DE102016210099B4

DE102016210099B4 - Zündvorrichtung und Zündsteuerverfahren

Info

Publication number: DE102016210099B4
Application number: DE102016210099.8A
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Tanaya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: DE102016210099A1; US20170130689A1; US9982650B2; JP6038265B1; JP2017089423A

Abstract

Zündvorrichtung, umfassend:eine Zündkerze (3), die konfiguriert ist, Plasma zu erzeugen, um so ein brennbares Gemisch in einer Brennkammer (2) eines Verbrennungsmotors (1) zu zünden;eine Energie-Zufuhreinheit (4), die umfasst:eine Aufwärtswandlereinheit (41), die konfiguriert ist, eine aus einer Gleichstromversorgung zugeführte Gleichspannung zu verstärken;eine Ladungseinheit (42), die so konfiguriert ist, dass an ihr die durch die Aufwärtswandlereinheit (41) verstärkte Gleichspannung angelegt wird, um so Gleichstromenergie zu laden; undeine Entladungseinheit (43), die konfiguriert ist, die in die Ladungseinheit (42) geladene Gleichstromenergie zu entladen; undeine Steuereinheit (8), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist oder nicht, und die Energiezufuhreinheit (4) gemäß einem Bestimmungsergebnis zu steuern, wobei:die Energiezufuhreinheit (4) konfiguriert ist, aus der in die Ladungseinheit (42) geladenen Gleichstromenergie Plasmaerzeugungsenergie zum Erzeugen des Plasmas für die Zündkerze (3) zu erzeugen und die Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze (3) zu liefern;die Steuereinheit (8) konfiguriert ist, um, wenn festgestellt wird, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, die Energiezufuhreinheit (4) so zu steuern, dass die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze (3) gestoppt wird und die in die Ladungseinheit (42) geladene Gleichstromenergie durch die Entladungseinheit (43) entladen wird;die Energiezufuhreinheit (4) weiter eine Wechselrichtereinheit (44) umfasst, die konfiguriert ist, die Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umzuwandeln; unddie Energiezufuhreinheit (4) konfiguriert ist, die Wechselstromenergie, die durch das Umwandeln der Gleichstromenergie durch die Wechselrichtereinheit (44) erfasst ist, als die Plasmaerzeugungsenergie zu liefern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung, die eine Zündkerze beinhaltet, die konfiguriert ist, ein brennbares Gemisch in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors zu zünden, und ein Zündsteuerverfahren zum Steuern der Zündvorrichtung.
2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
In den letzten Jahren haben sich Probleme von Umweltschutz und Kraftstoffverknappung ergeben und das Angehen jener Probleme ist eine dringende Angelegenheit in der Automobilindustrie. Somit gibt es als ein Beispiel des Stands der Technik zum Angehen jener Probleme eine Technologie zum Verwenden von Abgas-Rezirkulation (EGR, exhaust gas recirculation) um einen Pumpverlust zu reduzieren, um dadurch die Kraftstoffeffizienz drastisch zu verbessern.
Jedoch hat verbranntes Gas, welches das Abgas ist, eine größere Wärmekapazität als Luft und wenn eine große Menge verbrannten Gases durch die EGR wieder in die Brennkammer eingesaugt wird, ergibt sich daher das Problem, dass eine Zündeigenschaft und eine Verbrennungseigenschaft des brennbaren Gemischs abnimmt. Somit ist als Beispiel des Stand der Technik zum Lösen eines solchen Problems eine Zündvorrichtung vorgeschlagen worden, in der eine Zündkerze konfiguriert ist, eine Funkenentladung von größerer Energie zu erzeugen, um so die Zündeigenschaft und die Verbrennungseigenschaft des brennbaren Gemischs zu stabilisieren (siehe beispielsweise JP 5 295 305 B2 ).
Die in JP 5 295 305 B2 beschriebene Zündvorrichtung beinhaltet einen ersten Kondensator mit einer Kapazität von 100 µF und einem zweiten Kondensator mit einer Kapazität von 5 µF, um in der Lage zu sein, eine Funkenentladung mit größerer Energie zu erzeugen. Darüber hinaus ist die Zündvorrichtung so konfiguriert, dass die Spannung des ersten Kondensators eine höhere Spannung von 150 V wird und die Spannung des zweiten Kondensators eine höhere Spannung von 300 V wird.
