DE102015208033A1

DE102015208033A1 - Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE102015208033A1
Application number: DE102015208033.1A
Authority: DE
Inventors: Yuichi MURAMOTO; Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: US9397483B2; US20160164263A1; JP5897099B1; JP2016108989A; DE102015208033B4

Abstract

In einer Zündvorrichtung steuert zu einem Timing eines durch eine Steuervorrichtung (114) bereitgestellten Steuersignals zum Steuern einer Zündspulenvorrichtung (109) oder zu einem Timing vor dem Steuersignal, sodass eine Hochspannung an eine Zündkerze (101) zum Einleiten einer Funkenentladung angelegt wird, ein Steuerschaltkreis (113) eine AC-Energiequelleneinheit (103) in Reaktion auf das Steuersignal Schaltelemente (105–108), welche einen Brückenschaltkreis in der AC-Energiequelleneinheit für eine DC-AC-Umwandlung bilden, um somit eine Wicklung einer Transformatorvorrichtung (104) auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit kurzzuschließen, welche zwischen einer eine Kondensatorvorrichtung (112) umfassenden Verstärkungsvorrichtung (102) und dem Brückenschaltkreis zum Zirkulieren eines Kondensatorentladungsstroms von der Verstärkungsvorrichtung zu der Transformatorvorrichtung verbunden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung und insbesondere eine Zündvorrichtung für eine Hochfrequenz-Entladung, welche in dem Betrieb eines Verbrennungsmotors verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den vergangenen Jahren haben sich Probleme beim Umweltschutz oder zur Kraftstofferschöpfung ergeben und es gibt einen dringenden Bedarf selbst in der Automobilindustrie für Gegenmaßnahmen zu diesen Problemen. Als ein Beispiel von solchen Gegenmaßnahmen gibt es ein Verfahren zum dramatischen Verbessern eines Kraftstoffverbrauchs durch Verkleinern und Reduzieren eines Gewichts von Motoren mittels Turbolader.
Es ist bekannt, dass in einem hoch aufgeladenen Zustand der Druck in der Brennkammer eines Motors sehr hoch wird, selbst in einem Zustand, bei welchem eine Verbrennung noch nicht begonnen hat, und dass eine Funkenentladung zum Beginnen der Verbrennung schwierig ist einzuleiten. Einer der Gründe ist, dass die zum Verursachen eines Isolationsdurchbruchs an dem Spalt zwischen der Elektrode der Hochspannungsseite und der Elektrode der Erdungsseite einer Zündkerze notwendige Spannung sehr hoch wird, wobei die Durchbruchspannung des Isolatorelements der Zündkerze überschritten wird.
Obwohl Forschung zum Erhöhen der Durchbruchsspannung des Isolatorelements zum Lösen dieses Problems durchgeführt wurde, ist es schwierig eine ausreichende Durchbruchspannung für die Voraussetzung effektiv sicherzustellen und es gibt keine andere Möglichkeit als Mittel zum Verringern des Spalts der Zündkerze zu übernehmen.
Allerdings wird ein Verringern des Spalts der Zündkerze im Gegenzug die Löschaktion an der Elektrode erweitern, was ein anderes Problem einer Reduktion in einer Anlassleistung und einer Verbrennungsleistung verursacht.
Zum Lösen dieses anderen Problems wurde eine Zündvorrichtung, welche mit Mitteln zum Vermeiden eines solchen Problems versehen ist, wie durch Zuführen von Energie im Übermaß der Löschaktion beispielsweise eine durch die Elektrode mit einer Funkenentladung absorbierte thermische Energie, oder zum Einleiten einer Verbrennung in einem Teil, selbst etwas entfernt von der Elektrode, vorgeschlagen, wie beispielsweise im Patentdokument 1 ( japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-112310 ) beschrieben.
