DE112014001896T5

DE112014001896T5 - Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE112014001896T5
Application number: DE112014001896.1T
Authority: DE
Inventors: Takashi Oono; Yuuki Kondou; Masahiro Ishitani; Satoru Nakayama; Akimitsu Sugiura; Makoto Toriyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2034-04-12
Also published as: WO2014168243A1; US20160084215A1; CN105102809A; CN105102809B; DE112014001896B4; US9995267B2

Abstract

Eine Zündvorrichtung weist einen Anpasser auf. Der Anpasser passt gemäß mindestens entweder einer Primärspannung oder einer Sekundärspannung, die durch einen Spannungsdetektor erfasst wird, mindestens entweder einen Anlegezeitpunkt oder einen Anlegepegel einer elektrischen Hilfsenergie zu einer Zündspule an, während eine elektrische Hauptenergie an eine Zündkerze durch die Zündspule angelegt wird. Der Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule angelegt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Zündvorrichtungen zum Durchführen einer Zündung bei einer internen Verbrennungsmaschine
HINTERGRUNDTECHNIK
Interne Funkenzündungsverbrennungsmaschinen weisen eine Zündvorrichtung auf, die beispielsweise eine Zündspule aufweist, die bewirkt, dass eine Funken- bzw. Zündkerze eine Entladung erzeugt, sodass die erzeugte Entladung bewirkt, dass Kraftstoff, der in die Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine eingeleitet wird, verbrannt wird.
Vorgeschlagene Mehrfachentladungszündvorrichtungen sind konfiguriert, um zu bewirken, dass die Zündkerze während eines Verbrennungszyklus mehrere Entladungen erzeugt, um den Verbrennungszustand von Kraftstoff zu verbessern.
Ein Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel dieser Mehrfachentladungszündvorrichtungen. Die Zündvorrichtung verwendet als eine Zündspule zum Bewirken, dass eine Zündkerze Entladungen erzeugt, eine Zündspule, die in Kombination eine Primärspule, die mit einer Speicherungsspule gekoppelt ist, und eine Sekundärspule, die mit der Zündkerze gekoppelt ist, aufweist.
Die Zündvorrichtung führt genauer gesagt wiederholt eine Aufgabe durch, die einen ersten Schalter, der zu der Speicherungsspule in Reihe geschaltet ist, einschaltet, um die Speicherungsspule zu laden, und den ersten Schalter ausschaltet, um zu bewirken, dass sich die Speicherungsspule entlädt.
Die Zündvorrichtung führt ferner wiederholt eine Aufgabe durch, die

(1) einen zweiten Schalter, der mit der Primärspule in Reihe geschaltet ist, einschaltet, um die Primärspule während des Entladens von der Speicherungsspule, das heißt des Ausschaltens des ersten Schalters, zu laden, sodass bewirkt wird, dass ein Strom mit einer vorbestimmten Richtung durch die Zündkerze über die Sekundärspule strömt,
(2) den zweiten Schalter ausschaltet, um zu bewirken, dass sich die Primärspule während des Ladens der Speicherungsspule, das heißt des Einschaltens des ersten Schalters, entlädt, sodass bewirkt wird, dass ein Strom mit einer Richtung entgegengesetzt zu der vorbestimmten Richtung durch die Zündkerze über die Sekundärspule strömt.

Die Zündvorrichtung schaltet genauer gesagt abwechselnd den ersten Schalter und den zweiten Schalter ein, um zu bewirken, dass Ströme, die jeweils unterschiedliche Richtungen haben, abwechselnd durch die Zündkerze strömen. Dies resultiert in Mehrfachentladungen, das heißt Wechselstromentladungen, über die Zündkerze.
Ein Patentdokument 2 offenbart beispielsweise eine solche Mehrfachentladungszündvorrichtung.
ZITATLISTE
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1 Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2007-211631
Patentdokument 2 Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2011-174471

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die vorhergehende Zündvorrichtung schaltet den ersten Schalter und den zweiten Schalter abwechselnd ein, um zu bewirken, dass Ströme, die jeweils unterschiedliche Richtungen haben, abwechselnd durch die Zündkerze strömen, sodass Mehrfachentladungen über die Zündkerze durchgeführt werden. Dies resultiert in einer Unterbrechung der Versorgung der Zündkerze mit einem Strom, jedes Mal, wenn einer der ersten und zweiten Schalter von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand geschaltet wird, und der andere derselben von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand geschaltet wird.
Dies kann bewirken, dass eine Bogenentladung, die in der Zündkerze erzeugt wird, weggeblasen wird, das heißt bewirken, dass ein Wegblasphänomen während jeder Stromversorgungsinterpretation in der Maschinenumgebung, in der eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer erzeugt wird, auftritt.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung strebt daher danach, Zündvorrichtungen für eine interne Verbrennungsmaschine zu schaffen, die sich dem vorhergehenden Problem widmen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung strebt danach, eine solche Zündvorrichtung zu schaffen, die ein Wegblasen einer Entladung von einer Zündkerze verhindert, um eine stabile Entladung aufrechtzuerhalten, sodass bewirkt wird, dass ein Kraftstoff in der Verbrennungskammer stabil gezündet wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung strebt danach, eine Zündvorrichtung zu schaffen, die ein Wegblasen einer Entladung von einer Zündkerze verhindert, während der energetische Wirkungsgrad für die Zündkerze verbessert wird, und/oder das Verschleißen von Entladungselektroden der Zündkerze reduziert wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Eine Zündvorrichtung gemäß einem exemplarischen Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, über eine Zündkerze Kraftstoff in einer Verbrennungskammer einer internen Verbrennungsmaschine bzw. einer Maschine mit einer internen Verbrennung gemäß einer Gleichstromspannung, mit der von einer Gleichstromleistungsversorgung versorgt wird, zu zünden. Die Zündvorrichtung weist eine Zündspule, die eine Primärspule und eine Sekundärspule aufweist, auf. Die Zündspule ist konfiguriert, um die Gleichstromspannung, die an die Primärspule angelegt ist, zu verstärken, um eine Sekundärspannung über der Sekundärspule zu erzeugen, und die Sekundärspannung an die Zündkerze als eine elektrische Hauptenergie anzulegen, sodass eine Entladung in der Verbrennungskammer erzeugt wird. Die Zündvorrichtung weist mindestens eine Hilfsleistungsversorgung zum Anlegen einer elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule und einen Spannungsdetektor, der mindestens entweder eine Primärspannung, die über der Primärspule erzeugt wird, oder die Sekundärspannung erfasst, auf. Die Zündvorrichtung weist einen Anpasser, der gemäß mindestens entweder der Primärspannung oder der Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor erfasst wird, mindestens entweder einen Anlegezeitpunkt oder einen Anlegepegel der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule anpasst, während die elektrische Hauptenergie durch die Zündspule an die Zündkerze angelegt wird. Der Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule angelegt wird.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die Zündvorrichtung gemäß dem exemplarischen Aspekt erkennt den Zustand einer Entladung bei der Zündkerze basierend auf einer Rückkopplung von mindestens entweder der primären Spannung oder der sekundären Spannung, die durch den Spannungsdetektor erfasst werden. Der Anpasser passt gemäß dem erkannten Zustand der Entladung bei der Zündkerze mindestens entweder den Anlegezeitpunkt oder den Anlegepegel der elektrischen Hilfsenergie zu der Zündspule an, während die elektrische Hauptenergie durch die Zündspule an die Zündkerze angelegt wird. Der Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule angelegt wird.