Hier, wenn die Zündung des brennbaren Gemischs gestoppt werden muss, tritt ein durch die Kondensatoren verursachter Defekt auf, wenn nicht die Zündung des brennbaren Gemischs gestoppt wird und die in Kondensatoren geladenen Energien entladen werden, um so die Spannungen der Kondensatoren zu senken. Wenn beispielsweise eine Kollision eines Fahrzeugs, in welchem eine solche Zündvorrichtung, die oben beschrieben ist, installiert ist, mit einem Objekt wie einem anderen Fahrzeug auftritt, ist nur der Stopp der Zündung des brennbaren Gemischs nicht ausreichend und wenn die Spannungen der Kondensatoren auf den höheren Spannungen bleiben, kann beispielsweise ein Kurzschluss von Anschlüssen einen Funken als durch die Kondensatoren verursachten Defekt erzeugen.
Weitere Zündvorrichtungen sind aus JP S56- 157 381 U , DE 10 2008 051 185 A1 , DE 10 2010 002 102 A1 und US 2010 / 0 132 666 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das oben erwähnte Problem gemacht worden und daher ist eine Aufgabe, eine Zündvorrichtung und ein Zündsteuerverfahren bereitzustellen, die zum Unterdrücken des Auftretens eines durch eine Ladungseinheit verursachten Defekts in der Lage ist, der auftreten kann, wenn die Zündung des brennbaren Gemischs gestoppt werden muss.
Diese Aufgabe wird durch die Zündvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und das Zündsteuerverfahren gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn die Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist, wird die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze gestoppt und wird die in die Ladungseinheit geladene Gleichstromenergie entladen. Somit können eine Zündvorrichtung und ein Zündsteuerverfahren erhalten werden, die in der Lage sind, das Auftreten des durch die Ladungseinheit verursachten Defekts zu unterdrücken, der auftreten kann, wenn die Zündung des brennbaren Gemischs zu stoppen ist.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Illustrieren eines Verbrennungsmotorsystems, das eine Zündvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm zum Illustrieren einer Energiezufuhreinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm zum Illustrieren einer Abfolge eines Betriebs der Zündvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nunmehr werden eine Zündvorrichtung und ein Zündsteuerverfahren gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Illustration der Zeichnungen werden dieselben oder entsprechende Komponenten durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren überlappende Beschreibung wird hier weggelassen.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Illustrieren eines Verbrennungsmotorsystems, das eine Zündvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Man beachte, dass gemäß der ersten Ausführungsform ein Fall, in welchem das Verbrennungsmotorsystem in einem Motorfahrzeug installiert ist, das ein Beispiel eines Fahrzeugs ist, als Beispiel dargestellt wird.
Das Verbrennungsmotorsystem von 1 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 1, einschließlich einer Brennkammer 2, eine Batterie 5 als ein Beispiel einer Gleichstromversorgung, die Zündvorrichtung, die eine Zündkerze 3, eine Energiezufuhreinheit 4, eine Zündspule 6, eine Mischeinheit 7, eine Steuereinheit 8 und eine Kollisionsdetektionseinheit 9, Sensoren 10 und Aktuatoren 11 enthält.
Die Zündkerze 3 beinhaltet eine erste Elektrode 31 und eine zweite Elektrode 32, die über einen Spalte 33 hinweg einander gegenüberliegen. Die Zündkerze 3 erzeugt Plasma im Spalt 33, um dadurch ein brennbares Gemisch in der Brennkammer 2 des Verbrennungsmotors 1 zu zünden.
Die Energiezufuhreinheit 4 beinhaltet eine Aufwärtswandlereinheit (DC/DC-Verstärkungseinheit) 41, eine Ladungseinheit 42, eine Entladungseinheit 43 und eine Wechselrichtereinheit (Gleichstrom-Wechselstrom- bzw. DC/AC-Wandlereinheit) 44. Die Aufwärtswandlereinheit 41 verstärkt eine aus der Batterie 5 zugeführte Gleichstromspannung. An der Ladungseinheit 42 wird die durch die Aufwärtswandlereinheit 41 verstärkte Gleichstromspannung angelegt, umso Gleichstromenergie zu laden.
Die Entladungseinheit 43 entlädt die in die Ladungseinheit 42 geladene Gleichstromenergie. Die Wechselrichtereinheit 44 wandelt die gelieferte Gleichstromenergie in Wechselstromenergie um.