Die in Patentdokument 1 oben beschriebene Zündvorrichtung ermöglicht es die Funkenentladung in dem Spalt der Zündkerze durch Mittel einer konventionellen Zündspule einzuleiten und einen Hochfrequenzstrom in dem Pfad der Funkenentladung über ein einen Kondensator umfassendes Mischelement fließen zu lassen, wodurch ein Entladungsplasma gebildet wird, welches eine Funkenentladung einer hohen Energie ist und welches sich über einen breiteren Bereich als eine konventionelle Funkenentladung erstreckt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Während die in dem oben bezeichneten Patentdokument 1 beschriebene Zündvorrichtung aus dem Stand der Technik ein System ist, welches einen Hochfrequenzstromfluss in die Zündkerze über einen Hochdurchbruchsspannung-Kondensator zu dem Moment, wenn die Zündentladung auftritt, aufweist, fließt ein Kapazitätsentladungsstrom in eine AC-Energiequelleneinheit von einem Hochdurchbruchsspannung-Kondensator, was zur Erzeugung einer überhöhten Spannung und eines überhöhten Stroms in der AC-Energiequelleneinheit führt, was den Schaltkreis beschädigt und die Verlässlichkeit vermindert.
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt ein solches Problem und ist darauf gerichtet eine Zündvorrichtung bereitzustellen, bei welcher selbst bei dem Moment, wenn die Funkenentladung auftritt, ein Kapazitätsentladungsstrom nicht von dem Hochdurchbruchsspannung-Kondensator in eine AC-Energiequelleneinheit fließt.
Zum Erzielen der obigen Aufgabe umfasst eine Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Zündkerze, welche ein brennbares Gasgemisch in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zündet; eine Zündspulenvorrichtung, welche eine Gleichstrom DC (Direct Current)-Hochspannung an die Zündkerze zum Einleiten einer Funkenentladung anlegt; eine Wechselstrom AC (Alternating Current)-Energiequelleneinheit, welche einen in einen Pfad der Funkenentladung einzugebenden AC-Strom erzeugt; eine Verstärkungsvorrichtung, aufgebaut aus einer Kondensatorvorrichtung und einer Induktionsvorrichtung, welche den von der AC-Energiequelleneinheit ausgegebenen AC-Strom verstärkt und den verstärkten AC-Strom an die Zündkerze zuführt; und eine Steuervorrichtung, welche Betriebsvorgänge der Zündspulenvorrichtung und der AC-Energiequelleneinheit steuert; wobei die AC-Energiequelleneinheit einen Brückenschaltkreis für eine DC-AC-Umwandlung umfasst, bestehend aus einer Vielzahl von Schaltelementen, eine zwischen der Verstärkungsvorrichtung und dem Brückenschaltkreis verbundene Transformatorvorrichtung, und einen Steuerschaltkreis, welcher die Schaltelemente zu einem Timing eines Steuersignals von der Steuervorrichtung zum Steuern der Zündspulenvorrichtung oder zu einem Timing vor dem Steuersignal steuert, sodass eine Hochspannung an die Zündkerze zum Einleiten der Funkenentladung angelegt wird, um dadurch eine Wicklung der Transformatorvorrichtung auf einer Seite der AC-Energiequelleneinheit kurzzuschließen.
Gemäß der Zündvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Erzeugung einer überhöhten Spannung innerhalb der AC-Energiequelleneinheit, begründet in einem in die AC-Energiequelleneinheit zu dem Zeitpunkt, wenn eine Zündentladung auftritt, fließenden Kapazitätsentladungsstrom vermieden werden, sodass ein Durchbruch des Schaltkreises in der AC-Energiequelleneinheit verhindert werden kann und die Verlässlichkeit der Zündvorrichtung erhöht werden kann.
Ebenso kann eine innerhalb der AC-Energiequelleneinheit auftretende Spannung verhindert werden, sodass ein kostengünstiges Element mit einer niedrigen Durchbruchsspannung als ein in der AC-Energiequelleneinheit umfasstes Schaltelement verwendet werden kann und eine Kostenreduktion sichergestellt werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
In den beigefügten Figuren:
1 ist ein Blockdiagramm einer Schaltkreisanordnung einer Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Betriebsablaufsdiagramm, welches ein Beispiel (angenommenes Beispiel) zeigt, bei welchem eine überhöhte Spannung innerhalb einer AC-Energiequelleneinheit in der in 1 gezeigten Zündvorrichtung auftritt;
3 ist ein Betriebsablaufsdiagramm innerhalb der AC-Energiequelleneinheit der Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
4 ist ein Blockdiagramm einer Schaltkreisanordnung einer Zündvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Figuren beschrieben werden.