Die vorhergehende Zündvorrichtung ermöglicht genauer gesagt gemäß dem erkannten Zustand der Entladung bei der Zündkerze, dass die elektrische Hilfsenergie von der mindestens einen Hilfsleistungsversorgung an die Zündspule angelegt wird; die elektrische Hilfsenergie hat einen Pegel, der benötigt wird, um ein Wegblasen der Entladung zu vermeiden. Die vorhergehende Zündvorrichtung ermöglicht ferner einen Stopp oder eine Verzögerung eines Anlegens der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule von mindestens der einen Hilfsleistungsversorgung, wenn gemäß dem erkannten Zustand der Entladung bei der Zündkerze bestimmt wird, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Entladung weggeblasen wird. Dies erreicht eine Verbesserung eines energetischen Wirkungsgrads für die Zündkerze und/oder eine Reduzierung des Verschleißens der Entladungselektroden der Zündkerze.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine elektrische Struktur einer Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
2 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, darstellt;
3 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur einer Zündvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
4 ist ein Zeitdiagram, das Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung, die in 3 dargestellt ist, darstellt;
5 ist ein Diagramm, das eine elektrische Struktur einer Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
6 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung, die in 5 dargestellt ist, darstellt, wenn es als eine erste Situation eine schwache Luftströmung in einer Verbrennungskammer gibt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung, die in 5 dargestellt ist, darstellt, wenn es als eine zweite Situation eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge einer Zündvorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
9 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge einer Zündvorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
10A ist ein schematisches Diagramm, das einen Vorteil eines Reduzierens des Verschleißens von Elektroden auf der Basis der Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung in der ersten Situation darstellt;
10B ist ein schematisches Diagramm, das einen Wegblasreduzierungsvorteil auf der Basis der Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung in der zweiten Situation darstellt;
11A ist ein schematisches Diagramm, das das Verschleißen von Elektroden aufgrund der Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel darstellt;
11B ist ein schematisches Diagramm, das ein Wegblasen aufgrund der Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel darstellt;
12 ist ein Diagramm, das eine elektrische Struktur einer Zündvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
13 ist ein Zeitdiagramm, das Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung, die in 12 dargestellt ist, darstellt; und
14 ist ein Diagramm, das eine elektrische Struktur einer Zündvorrichtung schematisch darstellt, die sowohl Eigenschaften der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als auch Eigenschaften der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufweist.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Erstes Ausführungsbeispiel
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf 1 eine schematische Struktur einer Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Die Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bewirkt, dass sich eine Zündkerze 6, die in einer internen Verbrennungsmaschine 5 vorgesehen ist, entlädt, sodass Kraftstoff, beispielsweise eine Luft-Kraftstoff-Mischung, in der Verbrennungskammer der internen Verbrennungsmaschine 4 gezündet wird. 1 stellt schematisch die interne Verbrennungsmaschine 5 dar. Bezug nehmend auf 1 weist die Zündvorrichtung 4 eine Gleichstrom-(DC; DC = direct current)Leistungsversorgung 1, eine Zündspule 2 und eine Steuerschaltung 3 auf.
Die Zündspule 2 weist eine Primärspule 20, eine Sekundärspule 21 und einen gemeinsamen Kern für die Primär- und Sekundärspulen 20 und 21 auf. Die Primärspule 20 weist eine Primärwicklung, die um den gemeinsamen Kern mit einer vorbestimmten Zahl N1 von Windungen gewickelt ist, auf. Die Sekundärspule 21 weist eine Sekundärwicklung, die um den gemeinsamen Kern mit einer vorbestimmten Zahl N2 von Windungen gewickelt ist und mit der Primärwicklung magnetisch gekoppelt ist, auf. Die Primär- und Sekundärspulen 20 und 21 sind genauer gesagt als ein Verstärkertransformator konfiguriert, der ein vorbestimmtes Windungsverhältnis N von gleich N2/N1 hat.
Die Steuerschaltung 3 hat eine Funktion eines Steuerns einer Erregung der Zündspule 2 von der Gleichstromleistungsversorgung 1 und eines Entladens der Zündspüle 2 zu der Zündkerze 6, die in der internen Verbrennungsmaschine 5 vorgesehen ist.
Die Zündvorrichtung 4, die wie im Vorhergehenden konfiguriert ist, legt eine Hochspannung V2 zwischen den gegenüberliegenden Entladungselektroden der Zündkerze 6 an, um eine Bogenentladung bei der Zündkerze 6 zu erzeugen. Die Zündvorrichtung 4 ist dadurch charakterisiert, dass dieselbe an die Zündkerze 6 während eines Entladezeitraums durch die Zündkerze 6 überlagernd eine elektrische Energie anlegt, um dadurch die Entladung, die durch die Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechtzuerhalten. Dies zielt darauf ab, zu bewirken, dass Kraftstoff in der Verbrennungskammer stabil gezündet wird. Das Folgende beschreibt die spezifische Struktur der Zündvorrichtung 4.
Die Steuerschaltung 3 der Zündvorrichtung 4 weist mindestens einen Zündschalter 30, einen Ladungstreiber 32, erste und zweite Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231, einen Entladungsschalter 33, einen Entladungstreiber 34, ein gleichrichtendes Element 35, einen Sekundärspannungsdetektor 36, einen Auswahlbestimmer 37 und einen eine Leistungsversorgung auswählender Schalter 38 auf. Es sei bemerkt, dass der Auswahlbestimmer 37, der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38, der Entladungsschalter 33 und der Entladungstreiber 34 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als ein Anpasser dienen. Der Anpasser passt mindestens entweder einen Anlegezeitpunkt oder einen angelegten Pegel einer elektrischen Energie von mindestens einer der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 zu der Zündspule 2 an; der Anlegezeitpunkt einer elektrischen Energie umfasst, ob die elektrische Energie angelegt wird.
Der Ladungstreiber 32 ist konfiguriert, um eine Aufgabe durchzuführen, um unter Verwendung der Gleichstromleistungsversorgung 1 die ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 zu laden.
Der Ladungsschalter 33 ist konfiguriert, um unter einer Steuerung des Entladungstreibers 34 eine elektrische Energie zu steuern, mit denen von der ersten oder zweiten Hilfsleistungsversorgung 131 oder 231 versorgt wird und die zum Aufrechterhalten einer Entladung, die durch die Zündkerze 6 erzeugt wird, verwendet wird.
Das gleichrichtende Element 35 hat eine Funktion eines Verhinderns der Rückströmung einer elektrischen Energie von der Zündspule 2 hin zu dem Entladungsschalter 33.
Der Sekundärspannungsdetektor 36 dient dazu, um eine Sekundärspannung V2 in der Zündspule 2 zu überwachen, das heißt, zu erfassen.
Der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 ist zwischen dem Entladungsschalter 33 und jeder der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 angeordnet. Der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 dient als ein Verbinder, der eine der Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 mit dem Entladungsschalter 33 selektiv verbindet.
Der Auswahlbestimmer 37 dient dazu, um den Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 zu steuern, um dadurch eine der Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 auszuwählen, die mit dem Entladungsschalter 33 zu verbinden ist.
Bezug nehmend auf 1 ist ein erstes Ende der Primärspule 20 mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden, und der Entladungsschalter 33 ist über das gleichrichtende Element 35 mit einem zweiten Ende der Primärspule 20 verbunden, das dem ersten Ende derselben gegenüberliegt. Mit einer elektrischen Energie, die von einer der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231, die durch den Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 ausgewählt wird, zu der Zündspule 2 ausgegeben wird, wird über das zweite Ende der Primärspule 20 die Primärspule 20 versorgt.
Es sei bemerkt, dass das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt, das mit zwei Hilfsleistungsversorgungen, das heißt den ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231, versehen ist. Die vorliegende Offenbarung kann zwei oder mehr Hilfsleistungsversorgungen aufweisen.