Die Energiezufuhreinheit 4 erzeugt aus der in die Ladungseinheit 42 geladenen Gleichstromspannung eine Plasmaerzeugungsenergie zum Erzeugen des Plasmas durch die Zündkerze 3. Spezifisch verwendet die Energiezufuhreinheit 4 die durch die Wechselrichtereinheit 44, welche die Gleichstromenergie als die Plasmaerzeugungsenergie umwandelt, ermittelte Wechselstromenergie. Darüber hinaus führt die Energiezufuhreinheit 4 die erzeugte Plasmaerzeugungsenergie der Zündkerze 3 zu.
Die Zündspule 6 liefert Gleichstromenergie zum Erzeugen einer Funkenentladung durch die Zündkerze 3. Spezifisch liefert die Zündspule 6 den Gleichstrom an die erste Elektrode 31 der Zündkerze 3 über die Mischeinheit 7, um dadurch eine höhere Hochspannung als eine Durchbruchsspannung des brennbaren Gemischs im Spalt 33 zu erzeugen. Auf diese Weise erzeugt die Erzeugung der Hochspannung im Spalt 33 der Zündkerze 3 Plasma, nämlich die Funkenentladung im Spalt 33.
Die Mischeinheit 7 unterdrückt den Einfluss der Gleichstromenergie, die aus der Zündspule 6 an die Zündkerze 3 geliefert wird, in die Energiezufuhreinheit 4.
Die Steuereinheit 8 wird beispielsweise durch eine CPU realisiert, die konfiguriert ist, in einem Speicher gespeicherte Programme auszuführen, und eine Verarbeitungsschaltung, wie etwa ein System-LSI. Die Steuereinheit 8 steuert einen Betrieb des Verbrennungsmotors 1. Als ein Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor 1, das durch die Steuereinheit 8 durchgeführt wird, wie breit bekannt, sind verschiedene Steuerverfahren vorstellbar. Beispielsweise verwendet die Steuereinheit 8 die Aktuatoren 11 zum Antrieb des Verbrennungsmotors 1, basierend auf aus den Sensoren 10, die konfiguriert ist, Fahrzustände des Fahrzeugs zu detektieren, eingegebenen Detektionsergebnissen.
Die Steuereinheit 8 steuert auch Operationen der Energiezufuhreinheit 4 und der Zündspule 6 zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor 1. Die Steuereinheit 8 berechnet, basierend auf den durch die Sensoren 10 ermittelten Detektionszuständen und den Betriebszuständen der Aktuatoren 11, einen angemessenen Zeitpunkt und einen angemessenen Zeitraum zum Erzeugen des Plasmas im Spalt 33 der Zündkerze 3. Die Steuereinheit 8 steuert die Energiezufuhreinheit 4 und die Zündspule 6, um die Erzeugung des Plasmas zu realisieren, basierend auf den Rechenergebnissen.
Spezifisch steuert die Steuereinheit 8 die Zündspule 6, um so die Akkumulation der Energie zu starten, und die Gleichstromenergie der Zündkerze 3 zum Zeitpunkt des Erzeugens des Plasmas zuzuführen. Die Zündspule 6 folgt der Steuerung durch die Steuereinheit 8, um die Gleichstromenergie der Zündkerze 3 zuzuführen, um dadurch das Plasma im Spalt 33 zu erzeugen.
Bei dieser Gelegenheit, wenn das brennbare Gemisch in der Brennkammer 2 eine große Menge von EGR-Gas enthält, wird das brennbare Gemisch nicht alleine durch das durch die aus der Zündspule 6 der Zündkerze 3 zugeführte Gleichstromenergie erzeugte Plasma gezündet.
Daher steuert die Steuereinheit 8 die Zündspule 6 so, dass die Gleichstromenergie aus der Zündspule 6 zur Zündkerze 3 geliefert wird und steuert auch die Energiezufuhreinheit 4 so, dass die Plasmaerzeugungsenergie aus der Energiezufuhreinheit 4 zur Zündkerze 3 geliefert wird. Auf diese Weise ermöglicht die zusätzliche Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze 3 die Zündung des brennbaren Gemischs.
Darüber hinaus bestimmt die Steuereinheit 8, ob eine Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist und folgt dem Bestimmungsergebnis, um den Betrieb der Energiezufuhreinheit 4 zu steuern.