Ausführungsform 1
Die Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine, welche verhindert, dass ein Durchbruch eines Schaltkreises einer AC-Energiequelleneinheit aufgrund eines Kapazitätsentladungsstroms auftritt, welcher von einer Kapazität in die AC-Energiequelleneinheit (beispielsweise eine Invertervorrichtung) zu dem Zeitpunkt fließt, wenn bei einem Hauptelektrodenspalt einer Zündkerze durch eine durch eine Zündspulenvorrichtung (zum Beispiel DC-Energiequelleneinheit) erzeugte Hochspannung auftritt.
Zu diesem Zweck umfasst die Zündvorrichtung, wie in 1 gezeigt, eine Zündkerze 101 zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches innerhalb einer Brennkammer eines Motors, eine Zündspulenvorrichtung 109 zum Anlegen einer Hochspannung an die Zündkerze 101 zum Einleiten einer Funkenentladung, eine AC-Energiequelleneinheit 103 zum Erzeugen eines AC-Stroms zum Fließen in einem Pfad der Funkenentladung, eine Verstärkungsvorrichtung 102, welche aus einer Spulenvorrichtung 111 und einer Kondensatorvorrichtung 112 aufgebaut ist, zum Verstärken der Ausgangsspannung der AC-Energiequelleneinheit 103 bei einem durch die Spulenvorrichtung 111 und die Kondensatorvorrichtung 112 erzeugten Schwingkreisresonanzpunkt, um an die Zündkerze 101 für die Erzeugung des Entladungsplasmas zugeführt zu werden, und eine Steuervorrichtung 114 zum Steuern von Ausgabeerzeugungszeitpunkten der Zündspulenvorrichtung 109 und der AC-Energiequelleneinheit 103.
Die AC-Energiequelleneinheit 103 umfasst eine Brückenschaltung für eine DC-AC-Umwandlung, welche aus zwei Paaren von Schaltelementen (beispielsweise MOS-FET) 105, 106 und 107, 108 aufgebaut ist, welche entsprechend in Serie zwischen einem Hochspannungsseitenanschluss und einem Niederspannungsseitenanschluss einer DC-Spannungsquelle 110, einen Steuerschaltkreis 113 unter der Steuerung der Steuervorrichtung 114 zum Ein/Ausschalten der Schaltelemente des Brückenschaltkreises basierend auf dem Timing, wenn die Zündspulenvorrichtung 109 eine Funkenentladung einleitet und eine Transformatorvorrichtung 104, dessen primäre Wicklung zu jedem Verbindungspunkt eines jeden Paars der Schaltelemente verbunden ist und dessen sekundäre Wicklung mit der Spulenvorrichtung 111 der Verstärkungsvorrichtung 102 verbunden ist.
In dem Betrieb der in 1 gezeigten Zündvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch das Ausgangssignal (durch eine Wellenform I in den 2 und 3 gezeigt) von der Steuervorrichtung 114 Energie (durch eine Wellenform H darin gezeigt) von der Zündspulenvorrichtung 109 mittels einer DC-Energiequelle an den Funkenentladungspfad der Zündkerze 101 zugeführt, wodurch eine Zündentladung zwischen den Elektroden 101a–101b eingeleitet wird. Dann fließt ein Hochfrequenzstrom von der AC-Energiequelleneinheit 103 in die Zündkerze 101 durch die Verstärkungsvorrichtung 102, welche aus der Kondensatorvorrichtung 112 und der Induktivitätsvorrichtung 111 aufgebaut ist, um die Plasmaentladung zwischen den Elektroden 101a–101b einzuleiten.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Kondensatorvorrichtung 112 der Verstärkungsvorrichtung 102 durch einen Induktionsstrom aufzuladen ist, welcher der Ausgang der Zündspulenvorrichtung 109 ist, und die in der Kondensatorvorrichtung 112 geladenen elektrischen Ladungen zu der AC-Energiequellenvorrichtung 103 zu dem Zeitpunkt entladen werden (wie durch Wellenform C darin gezeigt), bei welchem eine Funkenentladung an der Zündkerze 101 eingeleitet wird.
