliebige und alle Ausführungsbeispiele mit Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (z. B. von Aspekten über verschiedene Ausführungsbeispiele), Adaptionen und/oder Alternativen, die dem Fachmann basierend auf der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sind. Die Einschränkungen der Ansprüche sind basierend auf der in den Ansprüchen verwendeten Sprache breit auszulegen, und nicht auf die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Verfolgung der Anmeldung genannten Beispiele auszulegen, wobei Beispiele als nicht-exklusiv konstruiert sind.
In einem Zündungssystem zum wiederholten Durchführen eines Verbrennungszyklus, in dem eine Entladung einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine zündet, ist ein Hauptzündungssystem eingerichtet, um eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um eine Entladung in der Zündkerze für jede der wiederholten Verbrennungszyklen zu produzieren. Ein Subzündungssystem ist eingerichtet, um auf ein Verstreichen einer voreingestellten Verzögerungszeit seit einem Start der Entladung zu warten, und anschließend eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um einen Entladungsstrom entsprechend der durch das Hauptzündungssystem produzierten Entladung für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen zu erhöhen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-153016 [0003]

Claims

Zündungssystem (1) zum wiederholten Durchführen eines Verbrennungszyklus, in dem eine Entladung einer Zündkerze (10) eine Brennkraftmaschine (2) zündet, mit: einem Hauptzündungssystem (20), das eingerichtet ist, um eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um eine Entladung in der Zündkerze für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen zu erzeugen; einem Subzündungssystem (30), das eingerichtet ist, um auf ein Verstreichen einer voreingestellten Verzögerungszeit seit einem Start der Entladung zu warten, und anschließend eine Spannung an die Zündkerze anzulegen, um einen Entladungsstrom entsprechend der durch das Hauptzündungssystem für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen erzeugten Entladung zu erhöhen.
Zündungssteuersystem gemäß Anspruch 1, weiterhin mit: einer Einstelleinrichtung (50) zum Einstellen der Verzögerungszeit, so dass die Verzögerungszeit nahe bei einer maximalen Zeit seit dem Start der Entladung liegt; wobei die maximale Zeit benötigt wird, dass ein durch die Entladung erzeugter Funke maximiert wird.
Zündungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Entladung erzeugte Funke ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkraftmaschine zündet, wobei das Zündungssystem weiterhin aufweist: eine Erfassungseinrichtung (50) zum Erfassen einer Verbrennungsdauer des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen; dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um basierend auf einem gegenwärtigen Wert der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Verbrennungsdauer in einem gegenwärtigen Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen einen Wert der Verzögerungszeit für einen nächsten Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen einzustellen.
Zündungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um: den Wert der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus zu erhöhen, wenn der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus kürzer als ein vorhergehender Wert der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Verbrennungsdauer in einem vorhergehenden Verbrennungszyklus in den wiederholten Verbrennungszyklen ist; und den Wert der Verzögerungszeit für den nächsten Verbrennungszyklus zu reduzieren, wenn der gegenwärtige Wert der Verbrennungsdauer in dem gegenwärtigen Verbrennungszyklus länger oder gleich dem vorhergehenden Wert der Verbrennungsdauer in dem vorhergehenden Verbrennungszyklus ist.
Zündungssystem gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, um: eine Initialperiode innerhalb einer Gesamtperiode von dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu einem Ende einer Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches als den gegenwärtigen Wert der Verbrennungsdauer zu erfassen; wobei eine Wärmeerzeugung, die in der Brennkraftmaschine für die Initialperiode seit dem Start der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt und integriert wurde, eine voreingestellte Rate einer Gesamtwärmeerzeugung erreicht, wobei die Gesamtwärmeerzeugung in der Brennkraftmaschine für die Gesamtperiode erzeugt und integriert wurde.
Zündungssystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung weiterhin aufweist: einen Verbrennungsdrucksensor (40) zum Messen eines Verbrennungsdrucks in der Brennkraftmaschine; und eine Verbrennungsdauerberechnungseinrichtung (50) zum Berechnen der Verbrennungsdauer für jeden der wiederholten Verbrennungszyklen basierend auf dem gemessenen Verbrennungsdruck.
Zündungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze einen Spalt aufweist, wobei die Entladung über den Spalt erzeugt wird, wobei der durch die Entladung erzeugte Funke ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkraftmaschine zündet, und die Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um eine zuvor basierend auf einer Größe des Spalts und einer physikalischen Größe, die eine Durchflussgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches in der Brennkraftmaschine angibt, vorhergesagten Zeit als die Verzögerungszeit einzustellen.
Zündungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung darin Informationen speichert, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Durchflussgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemisches, einer Variablen der Verzögerungszeit und einer Variablen einer Vergrößerung des Funkens über die Zeit seit dem Start der Entladung angeben, und die Einstelleinrichtung eingerichtet ist, um einen Wert der Verzögerungszeit in den Informationen als die zuvor vorhergesagte Zeit zu bestimmen.