Wenn die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung nicht erfüllt ist, wie oben beschrieben, setzt die Steuereinheit 8 den Antrieb der Energiezufuhreinheit 4 fort, so dass das brennbare Gemisch gezündet werden kann. Wenn andererseits die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, steuert die Steuereinheit 8 die Energiezufuhreinheit 4 zum Stoppen der Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze 3, so dass das brennbare Gemisch nicht gezündet werden kann.
Die Kollisions-Detektionseinheit 9 detektiert eine Kollision des Fahrzeugs, in welchem der Verbrennungsmotor installiert ist, mit einem Objekt, wie einem anderen Fahrzeug, und gibt ein Kollisions-Detektionsergebnis an die Steuereinheit 8 aus. Spezifisch ist die Kollisions-Detektionseinheit 9 durch einen Beschleunigungssensor 91 und eine Airbag-Steuereinheit 92 konstruiert.
Der Beschleunigungssensor 91 detektiert eine rasche Abbremsung des Fahrzeugs, die auftritt, wenn die Kollision des Fahrzeugs auftritt, und wenn der Beschleunigungssensor 91 eine rapide Verlangsamung des Fahrzeugs detektiert, ein Detektionsergebnis an die Airbag-Steuereinheit 92 ausgibt.
Die Airbag-Steuereinheit 92 steuert einen Airbag-Mechanismus (nicht gezeigt), der im Fahrzeug montiert ist. Wenn die Airbag-Steuereinheit 92 das die rasche Verlangsamung des Fahrzeugs repräsentierende Detektionsergebnis aus dem Beschleunigungssensor 91 als Eingabe erhält, gibt die Airbag-Steuereinheit 92 ein Airbag-Betriebssignal an den Airbag-Mechanismus aus. Wenn am Airbag-Mechanismus das Airbag-Betriebssignal aus der Airbag-Steuereinheit 92 eingegeben wird, arbeitet der Airbag-Mechanismus.
Darüber hinaus gibt die Airbag-Steuereinheit 92 auch das Airbag-Betriebssignal an die Steuereinheit 8 aus, zusätzlich zum Airbag-Mechanismus. Die Airbag-Steuereinheit 92 gibt das Airbag-Betriebssignal als ein Kollisions-Detektionsergebnis an die Steuereinheit 8 aus. Wenn das Airbag-Betriebssignal aus der Airbag-Steuereinheit 92 eingegeben wird, bestimmt die Steuereinheit 8, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist. Wenn andererseits das Airbag-Betriebssignal nicht aus der Airbag-Steuereinheit 92 eingegeben wird, bestimmt die Steuereinheit 8, dass die Stopp-Bedingung nicht erfüllt ist.
Es ist anzumerken, dass die Funktionen der Airbag-Steuereinheit 92 in die Steuereinheit 8 eingebaut sein können. In diesem Fall wird das durch den Beschleunigungssensor 91 ermittelte Detektionsergebnis direkt an der Steuereinheit 8 eingegeben und die Steuereinheit 8 führt dieselbe Operation wie diejenige der Airbag-Steuereinheit 92 aus.
Darüber hinaus ist der Fall, in welchem die Kollisions-Detektionseinheit 9 durch den Beschleunigungssensor 91 und die Airbag-Steuereinheit 92 konstruiert ist, beispielhaft angegeben, aber die Konfiguration ist nicht auf diesen Fall beschränkt und die Kollisions-Detektionseinheit 9 kann auf jegliche Weise konfiguriert sein, so lange, wie die Kollisions-Detektionseinheit 9 die Kollision des Fahrzeugs detektieren kann.
Darüber hinaus ist der Fall, in welchem die Steuereinheit 8 konfiguriert ist, zu bestimmen, ob die Stopp-Bedingung erfüllt ist oder nicht, abhängig davon, ob das Kollisions-Detektionsergebnis aus der Kollisions-Detektionseinheit 9 eingegeben wird oder nicht, als Beispiel dargestellt, aber die Konfiguration ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Mit anderen Worten ist die Bedingung, welche durch die Steuereinheit 8 verwendet wird, um festzustellen, ob die Stopp-Bedingung erfüllt ist oder nicht, nicht darauf beschränkt, ob oder ob nicht das Kollisions-Detektionsergebnis aus der Kollisions-Detektionseinheit 9 eingegeben wird, und kann beliebig bestimmt werden.