Hierbei, falls Gatesignale D-G entsprechend für die Schaltelemente 105–108 innerhalb der AC-Energiequellenvorrichtung 103 als vorläufig auf Aus durch den Steuerschaltkreis 113 gesteuert angenommen werden, wie durch das Beispiel (angenommenes Beispiel) in 2 gezeigt, wird der in die AC-Energiequelleneinheit 103 von der Kondensatorvorrichtung 112 fließende Kapazitätsentladungsstrom C an Punkt B der sekundären Wicklung der Transformatorvorrichtung 104 durch die Induktivitätsvorrichtung 111 und dann einen Punkt A einer primären Wicklung der Transformatorvorrichtung 104 erreichen, wodurch eine überhöhte Spannung über eine Schaltelement-Durchbruchsspannung Vsw erzeugt wird.
Daher wird in dem Zustand, bei welchem die Schaltelemente 105–108 Aus gehalten werden, eine überhöhte Spannung an dem Punkt A zwischen dem Drainanschluss (falls MOS-FETs verwendet werden, wobei dasselbe nachfolgend angewendet wird) des Schaltelements 106 und des Drainanschlusses des Schaltelements 108, wodurch die Schaltelemente den Durchbruch erleiden.
Zum Lösen eines solchen Problems führt die Zündvorrichtung aus Ausführungsform 1 eine EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente durch das in 3 gezeigte Timing aus.
Nämlich wenn der Kondensatorentladungsstrom C in die AC-Energiequelleneinheit 103 von der Kondensatorvorrichtung 112 fließt werden innerhalb der AC-Energiequelleneinheit 103 die Schaltelemente 106 und 108 mit zu der Niederspannungsseite der DC-Spannungsquelle 110 verbundenen Sourceanschlüssen entsprechend durch die Gatesignale E und G des Steuerschaltkreises 113 eingeschaltet, während die Schaltelemente 105 und 107 mit zu der Hochspannungsseite der DC-Spannungsquelle 110 verbundenen Drainanschlüssen entsprechend durch die Gatesignale D und F des Steuerschaltkreises 113 eingeschaltet werden, wodurch die Seite des Punkts A (nachfolgend als die Punkt-A-Seite abgekürzt) der Transformatorvorrichtung 104 kurzgeschlossen wird, das heißt die primäre Wicklung der Transformatorvorrichtung 104 wird kurzgeschlossen.
Es wird darauf hingewiesen, dass als ein Verfahren zum Einschalten der Schaltelemente 106 und 108 und Kurzschließen der Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 nicht nur ein Kurzschließen der Drainanschlüsse der Schaltelemente sondern ebenso ein Kurzschließen dieser über eine Erdung ausgeführt werden kann, wie aus 1 ersichtlich.
Ebenso kann ein Ausschalten der Schaltelemente 106 und 108 und ein Einschalten der Schaltelemente 105 und 107 mit zu der Hochspannungsseite verbundenen Drainanschlüssen die Punkt-A-Seite (primäre Wicklung) der Transformatorvorrichtung 104 kurzschließen, wodurch derselbe Effekt erzielt wird, wie wenn die Schaltelemente 106 und 108 eingeschaltet werden.
In dem Zustand, bei welchem die Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 kurzgeschlossen ist, weist eine auf der Seite des Punkts B (nachfolgend als die Punkt-B-Seite abgekürzt) der Transformatorvorrichtung 104 entstehende Spannung nur eine Spannung korrespondierend zu einer Leckinduktivitätskomponente auf der Punkte-B-Seite auf, wobei die Leckinduktivitätskomponente im Vergleich mit der Spuleninduktivitätskomponente gering genug ist, dass die auf der Punkt-B-Seite auftretende Spannung wesentlich reduziert werden kann.
Ebenso weist die auf der Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 entstehende Spannung eine sehr geringe Spannung auf, welche unterhalb der Durchbruchsspannung Vsw des Schaltelements liegt, wenn die Schaltelemente 106 und 108 eingeschaltet sind, und so die Punkt-A-Seite mit einer Erdung kurzgeschlossen ist, wodurch ein Durchbruch der Schaltelemente verhindert wird.