Eine fahrzeuginterne Batterie oder eine bekannte stabilisierte Gleichstromleistungsversorgung, die unter Verwendung von beispielsweise einem Regler eine Wechselstrom-(AC-; AC = alternating-current)Leistung in eine Gleichstromleistung wandelt, kann als die Gleichstromleistungsversorgung 1 verwendet werden. Die Gleichstromleistungsversorgung 1 gibt eine konstante Gleichstromspannung +B von beispielsweise 12 V oder 24 V aus. Es sei bemerkt, dass eine Leistungsversorgung, die unter Verwendung von beispielsweise einem bekannten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler mit einer verstärkten Spannung versorgt, ebenfalls als die Gleichstromleistungsversorgung 1 verwendet werden kann.
Die Zündspule 2 weist ein gleichrichtendes Element 22, das zwischen das erste Ende der Primärspule 20 und ein erstes Ende der Sekundärspule 21 geschaltet ist, auf. Das erste Ende der Primärspule 20, das mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden ist, ist genauer gesagt mit der Kathode des gleichrichtenden 22 verbunden. Eine Anode des gleichrichtenden Elements 22 ist mit dem ersten Ende der Sekundärspule 22 verbunden. Die Primärspule 20, die Sekundärspule 21 und das gleichrichtende Element 22 bilden einen Induktiventladungsverstärkertransformator. Eine bekannte Zündspule, die als ein solcher Verstärkertransformator dient, kann als die Zündspule verwendet werden.
Das Windungsverhältnis N, das gleich N2/N1 ist, der Zahl N2 von Windungen der Sekundärspule 21 zu der Zahl N1 von Windungen der Primärspule 20 bewirkt, dass ein Spannungstransformationsverhältnis V2/V1 im Wesentlichen identisch zu dem Windungsverhältnis N ist. Das Spannungstransformationsverhältnis V2/V1 ist als das Verhältnis der Sekundärspannung V2, die über der Sekundärspule 21 induziert wird, zu einer Primärspannung V1, die über der Primärspule 20 induziert wird, um im Wesentlichen identisch zu dem Windungsverhältnis N zu sein, definiert.
Ein zweites Ende der Sekundärspule 2, das dem ersten Ende derselben gegenüberliegt, ist mit einer der gegenüberstehenden Entladungselektroden der Zündkerze 6 elektrisch verbunden, und die andere der gegenüberstehenden Entladungselektroden der Zündkerze 6 ist mit einer Masse (GND; GND = ground) verbunden, die ein Bezugspotenzial darstellt. Das Folgende beschreibt eine der gegenüberstehenden Entladungselektroden auf der Seite der Masse als eine negative, das heißt masseseitige, Entladungselektrode, und die andere, die der masseseitigen Entladungselektrode gegenüberliegt, als eine positive Entladungselektrode.
Es sei bemerkt, dass die Zündspule 2, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel offenbart ist, als eine Stabzündspule, die in ein Kerzenloch einbaubar ist, oder als eine Kerzenoberteilzündspule, die in ein Gehäuse, das an einem Oberteil eines Kerzenlochs fixiert ist, einbaubar ist, entworfen sein kann.
Ein Leistungstransistor, wie zum Beispiel ein IGBT oder ein Thyristor, wird als der Zündschalter 30 verwendet. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet beispielsweise einen IGBT als den Zündschalter 30. Ein Eingangsanschluss, das heißt ein Kollektor C, des Zündschalters 30 ist mit dem zweiten Ende der Primärspule 20 verbunden. Ein Ausgangsanschluss, das heißt ein Emitter E, des Zündschalters 30 ist mit einem Masseanschluss (GND; GND = ground) verbunden, der ein gemeinsamer Bezugspotenzialanschluss der Steuerschaltung 3 ist. Ein Steueranschluss, wie zum Beispiel ein Gate G, des Zündschalters 30 ist mit dem Ladungstreiber 32 und einer Steuerschaltung 7 verbunden. Eine Maschinensteuereinheit (ECU; ECU = engine control unit) 7 zum Steuern der internen Verbrennungsmaschine 5 wird als die Steuereinheit 7 verwendet. Der Zündschalter 30 wird genauer gesagt gesteuert, um sich gemäß einem Zündsignal IGt, das von der ECU 7 abhängig von den Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 5 gesendet wird, zu öffnen oder zu schließen. Es sei bemerkt, dass die Steuereinheit 7 separat von der ECU 7 vorgesehen sein kann, das heißt, zum Steuern einer Prüfvorrichtung 7 vorgesehen sein kann.
Die erste Hilfsleistungsversorgung 131 weist eine erste Drosselspule 132, einen ersten Ladungsschalter 133, zwei erste gleichrichtende Elemente 134 und einen ersten Kondensator 135 auf. Die zweite Hilfsleistungsversorgung 231 weist ähnlicherweise eine zweite Drosselspule 232, einen zweiten Ladungsschalter 233, zwei zweite gleichrichtende Elemente 234 und einen zweiten Kondensator 235 auf.
Spulen jeweils mit einem Kern, die jeweils vorbestimmte Induktivitäten L₁₃₁ und L₂₃₂ haben, werden als die ersten und zweiten Drosselspulen 132 und 232, das heißt, als erste und zweite Energie speichernde Spulen, verwendet. Jede der Induktivitäten L₁₃₁ und L₂₃₂ kann auf beispielsweise innerhalb 5 bis 50 µH eingestellt sein.
Kondensatoren, die jeweils vorbestimmte Kapazitäten C₁ und C₂ haben, werden als die ersten und zweiten Kondensatoren 135 und 235 verwendet; jede der Kapazitäten C₁ und C₂ kann auf beispielsweise innerhalb 100 bis 1000 µF eingestellt sein.
Ein Leistungstransistor, wie zum Beispiel ein IGBT oder ein Thyristor, wird als jeder der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 verwendet. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet beispielsweise einen IGBT als jeden der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233.
Bei dem ersten Ladungsschalter 131 ist ein erstes Ende der ersten Drosselspule 132, das die Stromaufwärtsseite desselben ist, mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden. Ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, der ersten Drosselspule 132 ist mit dem Eingangsanschluss (Kollektor C) des ersten Ladungsschalters 133 und mit einem ersten Ende von reihengeschalteten ersten Dioden 134 verbunden. Der Ausgangsanschluss (Emitter E) des ersten Ladungsschalters 133 ist mit dem Masseanschluss, der den gemeinsamen Bezugspotenzialanschluss der Steuerschaltung 3 darstellt, verbunden, was darin resultiert, dass die erste Drosselspule 132 stromabwärts über den ersten Ladungsschalter 133 an Masse gelegt ist. Der Ladungstreiber 32 ist mit dem Steueranschluss (Gate G) des ersten Ladungsschalters 133 verbunden. Der erste Schalter 133 ist genauer gesagt konfiguriert, um zu bewirken, dass der elektrische Weg zwischen der Gleichstromleistungsversorgung 1 und der ersten Drosselspule 132 öffnebar oder schließbar ist.
Ein zweites Ende der reihengeschalteten ersten Dioden 134, das dem ersten Ende gegenüberliegt, ist mit dem Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 verbunden. Mit einem Verbindungspunkt zwischen den reihengeschalteten ersten Dioden 134 ist ein Ende des ersten Kondensators 135 verbunden. Das andere Ende des ersten Kondensators 135 ist mit dem Masseanschluss der Steuerschaltung 3 verbunden. Es sei bemerkt, dass der Masseanschluss der Steuerschaltung 3 mit der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden ist.