Beispielsweise kann die Steuereinheit 8 konfiguriert sein, festzustellen, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, wenn die Energiezufuhreinheit 4 beschädigt sein kann. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 8 konfiguriert sein, festzustellen, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, wenn eine Motorhaube des Fahrzeugs offen ist.
Bezugnehmend auf 2 wird nunmehr eine Beschreibung eines Beispiels einer Schaltungskonfiguration der Energiezufuhreinheit 4 gegeben. 2 ist ein Schaltungsdiagramm zum Illustrieren der Energiezufuhreinheit 4 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass in 2 sowohl die oben erwähnte Batterie 5 als auch ein Anschluss A und ein Anschluss B, die später beschrieben sind, illustriert sind, wie auch die Schaltungskonfiguration.
In 2 ist die Aufwärtswandlereinheit 41 durch eine allgemeine Gleichstrom-Gleichstrom-Verstärkungsschaltung aufgebaut, die einen Induktor 411, eine Schaltvorrichtung 412 wie etwa ein MOSFET und eine Diode 413 enthält. Es ist anzumerken, dass die Aufwärtswandlereinheit 41 entworfen ist, die aus der Batterie 5 zugeführte Gleichstromspannung auf einen Wert von beispielsweise 100 V oder mehr und 200 V oder weniger zu verstärken.
Während die Stopp-Bedingung nicht erfüllt ist, gibt die Steuereinheit 8 ein Steuersignal aus dem Anschluss B an die Schaltvorrichtung 412 ein, um so die Steuerung des Umschaltens der Schaltvorrichtung 412 nach Ein oder Aus anzuwenden, um dadurch die aus der Batterie 5 zugeführte Gleichstromspannung zu verstärken. Wenn andererseits die Stopp-Bedingung erfüllt ist, stoppt die Steuereinheit 8 den Antrieb der Aufwärtswandlereinheit 41. Mit anderen Worten stoppt die Steuereinheit 8 das Umschalten der Schaltvorrichtung 412, um dadurch die Verstärkung der Gleichstromspannung zu stoppen. Auf diese Weise, wenn der Antrieb der Energiezufuhreinheit 4 gestoppt ist, kann das brennbare Gemisch nicht gezündet werden.
Die Ladungseinheit 42 ist durch einen Kondensator 421 aufgebaut, an den eine durch die Aufwärtswandlereinheit 41 verstärkte Gleichstromspannung anzulegen ist, um so die Gleichstromenergie zu laden. Die Wechselrichtereinheit 44 ist durch eine übliche Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlungsschaltung konstruiert und wandelt die in den Kondensator 421 geladene Gleichstromenergie in Wechselstromenergie um.
Die Entladungseinheit 43 ist durch beispielsweise eine Schaltvorrichtung 431 wie ein MOSFET und einen Widerstand 432, die seriell miteinander verbunden sind, konstruiert.
Während die Stopp-Bedingung nicht erfüllt ist, steuert die Steuereinheit 8 die Schaltvorrichtung 431, aus zu sein. In diesem Fall wird die in den Kondensator 421 geladene Gleichstromenergie in die Wechselrichtereinheit 44 eingegeben.
Wenn andererseits die Stopp-Bedingung erfüllt ist, gibt die Steuereinheit 8 das Steuersignal aus dem Anschluss A an die Schaltvorrichtung 431 ein, um dadurch die Schaltvorrichtung 431 von Aus zu Ein zu schalten. Darüber hinaus, wenn die Schaltvorrichtung 431 von Aus zu Ein umgeschaltet wird, wird die in den Kondensator 421 geladene Gleichstromenergie über den Widerstand 432 entladen und wird somit nicht an der Wechselrichtereinheit 44 eingegeben. Auf diese Weise, wenn die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, steuert die Steuereinheit 8 die Schaltvorrichtung 431, um von Aus zu Ein umzuschalten, so dass die Gleichstromenergie aus der Entladungseinheit 43 über den Widerstand 432 entladen wird.
Nunmehr wird weiter eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem die Konfiguration von 2 als die Schaltungskonfiguration der Energiezufuhreinheit 4 eingesetzt wird.