Nämlich lässt der Energiefluss in die AC-Energiequelleneinheit 103 von der Kondensatorvorrichtung 112 innerhalb der Verstärkungsvorrichtung 102 den AC-Strom C korrespondierend zu der Schwingkreis-Resonanzfrequenz der Kondensatorvorrichtung 112 und der Induktivitätsvorrichtung 111 in die AC-Energiequellenvorrichtung 103 fließen und auf der Punkt-B-Seite der Transformatorvorrichtung 104 fließen, sodass ein AC-Strom korrespondierend zu dem Drehverhältnis eine vernachlässigbare Spannung auf der Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 erzeugt, wobei diese Spannung unterhalb der Durchbruchsspannung Vsw der Schaltelemente sehr klein ist, sodass der Durchbruch des Schaltelements verhindert werden kann.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass, falls die Verdrahtungsabstände zwischen der Transformatorvorrichtung 104 der Kondensatorvorrichtung 106 und zwischen der Transformatorvorrichtung 104 des Schaltelements 108 verlängert werden, erhöht sich die Impedanzkomponente der Verdrahtung und im Gegenzug erhöht sich die durch die Impedanz der Verdrahtung mit dem AC-Strom auf der Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 auftretende Spannung, und es besteht eine Gefahr, dass eine Spannung oberhalb der Durchbruchsspannung Vsw des Schaltelements erzeugt werden wird. Daher ist es bevorzugt die Verdrahtung zwischen der Transformatorvorrichtung 104 der Kondensatorvorrichtung 106 und zwischen der Transformatorvorrichtung 104 des Schaltelements 108 so kurz wie möglich zu machen.
Mit Bezug zu dem Zeitintervall zum Eingeschaltetlassen des Schaltelements ist die Dauer des in die AC-Energiequelleneinheit 103 fließenden Kondensatorentladungsstroms C in der Größenordnung von 2 Mikrosekunden oder weniger, sodass, wie in 3 gezeigt, die Ein-Dauer der Steuersignale E und G zumindest 2 Mikrosekunden von einer Funkenentladung-Einleitungszeit Ts benötigt, wobei die Spannung der Wellenform H sich rapide verringert.
Andererseits ist das Timing zum Einschalten der Schaltelemente 106 und 108, das heißt der Zeitpunkt, bei welchem die Steuersignale E und G eingeschaltet werden, nicht nur die Funkenentladung-Einleitungszeit Ts, wie oben angemerkt, sondern kann ebenso die Zeit unmittelbar nach dem Abschluss der Zuführung des AC-Stroms (Inverterbetrieb) von der AC-Energiequelleneinheit 103 oder die Zeit nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit von dem Abschluss der Zuführung sein. Der letztere Fall wird zum Verhindern des Auftretens einer überhöhten Spannung angewendet, selbst wenn der Kondensatorentladungsstrom C zu einem unbeabsichtigten Zeitpunkt aufgrund einer Fehlfunktion der Zündspulenvorrichtung 109 fließt. Das ist ein in 3 gezeigter Zeitpunkt T1.
Ebenso kann, wenn die Schaltelemente 106 und 108 während der Betriebsdauer der AC-Energiequelleneinheit 103 eingeschaltet bleiben, die Erzeugung des AC-Stroms (Inverterbetrieb) nicht ausgeführt werden, sodass, wenn die AC-Energiequelleneinheit 103 den Inverterbetrieb erneut beginnt, der EIN-Zustand der Schaltelemente 106 und 108 vollständig abgeschlossen sein muss. Das ist ein in 3 gezeigter Zeitpunkt T2.
Entsprechend ist die Dauer, während die AC-Energiequelleneinheit 103 frei von dem Inverterbetrieb ist, T_off = T2 – T1, wie in 3 gezeigt, wobei T1 der Zeitpunkt T0 sein kann, bei welchem die Steuervorrichtung 114 durch das Steuersignal an die Zündspulenvorrichtung 109 anweist die Funkenentladung einzuleiten, wie oben beschrieben. Nämlich werden zu demselben Timing wie dem Timing (T0), bei welchem die Zündspulenvorrichtung 109 in Reaktion auf das Steuersignal von der Steuervorrichtung 114 beginnt die Funkenentladung an der Zündkerze 101 zu erzeugen, oder zu einem Timing (T1) vor dem obigen Timing (T0) die Schaltelemente zum Kurzschließen der Wicklung der Transformatorvorrichtung 104 auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit 103 gesteuert, wodurch der Kondensatorentladungsstrom von der Verstärkungsvorrichtung 102 zu der Transformatorvorrichtung 104 fließt.