Bei dem zweiten Ladungsschalter 231 ist ein erstes Ende der zweiten Drosselspule 232, das die Stromaufwärtsseite derselben ist, mit der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 verbunden. Ein zweites Ende, dass dem ersten Ende gegenüberliegt, der zweiten Drosselspule 232 ist mit dem Eingangsanschluss (Kollektor C) des zweiten Ladungsschalters 233 und mit einem ersten Ende der reihengeschalteten zweiten Dioden 234 verbunden. Der Ausgangsanschluss (Emitter E) des zweiten Ladungsschalters 233 ist mit dem Masseanschluss, der den gemeinsamen Bezugspotenzialanschluss der Steuerschaltung 3 darstellt, verbunden, was darin resultiert, dass die zweite Drosselspule 232 stromabwärts über den zweiten Ladungsschalter 233 an Masse gelegt ist. Der Ladungstreiber 32 ist mit dem Steueranschluss (Gate G) des zweiten Ladungsschalters 233 verbunden. Der zweite Schalter 233 ist genauer gesagt konfiguriert, um zu bewirken, dass der elektrische Weg zwischen der Gleichstromleistungsversorgung 1 und der zweiten Drosselspule 232 öffnebar oder schließbar ist.
Ein zweites Ende der reihengeschalteten zweiten Dioden 234, das dem ersten Ende gegenüberliegt, ist mit dem Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 verbunden. Mit dem Verbindungspunkt zwischen den reihengeschalteten zweiten Dioden 234 ist ein Ende des zweiten Kondensators 235 verbunden. Das andere Ende des zweiten Kondensators 235 ist mit dem Masseanschluss der Steuerschaltung 3 verbunden.
Der Ladungstreiber 32 ist mit der ECU 7 verbunden. Der Ladungstreiber 32 erzeugt gemäß dem Zündsignal IGt, das von der ECU 7 gesendet wird, pulsierende Gate-Spannungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃, von denen jedes einen vorbestimmten Tastzyklus bzw. ein vorbestimmtes Tastverhältnis, das heißt einen Ein-aus-Zyklus, hat. Der Ladungstreiber 32 öffnet oder schließt jeden der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 gemäß einem entsprechenden der pulsierenden Gate-Spannungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃, das heißt, schaltet denselben ein oder aus. Das Folgende bezieht sich auf die jeweiligen pulsierenden Gate-Spannungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃ als erste und zweite Ladungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃.
Eine Vorrichtung, die unter Verwendung von irgendeinem von verschiedenen Verfahren Treibpulse erzeugt, um jeden der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 gemäß einem entsprechenden des vorbestimmten Ein-aus-Zyklus unter einer Steuerung der ECU 7 zu öffnen oder zu schließen, kann als der Ladungstreiber 32 verwendet werden. Ein bekannter Gate-Treiber, wie zum Beispiel eine Ladungspumpe, kann beispielsweise als der Ladungstreiber 32 verwendet werden.
Es sei bemerkt, dass das erste Ausführungsbeispiel zeigt, dass ein einziger Treiber 32 jeden der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 öffnet oder schließt, es können jedoch einzelne Ladetreibvorrichtungen die jeweiligen ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 öffnen oder schließen.
Die ersten gleichrichtenden Elemente 134, die zwei gleichrichtende Elemente, die in Reihe geschaltet sind, sind, verhindern eine Rückströmung von dem ersten Kondensator 135 zu der ersten Drosselspule 132 oder dem ersten Ladungsschalter 133. Die zweiten gleichrichtenden Elemente 234, die zwei gleichrichtenden Elemente, die in Reihe geschaltet sind, sind, verhindern die Rückströmung von dem zweiten Kondensator 235 zu der zweiten Drosselspule 232 oder dem zweiten Ladungsschalter 233.
Ein Öffnen oder Schließen des ersten Ladungsschalters 133 bewirkt genauer gesagt die Wiederholung der Versorgung der ersten Drosselspule 132 mit einem Strom von der Gleichstromleistungsversorgung 1 oder die Unterbrechung der Stromversorgung. Dies bewirkt, dass eine Energie basierend auf dem Strom, mit dem versorgt wird, in den ersten Kondensator 135 geladen wird. Ein Öffnen oder Schließen des zweiten Ladungsschalters 233 bewirkt ähnlicherweise die Wiederholung der Versorgung der zweiten Drosselspule 232 mit einem Strom von der Gleichstromleistungsversorgung 1 oder die Unterbrechung der Stromversorgung. Dies bewirkt, dass eine Energie basierend auf dem Strom, mit dem versorgt wird, in den zweiten Kondensator 235 geladen wird. Dies resultiert in einer wesentlich höheren verstärkten Spannung Vdc1 als die Spannung, die von der ersten Gleichstromleistungsversorgung 1 ausgegeben wird, die in den ersten Kondensator 135 geladen ist. Auf den verstärkten Wert der Spannung Vdc1 ist als eine obere Grenzspannung von beispielsweise 200 V bei dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Dies resultiert ähnlicherweise in einer wesentlich höheren verstärkten Spannung Vdc2 als die Spannung, die von der ersten Gleichstromleistungsversorgung 1 ausgegeben wird, die in den zweiten Kondensator 235 geladen ist. Auf den verstärkten Wert der Spannung Vdc2 ist als eine obere Grenzspannung von beispielsweise 200 V bei dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Die ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231, die im Vorhergehenden konfiguriert sind, sind zwischen den positiven und negativen Elektroden der Gleichstromleistungsversorgung 1 zueinander parallel geschaltet. Der Ausgang der ersten Hilfsleistungsversorgung 131, das heißt das zweite Ende (Vdc1) der reihengeschalteten ersten Dioden 134, ist mit einem ersten Eingangsanschluss S1 des Leistungsversorgungsauswahlschalters 38 verbunden. Der Ausgang der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231, das heißt das zweite Ende (Vdc2) der reihengeschalteten zweiten Dioden 234, ist mit einem zweiten Eingangsanschluss S2 des Leistungsversorgungsauswahlschalters 38 verbunden.
Der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 ist mit dem Auswahlbestimmer 37 verbunden. Der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 schaltet einen der ersten und zweiten Eingangsanschlüsse S1 und S2, um mit dem Ausgangsanschluss desselben verbunden zu werden. Dieses Schalten wählt aus, welche von einer elektrischen Energie, mit der von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 versorgt wird, und einer elektrischen Energie, mit der von der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 versorgt wird, zu entladen ist.
Der Entladungsschalter 33 ist mit dem Stromabwärts, das heißt dem Ausgang, des Auswahlschalters 38 verbunden. Ein Leistungstransistor, wie zum Beispiel ein n-MOSFET oder ein FET, kann als der Entladungsschalter 33 verwendet werden. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet einen FET als den Entladungsschalter 33. Ein Eingangsanschluss, das heißt eine Drain D, des Entladungsschalters 33 ist mit dem Ausgangsanschluss des Auswahlschalters 38 verbunden. Ein Ausgangsanschluss, das heißt eine Source S, des Entladungsschalters 33 ist mit dem zweiten Ende der Primärspule 20 der Zündspule 2 verbunden, was die negative Seite der Primärspule 20 ist, die mit dem Masseanschluss der Steuerschaltung 30 verbunden ist. Ein Steueranschluss, wie zum Beispiel ein Gate G, des Entladungsschalters 33 ist mit dem Entladungstreiber 34 verbunden.
Ein bekannter Gate-Treiber, wie zum Beispiel eine Ladungspumpe, kann als der Entladungstreiber 34 verwendet werden.
Der Entladungstreiber 34 ist mit der ECU 7 verbunden. Der Entladungstreiber 34 erzeugt gemäß einem Energieanlegezeitraumsignal IGw, das von der ECU 7 gesendet wird, ein pulsierendes Gate-Spannungssignal VG₃₃, das einen vorbestimmten Tastzyklus, das heißt einen Ein-aus-Zyklus, hat. Der Entladungstreiber 34 öffnet oder schließt den Entladungsschalter 33 gemäß dem pulsierenden Gate-Spannungssignal VG₃₃, das heißt, schaltet denselben ein oder aus.