Bei dieser Gelegenheit kann im Allgemeinen eine Spannung gleich oder größer als 60 V einen elektrischen Schlag verursachen, abhängig von der Situation. Somit, einen Sicherheitsfaktor berücksichtigend, wenn eine Ladespannung der Ladungseinheit gleich oder größer 48 V ist, ist eine Maßnahme zum Unterdrücken des elektrischen Schlags notwendig. Mit anderen Worten, wenn die durch die DC/DC-Verstärkungseinheit 41 verstärkte Gleichstromspannung gleich oder größer als 48 V ist, ist diese Maßnahme notwendig. Im Kontrast dazu wird gemäß der ersten Ausführungsform diese Maßnahme durch Bereitstellen der Entladungseinheit 43 in der Energiezufuhreinheit 4 realisiert.
Wenn beispielsweise die durch die Aufwärtswandlereinheit 41 verstärkte Gleichstromspannung auf 100 V ausgelegt ist, ist auch die Ladespannung des Kondensators 421 gleich 100 V.
Darüber hinaus, wenn der Widerstandswert des Widerstands 432 der Entladungseinheit 43 durch R [Ω] repräsentiert ist, wird die Kapazität des Kondensators 421 der Ladungseinheit 42 durch C [F] repräsentiert und wird eine Zeitkonstante durch τ [s] repräsentiert, sind der Widerstand R und die Kapazität C vorzugsweise ausgelegt, Ausdruck (1) zu erfüllen. Man beachte, dass, wenn eine Mehrzahl von Kondensatoren 421 verwendet wird, um die Ladungseinheit 42 zu konstruieren, die Gesamtkapazität der Mehrzahl von Kondensatoren die Kapazität C ist. $τ \leq 60, wobei τ = R \times C$
Beispielsweise wenn in Ausdruck (1) die Kapazität C 100 µF ist, wird der Widerstandswert R so festgelegt, dass der Ausdruck (2) erfüllt. $\begin{array}{l} R [Ω] \times 100 \times 10^{- 6} [F] \leq 60 [s] \\ R \leq 600 [k Ω] \end{array}$
Man beachte, dass, wie der Widerstandswert R des Widerstands 432 zu bestimmen ist, nicht auf das oben erwähnte Verfahren beschränkt ist und der Widerstandswert R durch das folgende Verfahren bestimmt werden kann. Bei dieser Gelegenheit ist vorzugweise ein Entladezeitraum, welchen die Entladungseinheit 43 einnimmt, um die in den Kondensator 421 geladene Gleichstromenergie zu entladen, so kurz wie möglich. Andererseits, wenn die Entladeperiode zu kurz ist, fließt ein übermäßiger Strom durch die Schaltvorrichtung 431 und den Widerstand 432 und es können diese Vorrichtungen beschädigt werden. Somit ist die Entladeperiode vorzugsweise ausgelegt, die Schaltvorrichtung 431 und den Widerstand 432 nicht zu beschädigen.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Schaltvorrichtung 431 ein MOSFET ist, ein Impulsstrom-bezogener Wert des MOSFET 50 [A] beträgt und ein Drain-Source-Leitungswiderstand 100 [mΩ] beträgt. Jedoch wird angenommen, dass die Ladespannung des Kondensators 421 100 V beträgt. In diesem Fall wird der Widerstandswert R so festgelegt, dass er Ausdruck (3) erfüllt. Wenn der Widerstandswert R festgelegt wird, Ausdruck (3) zu erfüllen, ist der durch den MOSFET fließende Strom nicht größer als der Impulsstrom-Nennwert und folglich wird verhindert, dass der MOSFET beschädigt wird. $\begin{array}{l} R [Ω] \times 100 \times 10^{- 3} [Ω] \geq 100 [V] +50 [A] \\ R \geq 1,9 [Ω] \end{array}$
Darüber hinaus, wenn der Widerstandswert R 1,9 [Ω] beträgt, wird der große Strom von 4,75 kW momentan durch den Widerstand 432 erzeugt. Bei dieser Gelegenheit, berücksichtigend, dass die Schaltvorrichtung 431 nur ein ist, wenn die Stopp-Bedingung erfüllt ist und die Schaltvorrichtung 431 nicht periodisch ein und aus wiederholt, ist es vorstellbar, dass der Widerstand 432 mit einem relativ hohem Nennstrom nicht verwendet werden muss. Wenn jedoch die Schaltvorrichtung 431 auch nur momentan Ein ist, wird ein hoher Strom im Widerstand 432 erzeugt und daher wird vorzugsweise ein Widerstand 432 mit einer hohen Nennleistung von zumindest 0,5 W verwendet.