Daher erreichen die Steuersignale D-G des Steuerschaltkreises 113 basierend auf dem Signal I von der Steuervorrichtung 114 die Operationen eines Betreibens der Schaltelemente für ein festgelegtes Zeitintervall oder ein Betreiben der Schaltelemente von dem Inverterbetrieb-Endtiming T1 der AC-Energiequelleneinheit 103 zu dem nächsten Inverterbetrieb-Starttiming T2 in der AC-Energiequelleneinheit 103.
Weiterhin kann der Steuerschaltkreis 113 ebenso den Brückenschaltkreis so steuern, dass die AC-Energiequelleneinheit 103 die DC-AC-Umwandlung nicht neu startet, bis eine von einer vorab gespeicherten Speicherkarte erhaltene Zeit, welche zumindest aus einer vorbestimmten Zeit und einer Rotationsgeschwindigkeit oder einer Belastung des Verbrennungsmotors zusammengestellt ist, von dem obigen Timing an verstreicht.
Ausführungsform 2
Während in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu dem Effekt, bei welchem die Schaltelemente auf der Niederspannungsseite eingeschaltet werden, der Brückenschaltkreis der AC-Energiequelleneinheit 103 oben beschrieben wurde und in den Figuren mit der Anordnung eines Vollbrückenschaltkreises dargestellt wurde, kann die Anordnung des Brückenschaltkreises ebenso diejenige eines Halbbrückenschaltkreises sein.
Dies wird mit Bezug zu 4 beschrieben, dieser Halbbrückenschaltkreises ist aus einem Paar von Schaltelementen 120 und 121 aufgebaut, welche in Serie zwischen dem Hochspannungsanschluss und dem Niederspannungsanschluss der DC-Spannungsquelle 110 verbunden sind, bei welcher die Wicklung der Transformatorvorrichtung 104 auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit 103 zwischen den Verbindungspunkten der Schaltelemente 120, 121 und einer Erdung verbunden ist; das heißt zwischen der Anode-Katode des Schaltelements 121.
Im Betrieb schaltet, wenn der Kondensatorentladungsstrom C von der Kondensatorvorrichtung 112 in die AC-Energiequellenvorrichtung 103 fließt, innerhalb der AC-Energiequelleneinheit 103 der Steuerschaltkreis 113 das Schaltelement 121 EIN und das Schaltelement 120 AUS, um die Wicklung der Punkt-A-Seite der Transformatorvorrichtung 104 über eine Erdung kurzzuschließen, wodurch verhindert wird, dass eine überhöhte Spannung an den Schaltelementen 120 und 121 erzeugt wird.
Ebenso wird in dieser Halbbrückenschaltkreis-Anordnung die über beide Anschlüsse des Schaltelements angelegte Spannung durch den Verdrahtungsabstand zwischen dem Schaltelement 121 auf der Niederseite der Transformatorvorrichtung 104 bestimmt, sodass es bevorzugt ist, den Verdrahtungsabstand so kurz wie möglich zu machen.
Weiter ist es selbstverständlich, dass eine Vielzahl von parallel verbundenen Schaltelementen ebenso für jedes in dem Brückenschaltkreis der vorliegenden Erfindung verwendetes Schaltelement verwendet werden kann.