Der Sekundärspannungsdetektor 36 ist mit dem zweiten Ende der Sekundärspule 21 der Zündspule 2 verbunden und dient dazu, um die Sekundärspannung V2, die über der Sekundärspule 21 induziert wird, zu erfassen.
Das erste Ausführungsbeispiel zeigt als den Sekundärspannungsdetektor 36 einen Spannungsteiler, der einen ersten Widerstand 361, der einen Widerstandswert R1 hat, und einen zweiten Widerstand 362, der einen Widerstandswert R2 hat, die in Reihe geschaltet sind, aufweist. Die vorliegende Offenbarung kann einen Sekundärspannungsdetektor 36, der eine zu einem Spannungsteiler unterschiedliche Struktur hat, verwenden.
Irgendeine Struktur, die in der Lage ist, die Sekundärspannung V2 während eines Entladens der Zündspule 2 zu erfassen, kann als der Sekundärspulendetektor 36 verwendet werden. Der Sekundärspannungsteiler kann beispielsweise eine von bekannten Strukturen, die eine erste Struktur, die eine Diode(n) oder einen Kondensator(en) hat, eine zweite Struktur, die einen Stromfühl-MOSFET hat, und eine dritte Struktur, die eine Stromspiegelschaltung hat, aufweisen, die konfiguriert ist, um einen Sekundärstrom I2, der durch die Zündkerze 6 strömt, zu messen, um entsprechend die Sekundärspannung V2 zu berechnen, aufweisen.
Der Verbindungspunkt zwischen den ersten und zweiten Widerständen 361 und 362 ist beispielsweise mit dem Auswahlbestimmer 37 verbunden.
Der Auswahlbestimmer 37 liest die Sekundärspannung V2, die durch den Sekundärspannungsdetektor 36 gemessen und durch denselben zurückgekoppelt wird, und vergleicht die gemessene Sekundärspannung V2 mit einer vorbestimmten Schwellenspannung Vth, die vorausgehend gespeichert wird. Der Auswahlbestimmer 37 bestimmt nach einer Bestimmung, dass die Sekundärspannung V2 größer als die Schwellenspannung Vth ist, genauer der Absolutwert der Sekundärspannung V2 größer als die Schwellenspannung Vth ist, dass die Primärspannung V1 aufgrund einer Vergrößerung einer Bogenentladung, die in der Zündkerze 6 erzeugt wird, steigt. Nach der Bestimmung gibt der Auswahlbestimmer 37 ein Schaltsignal SS aus.
Der Auswahlbestimmer 37 weist beispielsweise einen Vergleicher 371 und eine Leistungsquelle 372 zum Ausgeben der Schwellenspannung Vth auf. Ein erster Eingangsanschluss des Vergleichers 371 ist mit der positiven Elektrode der Leistungsquelle 372 verbunden, und ein zweiter Eingangsanschluss desselben ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand 361 und dem zweiten Widerstand 362 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Vergleichers 371 ist mit dem Auswahlschalter 38 verbunden, und die negative Elektrode der Leistungsquelle 372 ist mit dem Masseanschluss der Steuerschaltung 3 verbunden.
Der Vergleicher 371 ist genauer gesagt konfiguriert, um das Schaltsignal SS nach einer Bestimmung auszugeben, dass die Sekundärspannung V2, die durch den Sekundärspannungsdetektor 36 gemessen und zu dem zweiten Eingangsanschluss gesendet wird, höher als die Ausgangsspannung, das heißt die Schwellenspannung Vth, der Leistungsquelle 372 ist. Es sei bemerkt, dass die Schwellenspannung Vth auf eine Spannung eingestellt ist, die eine Wegblasgrenze definiert, während lediglich die erste Hilfsleistungsversorgung 131 eine elektrische Energie an die Zündspule 2 anlegt. Die Wegblasgrenze stellt dar, dass eine Luftströmung in dem Zylinder eine Bogenentladung, die in der Zündkerze 6 erzeugt wird, verlängert, sodass die Bogenentladung weggeblasen wird.
Die folgende Prozedur bestimmt beispielsweise einen spezifischen Wert der Schwellenspannung Vth. Die Zündkerze 6 ist genauer gesagt in einem Druckgefäß vorgesehen, das eine tatsächliche Maschine oder eine tatsächliche Verbrennungskammer nachbildet. Ein Anlegen einer hohen Sekundärspannung V2 an die Zündkerze 6 unter Verwendung der Zündspule 2 erzeugt eine Bogenentladung in der Zündkerze 6. Nach einer Erzeugung der Bogenentladung erhält ein Anlegen einer elektrischen Energie von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündkerze 6 die Entladung, das heißt die Bogenentladung, bei der Zündkerze 6 aufrecht. Während die Entladung, das heißt die Bogenentladung, bei der Zündkerze 6 aufrechterhalten wird, wird eine starke Luftströmung in dem Verdichtungsgefäß erzeugt, um auf die Bogenentladung zu wirken. Ein Messen eines Werts der Sekundärspannung V2 in dem Moment, in dem die Luftströmung die Bogenentladung wegbläst, ermöglicht, dass der gemessene Wert der Sekundärspannung V2 als die Schwellenspannung Vth bestimmt wird.
Die Primärspannung V1 in dem Moment, in dem die Sekundärspannung V2 größer als die Schwellenspannung Vth wird, die durch eine Gleichung V1 = V2/N berechnet werden kann, hat eine Beziehung zu der Spannung Vdc2, die in den zweiten Kondensator 235 der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 geladen wird; die Beziehung ist durch die folgende Gleichung ausgedrückt: V1 < Vdc2.
Das Schaltsignal SS, das aus dem Sekundärspannungsbestimmer 37 ausgegeben wird, bewirkt, dass der Auswahlschalter 38 die Verbindung mit dem Ausgangsanschluss von dem Eingangsanschluss S1 zu dem Eingangsanschluss S2 schaltet.
Die Verbindung des Eingangsanschlusses S2 mit dem Ausgangsanschluss durch den Auswahlschalter 38 verbindet die zweite Hilfsleistungsversorgung 231 mit dem Entladungsschalter 33. Dies bewirkt, dass die zweite Hilfsleistungsversorgung 231 eine elektrische Energie an die Zündspule 2 anlegt. Zu dieser Zeit ist die Spannung, auf die als eine zweite Entladungsspannung Vdc2 Bezug genommen ist, und die von der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 ausgegeben wird, konfiguriert, um wesentlich größer als die Primärspannung V1 zu sein. Dies resultiert in einem Entladen einer elektrischen Energie, die ausreichend ist, um eine Entladung, die durch die Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechtzuerhalten, sodass ein Sekundärstrom aufrechterhalten wird.
Es sei bemerkt, dass das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt, bei dem eine spezifische Spitze der Primärspannung V1 auf eine Größenordnung von mehreren Hundert Volt eingestellt ist.
Auf die Spannung Vdc1, die von dem ersten Kondensator 135 der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 entladen wird, ist als eine erste Hilfsspannung Vdc1 Bezug genommen, und auf die Spannung Vdc2, die von dem zweiten Kondensator 235 der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 entladen wird, ist als die zweite Entladungsspannung Vdc2 Bezug genommen. Wie die erste Hilfsspannung Vdc1, die zweite Entladungsspannung Vdc2, die Primärspannung V1 und die Sekundärspannung V2 werden jeweils auf geeignete Werte abhängig von beispielsweise

(1) dem Windungsverhältnis N1 der Zündspule 2,
(2) dem Entladespalt zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6, und
(3) den Verbrennungscharakteristiken der internen Verbrennungsmaschine 5, auf die die Zündvorrichtung 4 angewendet ist,

Wie die erste Hilfsspannung Vdc1, die zweite Entladungsspannung Vdc2, die Primärspannung V1 bzw. die Sekundärspannung V2 einzustellen sind, ist jedoch eine Frage eines Entwurfs, und daher sind die erste Hilfsspannung Vdc1, die zweite Entladungsspannung Vdc2, die Primärspannung V1 bzw. die Sekundärspannung V2 nicht auf spezifische Wette begrenzt.