Bezugnehmend auf 3 wird nunmehr eine Beschreibung einer Abfolge eines Betriebs der Zündvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform gegeben. 3 ist ein Flussdiagramm zum Illustrieren der Sequenz des Betriebs der Zündvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Man beachte, dass die Verarbeitung des Flussdiagramms von 3 beispielsweise bei einem vorbestimmten Timing ausgeführt wird.
Im Schritt S101 bestimmt die Steuereinheit 8, ob die Stopp-Bedingung erfüllt ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, schreitet die Steuereinheit 8 zu Schritt S102 fort. Wenn die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung nicht erfüllt ist, schreitet die Steuereinheit 8 zu Schritt S104 fort.
Im Schritt S102 steuert die Steuereinheit 8 die Energiezufuhreinheit 4, um die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze 3 zu stoppen und schreitet zu Schritt S103 fort.
Im Schritt S103 steuert die Steuereinheit 8 die Energiezufuhreinheit 4 so, dass die in die Ladungseinheit 42 geladene Gleichstromenergie durch die Entladungseinheit 43 entladen wird und beendet die Verarbeitungsabfolge.
Im Schritt S104 setzt die Steuereinheit 8 den Antrieb der Energiezufuhreinheit 4 fort und beendet die Verarbeitungsabfolge.
Man beachte, dass in 3 ein Fall, in welchem der Schritt S103 nach dem Schritt S102 ausgeführt wird, exemplifiziert ist, aber der Schritt S102 und der Schritt S103 simultan ausgeführt werden können. Darüber hinaus, nachdem der Schritt S103 ausgeführt wird, kann der Schritt S102 ausgeführt werden. Weiter, während die Plasmaerzeugungsenergie der Zündkerze 3 zugeführt wird, wenn die Steuereinheit 8 feststellt, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, kann vorzugsweise der Schritt S102 ausgeführt werden.
Es ist anzumerken, dass nur die aus der Energiezufuhreinheit 4 der Zündkerze 3 zugeführte Plasmaerzeugungsenergie durch die Zündkerze 3 verwendet werden kann, um das Plasma zu erzeugen, um dadurch das brennbare Gemisch zu zünden. In diesem Fall müssen nicht die Zündspule 6 und die Mischeinheit 7 in der Zündvorrichtung vorgesehen sein.
Ohne Umwandlung der in die Ladungseinheit 42 geladenen Gleichstromenergie durch die Wechselrichtereinheit (DC/AC-Wandlereinheit) 44 in die Wechselstromenergie kann die Gleichstromenergie direkt der Zündkerze 3 als Plasmaerzeugungsenergie zugeführt werden. In diesem Fall muss die Wechselrichtereinheit 44 nicht in der Zündvorrichtung vorgesehen sein.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist, die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze gestoppt und wird die in die Ladungseinheit geladene Gleichstromenergie entladen. Als Ergebnis kann das Auftreten des durch die Ladungseinheit verursachten Defekts, der auftreten kann, wenn die Zündung des brennbaren Gemischs in der Brennkammer des Verbrennungsmotors gestoppt werden muss, gemindert werden.
Darüber hinaus wird in der oben erwähnten Konfiguration, wenn eine Kollision des Fahrzeugs, in welchem der Verbrennungsmotor installiert ist, detektiert wird, festgestellt, dass die Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist. Als Ergebnis kann, selbst wenn das Fahrzeug, in welchem die Ladungseinheit, wie etwa der die elektrische Energie bei hoher Spannung akkumulierende Kondensator installiert ist, bei einem Kollisionsunfall oder dergleichen involviert ist und in der Folge die Ladungseinheit beschädigt wird, das Auftreten des durch die Ladungseinheit verursachten Defekts gemindert werden.