Entsprechend Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, wie vorab erwähnt, kann die auf der Seite der Punkte A und B der Transformatorvorrichtung 104 erzeugte Spannung vermieden werden, sodass ein Durchbruch der AC-Energiequelleneinheit 103 verhindert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012-112310 [0006]

Claims

Eine Zündvorrichtung umfassend: eine Zündkerze (101), welche ein brennbares Gasgemisch in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zündet; eine Zündspulenvorrichtung (109), welche eine Gleichstrom DC (Direct Current)-Hochspannung an die Zündkerze zum Einleiten einer Funkenentladung anlegt; eine Wechselstrom AC (Alternating Current)-Energiequelleneinheit (103), welche einen in einen Pfad der Funkenentladung einzugebenden AC-Strom erzeugt; eine Verstärkungsvorrichtung (102), aufgebaut aus einer Kondensatorvorrichtung und einer Induktionsvorrichtung, welche den von der AC-Energiequelleneinheit ausgegebenen AC-Strom verstärkt und den verstärkten AC-Strom an die Zündkerze zuführt; und eine Steuervorrichtung (114), welche Betriebsvorgänge der Zündspulenvorrichtung und der AC-Energiequelleneinheit steuert; dadurch gekennzeichnet, dass die AC-Energiequelleneinheit einen Brückenschaltkreis für eine DC-AC-Umwandlung umfasst, bestehend aus einer Vielzahl von Schaltelementen (105–108), eine zwischen der Verstärkungsvorrichtung und dem Brückenschaltkreis verbundene Transformatorvorrichtung (104), und einen Steuerschaltkreis (113), welcher die Schaltelemente zu einem Timing eines Steuersignals von der Steuervorrichtung zum Steuern der Zündspulenvorrichtung oder zu einem Timing vor dem Steuersignal steuert, sodass eine Hochspannung an die Zündkerze zum Einleiten der Funkenentladung angelegt wird, um dadurch eine Wicklung der Transformatorvorrichtung auf einer Seite der AC-Energiequelleneinheit kurzzuschließen.
Die Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Brückenschaltkreis einen Vollbrückenschaltkreis mit einem ersten und einem zweiten Paar von Schaltelementen umfasst, welche entsprechend in Serie zwischen einem Anschluss einer Hochspannungsseite und einem Anschluss einer Niederspannungsseite einer DC-Spannungsquelle verbunden sind, bei welcher die Wicklung der Transformatorvorrichtung auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit zwischen einem Verbindungspunkt des ersten Paares von Schaltelementen und einem Verbindungspunkt des zweiten Paares von Schaltelementen verbunden ist, und der Steuerschaltkreis zu dem Timing des Steuersignals oder zu dem Timing vor dem Steuersignal das erste und zweite Paar von Schaltelementen auf der Hochspannungsseite in einen EIN-Zustand steuert und das erste und zweite Paar von Schaltelementen auf der Niederspannungsseite in einen AUS-Zustand steuert, oder zu dem Timing des Steuersignals oder zu dem Timing vor dem Steuersignal das erste und zweite Paar von Schaltelementen auf der Niederspannungsseite in einen EIN-Zustand steuert und das erste und zweite Paar von Schaltelementen auf der Hochspannungsseite in einen AUS-Zustand steuert.
Die Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Brückenschaltkreis einen Halbbrückenschaltkreis mit einem Paar von Schaltelementen umfasst, welche in Serie zwischen einem Anschluss einer Hochspannungsseite und einem Anschluss einer Niederspannungsseite einer DC-Spannungsquelle verbunden sind, bei welcher die Wicklung der Transformatorvorrichtung auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit zwischen einem Verbindungspunkt des Paares von Schaltelementen und dem Anschluss der Niederspannungsseite verbunden ist, und der Steuerschaltkreis zu dem Timing des Steuersignals oder zu dem Timing vor dem Steuersignal das Paar von Schaltelementen auf der Niederspannungsseite in einen EIN-Zustand steuert und das Paar von Schaltelementen auf der Hochspannungsseite in einen AUS-Zustand steuert.
Die Zündvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Niederspannungsseite eine Erdung ist.
Die Zündvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei der Steuerschaltkreis die Schaltelemente in einen EIN-Zustand innerhalb von zumindest 2 Mikrosekunden von dem Timing steuert.
Die Zündvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei der Steuerschaltkreis die Schaltelemente in den EIN-Zustand unmittelbar nach oder während eines Verlaufs einer vorbestimmten Zeit, nachdem die AC-Energiequelleneinheit die DC-AC-Wandlung beendet hat, steuert, um damit die Wicklung der Transformatorvorrichtung auf der Seite der AC-Energiequelleneinheit kurzzuschließen.
Die Zündvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei der Steuerschaltkreis den Brückenschaltkreis so steuert, dass die AC-Energiequelleneinheit die DC-AC-Wandlung nicht erneut startet, bis eine von einer vorgespeicherten Speicherkarte erhaltene Zeit, welche zumindest aus einer vorbestimmten Zeit und einer Rotationsgeschwindigkeit oder einer Belastung des Verbrennungsmotors zusammengestellt ist, von diesem Timing an verstreicht.