Die Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels legt basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichstromleistungsversorgung 1 die hohe Sekundärspannung V2, die über der Sekundärspule 21 der Zündspule 2 erzeugt wird, an die positive Entladungselektrode der Zündkerze 6, die für jeden Zylinder der internen Verbrennungsmaschine 5 vorgesehen ist, an. Diese erzeugt zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6 eine Bogenentladung, das heißt eine induktive Entladung. Während der induktiven Entladung basierend auf der Sekundärspule 21 wird eine elektrische Energie von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131, das heißt eine elektrische Energie, um die Entladung aufrechtzuerhalten, überlagernd an die negative Seite der Primärspule 20 überlagernd zusätzlich zu der elektrischen Energie, mit der direkt von der Gleichstromleistungsversorgung 1 versorgt wird, angelegt. Dies erhält die Entladung von der Zündkerze 6 aufrecht. Diese Betriebsvorgänge sind Grundbetriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4.
Die Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels bewirkt, dass der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 die elektrische Energie, mit der die Zündkerze 6 von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 versorgt wird, von der elektrischen Energie, das heißt der ersten Hilfsspannung Vdc1, die von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 ausgegeben wird, zu der elektrischen Energie, das heißt der zweiten Hilfsspannung Vdc2, die von der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 ausgegeben wird, schaltet. Dieses Schalten wird ausgeführt, wenn die Sekundärspannung V2, die durch den Sekundärspannungsdetektor 36 gemessen wird, größer als die vorbestimmte Schwellenspannung Vth, das heißt die Wegblasgrenzspannung Vth, ist.
Dieses Schalten ermöglicht ein Anlegen der elektrischen Energie an die negative Seite der Primärspule 20, um die Bogenentladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, ohne ein Wegblasen aufrechtzuerhalten.
Die Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels schaltet zusätzlich nach einer Bestimmung, dass das Schalten erforderlich ist, basierend auf der gemessenen Sekundärspannung V2 die Quelle zum Versorgen der Zündkerze 6 mit einer elektrischen Energie von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 zu der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231. Dies verhindert das Verschleißen der Entladungselektroden der Zündkerze 6 aufgrund des Anlegens einer übermäßigen Energie.
Es sei bemerkt, dass die Steuerschaltung 3 als eine integrierte Halbleiterschaltung entworfen sein kann. Wenn es notwendig ist, kann die Steuerschaltung 3 beispielsweise eine Platte, Kondensatoren, die an der Platte angebracht sind, und Spulen, die an der Platte angebracht sind, aufweisen und kann in einem nicht dargestellten Gehäuse zusammen mit der Zündspule 2 eingebaut sein.
Das Folgende beschreibt Grundbetriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels und Vorteile basierend auf den Grundbetriebsvorgängen unter Bezugnahme auf 2.
(a) von 2 stellt das Zündsignal IGt, das von der ECU 7 gesendet wird, dar, und (b) von 2 stellt das Energieanlegezeitraumsignal IGw dar. (c) von 2 stellt das erste Ladungssignal VG₁₃₃ zum Öffnen oder Schließen des ersten Ladungsschalters 133 dar, und (d) von 2 stellt das zweite Ladungssignal VG₂₃₃ zum Öffnen oder Schließen des zweiten Ladungsschalters 233 dar.
(e) von 2 stellt zusätzlich dar, wie der Zündschalter 30 geöffnet oder geschlossen, das heißt, ausgeschaltet oder eingeschaltet, wird, und (f) von 2 stellt dar, wie der Entladungsschalter 33 geöffnet oder geschlossen, das heißt, aus- oder eingeschaltet, wird. (g) von 2 stellt dar, wie der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 geschaltet wird, (h) von 7 stellt dar, wie sich die erste Hilfsspannung Vdc1 ändert, und (i) von 2 stellt dar, wie sich die zweite Hilfsspannung Vdc2 ändert. (j) von 2 stellt überlagernd dar, wie sich die Drain-Spannung VDD des Entladungsschalters 33 und die erzeugte Primärspannung V2/N ändern. (k) von 2 stellt dar, wie sich die Primärspannung V1 = V2/N, die basierend auf der Sekundärspannung V2 geschätzt wird, ändert. (l) von 2 stellt dar, wie sich die Sekundärspannung V2 ändert, und (m) von 2 stellt dar, wie sich der Sekundärstrom I2, der durch die Sekundärspule 21 strömt, ändert.
Es sei bemerkt, dass das Zeitdiagramm, das in 2 des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt ist, ein Beispiel ist und schematisch die vorhergehenden Parameter darstellt. Wie sich die Parameter ändern, ist nicht auf das Beispiel des Zeitdiagramms begrenzt, was ähnlicherweise auf die folgenden anderen Ausführungsbeispiele anwendbar ist.
Es sei bemerkt, dass es möglich ist, die Primärspannung V1 selbst auf der negativen Seite, das heißt der Seite des zweiten Anschlusses, der Primärspule 20, die in 1 dargestellt ist, zu messen.
In diesem Fall wird das Potenzial an dem zweiten Anschluss T (V1) der Primärspule 20 gleich einer der ersten Hilfsspannung Vdc1 über dem ersten Kondensator 135 und der zweiten Hilfsspannung Vdc2 über dem zweiten Kondensator 235, wenn der Entladungsschalter 33 ein ist, und die Drain-Spannung VDD höher als die Primärspannung V1 ist, die über der Primärspule 20 erzeugt wird. Das Potenzial an dem zweiten Anschluss T (V1) der Primärspule 20 wird andererseits als ein Wert erfasst, der gleich der Spannung V2/N ist, die über der Primärspule 20 erzeugt wird, wenn der Entladungsschalter 33 ein ist, und die Primärspannung V1, die über der Primärspule 20 erzeugt wird, höher als die Drain-Spannung VDD ist. Ein Bezugszeichen N stellt das Windungsverhältnis dar.
Das erste Ausführungsbeispiel ist keine Darstellung darüber, wie sich die Primärspannung V1 selbst als die erzeugte Primärspannung der Zündspule 2, die in (j) und (k) von 2 dargestellt ist, ändert, stellt jedoch dar, wie sich der Wert V2/N, der basierend auf der Sekundärspannung V2 bestimmt wird, als die erzeugte Primärspannung der Zündspule 2, die bei (j) und (k) von 2 dargestellt ist, ändert.
(a) von 2 stellt dar, dass das Zündsignal IGt gemäß dem Zündzeitpunkt der internen Verbrennungsmaschine 5 von der ECU 7 zu dem Ladungstreiber 32 und dem Zündschalter 30 gesendet wird (siehe eine Zeit t1). Das Zündsignal IGt, das ein Pulssignal ist, das eine Breite hat, die mit dem Zündzeitpunkt und dem Zündzeitraum übereinstimmt, wird beispielsweise von der ECU 7 zu dem Ladungstreiber 32 und dem Zündschalter 30 gesendet. Das Zündsignal, das heißt das Pulssignal, IGt steigt zu der Zeit t1 von einem niedrigen Pegel (L) bis zu einem hohen Pegel (H) an.