Claims

Zündvorrichtung, umfassend: eine Zündkerze (3), die konfiguriert ist, Plasma zu erzeugen, um so ein brennbares Gemisch in einer Brennkammer (2) eines Verbrennungsmotors (1) zu zünden; eine Energie-Zufuhreinheit (4), die umfasst: eine Aufwärtswandlereinheit (41), die konfiguriert ist, eine aus einer Gleichstromversorgung zugeführte Gleichspannung zu verstärken; eine Ladungseinheit (42), die so konfiguriert ist, dass an ihr die durch die Aufwärtswandlereinheit (41) verstärkte Gleichspannung angelegt wird, um so Gleichstromenergie zu laden; und eine Entladungseinheit (43), die konfiguriert ist, die in die Ladungseinheit (42) geladene Gleichstromenergie zu entladen; und eine Steuereinheit (8), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist oder nicht, und die Energiezufuhreinheit (4) gemäß einem Bestimmungsergebnis zu steuern, wobei: die Energiezufuhreinheit (4) konfiguriert ist, aus der in die Ladungseinheit (42) geladenen Gleichstromenergie Plasmaerzeugungsenergie zum Erzeugen des Plasmas für die Zündkerze (3) zu erzeugen und die Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze (3) zu liefern; die Steuereinheit (8) konfiguriert ist, um, wenn festgestellt wird, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, die Energiezufuhreinheit (4) so zu steuern, dass die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze (3) gestoppt wird und die in die Ladungseinheit (42) geladene Gleichstromenergie durch die Entladungseinheit (43) entladen wird; die Energiezufuhreinheit (4) weiter eine Wechselrichtereinheit (44) umfasst, die konfiguriert ist, die Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umzuwandeln; und die Energiezufuhreinheit (4) konfiguriert ist, die Wechselstromenergie, die durch das Umwandeln der Gleichstromenergie durch die Wechselrichtereinheit (44) erfasst ist, als die Plasmaerzeugungsenergie zu liefern.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Kollisions-Detektionseinheit (9), die konfiguriert ist, eine Kollision eines Fahrzeugs, in welchem der Verbrennungsmotor (1) installiert ist, zu detektieren, wobei die Steuereinheit (8) konfiguriert ist, festzustellen, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, wenn die Kollisions-Detektionseinheit (9) die Kollision detektiert.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die Entladungseinheit (43) einen Widerstand (432) und eine Schaltvorrichtung (431), welche seriell miteinander verbunden sind, umfasst; und die Steuereinheit (8) so konfiguriert ist, dass sie, wenn festgestellt wird, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, die Schaltvorrichtung (431) so steuert, von Aus nach Ein umzuschalten, dass die Gleichstromenergie aus der Ladungseinheit (42) über den Widerstand (432) entladen wird.
Zündvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei: die Ladungseinheit (42) einen Kondensator (421) umfasst; und wenn ein Widerstandswert des Widerstands (432) durch R [O] repräsentiert ist, eine Kapazität des Kondensators (421) durch C [F] repräsentiert ist und eine Zeitkonstante durch τ [s] repräsentiert ist, der Widerstandswert und die Kapazität den nachfolgenden relationalen Ausdruck erfüllen: τ≤60, wobei τ=R×C.
Zündvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wert der durch die Aufwärtswandlereinheit (41) verstärkten Gleichspannung gleich oder größer als 48 V ist.
Zündsteuerverfahren zum Steuern einer Energiezufuhreinheit (4), die konfiguriert ist, aus in eine Ladungseinheit (42) geladener Gleichstromenergie eine Plasmaerzeugungsenergie zum Erzeugen eines Plasmas durch eine Zündkerze (3) zu erzeugen, die konfiguriert ist, ein brennbares Gemisch in einer Brennkammer (2) eines Verbrennungsmotors (1) zu zünden, und die Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze (3) zu liefern, wobei das Zündsteuerverfahren einen Steuerschritt des Bestimmens, ob eine Stopp-Bedingung zum Stoppen der Zündung des brennbaren Gemischs erfüllt ist oder nicht, und des Steuerns der Energiezufuhreinheit (4) gemäß einem Bestimmungsergebnis enthält, wobei, wenn festgestellt wird, dass die Stopp-Bedingung erfüllt ist, der Steuerschritt das Steuern der Energiezufuhreinheit (4) so enthält, dass die Zufuhr der Plasmaerzeugungsenergie an die Zündkerze gestoppt wird und die in die Ladungseinheit (42) geladene Gleichstromenergie entladen wird, die Energiezufuhreinheit (4) weiter eine Wechselrichtereinheit (44) umfasst, die konfiguriert ist, die Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umzuwandeln, und die Energiezufuhreinheit (4), die Wechselstromenergie, die durch das Umwandeln der Gleichstromenergie durch die Wechselrichtereinheit (44) erhalten wird, als die Plasmaerzeugungsenergie liefert.