(b) von 2 stellt dar, dass das Energieanlegezeitraumsignal IGw, das eine Pulsbreite hat, die mit einem vorbestimmten Zeitraum übereinstimmt, von der ECU 7 zu dem Entladungstreiber gemäß den Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 5 nach beispielsweise dem Endzeitpunkt des Zündsignal IGt (siehe eine Zeit t2) gesendet wird. Das Energieanlegezeitraumsignal, das heißt das Pulssignal, IGw steigt genauer gesagt von dem niedrigen Pegel (L) zu dem hohen Pegel (H) zu der Zeit t2 an.
Es sei bemerkt, dass der Zeitpunkt eines Steigens und die Pulsbreite des Energieanlegezeitraumsignals IGw, das von der ECU 7 gesendet wird, das heißt der Anlegezeitpunkt einer elektrischen Energie und der Anlegezeitraum von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorausgehend als Variablen in einer Abbildung M bestimmt werden; die Variablen sind als eine Funktion von beispielsweise einer Mehrzahl von Parametern dargestellt, die die Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 5 angeben. Die ECU 7 extrahiert genauer gesagt aus der Abbildung M Werte des Zeitpunkts eines Steigens und der Pulsbreite des Energieanlegezeitraumsignals IGw, die mit Werten der Parameter zu der Zeit t2 übereinstimmen. Die ECU 7 bestimmt dann gemäß den extrahierten Werten des Zeitpunkts eines Steigens und der Pulsbreite des Energieanlegezeitraumsignals IGw das Energieanlegezeitraumsignal IGw.
(c) und (d) von 2 stellen dar, dass der Ladungstreiber 32 zu den jeweiligen ersten und zweiten Ladungsschaltern 133 und 233 die ersten und zweiten Ladungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃ ausgibt, die jeweils ansprechend auf die, das heißt in einer Synchronisation mit der, steigenden Flanke des Zündsignals IGt den vorbestimmten Ein-aus-Zyklus haben. Dies resultiert in einem Starten eines Ladens der ersten und zweiten Kondensatoren 135 und 235 ansprechend auf die steigende Flanke des Zündsignals IGt.
Dies bewirkt, dass sich jeder der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 gemäß dem Ein-aus-Zyklus eines entsprechenden der ersten und zweiten Ladungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃ öffnet oder schließt, das heißt ein- oder ausgeschaltet wird. (c) und (d) von 2 stellen dar, dass die Ausgabe der ersten und zweiten Ladungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃ von dem Ladungstreiber 32 ansprechend auf die, das heißt in einer Synchronisation mit der, fallenden Flanke des Zündsignals IGt gestoppt wird. (c) und (d) von 2 stellen dar, dass die hohen und niedrigen Pegel von jedem der ersten und zweiten Ladungssignale VG₁₃₃ und VG₂₃₃ ein und aus entsprechen.
Es sei bemerkt, dass ein Laden der ersten und zweiten Kondensatoren 135 und 235 nicht notwendigerweise darauf begrenzt ist, um mit dem Ein-Zeitraum des Zündsignals IGt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel übereinzustimmen. Es ist beispielsweise möglich, das Ladungssignal IGt, das eine vorbestimmte Länge hat, zu dem Ladungstreiber 32 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu senden, sodass die ersten und zweiten Kondensatoren 135 und 235 geladen werden. Dieses Laden wird während des Aus-Zeitraums des Energieanlegezeitraumsignals IGw ausgeführt, wenn dieses Laden ermöglicht, dass eine ausreichende Energie während des Ein-Zeitraums, das heißt des Entladezeitraums, des Energieanlegezeitraumsignals IGw entladen wird.
Die Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge, das heißt die Ein- und Aus-Betriebsvorgänge, von jedem der ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 gemäß dem Zündsignal IGt, wobei der Entladungsschalter 33 geöffnet, das heißt aus, ist, bewirken, dass eine elektrische Energie, die in der ersten Drosselspule 132 gespeichert ist, von der Gleichstromleistungsversorgung 1 wiederholt in den ersten Kondensator 135 geladen wird (siehe (h) und (i) von 2). Dies resultiert in einem Verstärken der ersten und zweiten Hilfsspannungen Vdc1 und Vdc2, die in die jeweiligen ersten und zweiten Kondensatoren 135 und 235 von den ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 geladen werden.
(e) von 2 stellt dar, dass der Zündschalter 30 in einer Synchronisation mit der steigenden Flanke des Zündsignals IGt (siehe die Zeit t1) eingeschaltet, das heißt, geschlossen, wird, und der Zündschalter 30 in einer Synchronisation mit der fallenden Flanke des Zündschalters 30 (siehe die Zeit t2) ausgeschaltet, das heißt geöffnet, wird.
Das Öffnen, das heißt Ausschalten, des Zündschalters 30 unterbricht den Primärstrom, der durch die Primärspule 20 strömt, was bewirkt, dass die Selbstinduktion eine induzierte elektromagnetische Kraft, das heißt eine Primärspannung, V1 über der Primärspule 20 erzeugt, wie es bei (k) von 2 dargestellt ist. Eine Gegeninduktion erzeugt somit eine induzierte elektromagnetische Kraft, das heißt eine wesentlich höhere Sekundärspannung, V2 innerhalb von beispielsweise einem Bereich von –20 kV bis –50 kV einschließlich über der Sekundärspule 21, die den Kern mit der Primärspule 20 gemeinsam verwendet, wie es bei (l) von 2 dargestellt ist. Es sei bemerkt, dass die Polarität der Sekundärspannung V2 definiert ist, derart, dass die Seite der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung 1 positiv ist, das heißt plus (+), und die Seite der negativen Elektrode negativ, das heißt minus (–), ist.
Zu dieser Zeit ist die Sekundärspannung V2 N-mal höher als die Primärspannung V1, wobei N gleich N2/N1 ist.
Es sei bemerkt, dass die folgenden Ausführungsbeispiele einschließlich des ersten Ausführungsbeispiels beschreiben, dass hoch und niedrig und/oder oben und unten der Sekundärspannung V2 hoch und niedrig und/oder oben und unten des vorzeichenlosen Werts, das heißt des Absolutwerts, der Sekundärspannung V2 bedeuten, es sei denn, dass es anders angemerkt ist. –50 kV der Sekundärspannung V2 sind beispielsweise höher als –20 kV der Sekundärspannung V2, und wenn sich die Sekundärspannung V2 von –50 kV auf –20 kV ändert, bedeutet dies, dass die Sekundärspannung V2 von –50 kV auf –20 kV abfällt.
Die Sekundärspannung V2, die erzeugt wird, wie es im Vorhergehenden dargelegt ist, wird an die positive Entladungselektrode der Zündkerze 6 angelegt. Dies resultiert in einer Funkenentladung, das heißt einer Bogenentladung, zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6, wenn die Sekundärspannung V2 größer als eine vorbestimmte Überschlagsspannung in dem Entladungsraum zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6 ist. Ein großer Sekundärstrom strömt somit sofort über die Sekundärspule 21 (siehe (m) von 2). Es sei bemerkt, dass das Vorzeichen des Sekundärstroms I2 positiv ist, das heißt +I2, wenn der Sekundärstrom I2 von der positiven Entladungselektrode zu der negativen Entladungselektrode der Zündkerze 6 in 2 strömt. Das Vorzeichen des Sekundärstroms I2 ist ferner negativ, das heißt –I2, wenn der Sekundärstrom I2 von der negativen Entladungselektrode zu der positiven Entladungselektrode der Zündkerze 6 in 2 strömt.
Der Start eines Entladens von der Zündkerze 6 reduziert die Sekundärspannung V2, was in einer Reduzierung der Primärspannung V1 resultiert.
Nach dem Start eines Entladens von der Zündkerze 6 steigt das Energieanlegezeitraumsignal IGw bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (siehe eine Zeit t3) an, wenn der Entladungsstrom I2 klein wird, wie es bei (b) von 2 dargestellt ist.
Wie bei (f) von 2 dargestellt ist, bewirkt der Entladungstreiber 34, dass sich der Entladungsschalter 34 ansprechend auf das, das heißt in einer Synchronisation mit dem, Steigen des Energieanlegezeitraumsignals IGw öffnet oder schließt, das heißt ein- oder ausgeschaltet wird.
(g) von 2 stellt andererseits dar, dass bei dem Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 der erste Eingangsanschluss S1 mit dem Ausgangsanschluss als ein Anfangszustand in einer Synchronisation mit der steigenden Flanke des Zündsignals IGt verbunden wird (siehe die Zeit t1). Wie bei (f) von 2 dargestellt ist, bewirkt Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge, das heißt Ein- und Aus-Betriebsvorgänge, des Entladungsschalters 33, während die ersten und zweiten Ladungsschalter 133 und 233 und der Zündschalter 30 alle aus sind (siehe die Zeit t2), dass die erste Hilfsspannung Vdc1 von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 an die negative Seite der Primärspule 20 der Zündspule 2 gemäß der Spannung, die in den ersten Kondensator 135 geladen ist, angelegt wird. Dies resultiert in einer kontinuierlichen Versorgung der Primärspule 20 mit dem Primärstrom (siehe nach der Zeit t3).
Ein-aus-Betriebsvorgänge des Entladungsschalters 33 bewirken genauer gesagt, dass der erste Kondensator 135 zyklisch entladen wird, wie es bei (h) von 2 dargestellt ist, was darin resultiert, dass sich die erste Hilfsspannung Vdc1 allmählich verringert.
Die elektrische Energie, die an die negative Seite der Primärspule 20 von dem ersten Kondensator 135 angelegt wird, bewirkt, dass die Primärspannung V1, die sofort gestiegen und danach gefallen ist, auf einem höheren Pegel als die Gleichstromspannung +B aufrechterhalten wird, was darin resultiert, dass der Primärstrom durch die Primärspule 20 kontinuierlich strömt.
Die Gegeninduktivität der Primär- und Sekundärspulen 20 und 21 ermöglicht folglich, dass sich die Sekundärspannung V2, die das Produkt des Windungsverhältnisses und der Primärspannung V1 ist, von einem niedrigeren Pegel zu einem Pegel gemäß der Änderung der Primärspannung V1 ändert. Der Pegel, auf den die Sekundärspannung V2 geändert wird, wird gehalten, um die Entladung mit der Änderung der Primärspannung V1 aufrechtzuhalten, wie es bei (l) von 2 dargestellt ist, was somit darin resultiert, dass der Sekundärstrom I2 kontinuierlich strömt. Wenn genauer gesagt die elektrische Energie von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 nicht an die Primärspule 30 der Zündspule 2 angelegt wurde, könnte sich die Sekundärspannung verringern, wie es durch eine gestrichelte Linie von (l) von 2 dargestellt ist.
Das erste Ausführungsbeispiel legt jedoch die elektrische Energie von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 und die Gleichstromspannung +B an die Primärspule 20 überlagernd an, was bewirkt, dass die Sekundärspannung V2 auf einem Pegel gehalten wird, der eine Entladung bei der Zündkerze 6 aufrechterhält.
Dies resultiert darin, dass die Versorgung der Zündkerze 6 mit dem Sekundärstrom I2 aufrechterhalten wird, wie es bei (m) von 2 dargestellt ist, was ermöglicht, dass eine Entladung bei der Zündkerze 6 aufrechterhalten wird.
Das erste Ausführungsbeispiel legt die erste Hilfsspannung Vdc1 basierend auf der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 an die negative Seite, das heißt das zweite Ende, der Primärspule 20 der Zündspule 2 an. Dies bewirkt, dass der Pegel der angelegten elektrischen Energie niedriger als der Pegel der elektrischen Energie ist, die an die positive Seite, das heißt das erste Ende, der Primärspule 20 angelegt ist. Dies liegt daran, dass ein Anlegen einer elektrischen Energie an die positive Seite, das heißt das erste Ende, der Primärspule 20 eine elektrische Energie benötigt, deren Pegel höher als die Gleichstromspannung +B von der Gleichstromleistungsversorgung 1 ist.
Der Sekundärspannungsdetektor 36 überwacht die Sekundärspannung V2, die an die Zündkerze 6 angelegt ist. Der Auswahlbestimmer 37 bestimmt basierend auf den überwachten Resultaten, ob die überwachte Sekundärspannung V2 größer als die vorbestimmte Schwellenspannung Vth ist.
Zu dieser Zeit sei angenommen, dass die Luftströmung in der Verbrennungskammer jedes Zylinders eine Bogenentladung, die durch die entsprechende Zündkerze 6 erzeugt wird, dehnt. Die sich dehnende Bogenentladung lässt den Entladungsabstand relativ expandieren, was in einer Erhöhung der Sekundärspannung V2 resultiert.
Die Erhöhung der Sekundärspannung V2 resultiert darin, dass die Sekundärspannung V2 größer als die vorbestimmte Schwellenspannung Vth, die die Wegblasgrenze gemäß der Erhöhung der Sekundärspannung V2 darstellt, wird, wie es bei (i) von 2 dargestellt ist. Dies ermöglicht, dass der Auswahlbestimmer 37 erfasst, dass sich die Primärspannung V1 der Drain-Spannung VDD des Entladungsschalters 33, das heißt der ersten Hilfsspannung Vdc1, nähert. Dies resultiert darin, dass der Auswahlschalter 37 das Schaltsignal SS zu dem Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 ausgibt. Das Schaltsignal SS bewirkt, dass der Auswahlschalter 38 die Verbindung mit dem Ausgangsanschluss von dem Eingangsanschluss S1 zu dem Eingangsanschluss S2 schaltet (siehe eine Zeit t4).
Es sei bemerkt, dass die Sekundärspannung V2 ein negativer Wert gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das im Vorhergehenden dargelegt ist, ist. Aus diesem Grund wird, wenn der Auswahlbestimmer 37 direkt die Sekundärspannung V2 handhabt, ohne den Absolutwert derselben zu verwenden, die Schwellenspannung Vth eingestellt, um einen negativen Wert zu haben. Wenn die Sekundärspannung V2 ferner niedriger als die Schwellenspannung Vth wird, das heißt, die Beziehung ist als –V2 < –Vth ausgedrückt, schaltet der Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 die Verbindung mit dem Ausgangsanschluss desselben von dem ersten Anschluss S1 zu dem zweiten Anschluss S2.
Der Schaltbetrieb des Leistungsversorgungsauswahlschalters 38 bewirkt, dass die Drain-Spannung VDD des Entladungsschalters 33 von der ersten Hilfsspannung Vdc1, die sich aufgrund des Entladens verringert, zu der zweiten Hilfsspannung Vdc2, die höher als die erste Hilfsspannung Vdc1 ist, geschaltet wird.
(k) und (l) von 2 stellen genauer gesagt dar, dass die Vergrößerung der Bogenentladung die Sekundärspannung V2 erhöht, sodass sich die Primärspannung V1 im Verhältnis zu der Erhöhung der Sekundärspannung V2 erhöht. Dies resultiert darin, dass das Entladen zu der Primärspule 20 der Zündspule 2 von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 zu der zweiten Hilfsleistungsversorgung 231 geschaltet wird, wenn die Primärspannung V1 nahe an die erste Hilfsspannung Vdc1 gerät, wie es bei (j) von 2 dargestellt ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird, wenn die zweite Hilfsspannung Vdc2 höher als die Schwellenspannung Vth ist, die zweite Hilfsspannung Vdc2 eingestellt, um höher als ein Wert der Primärspannung V1 zu sein, bei dem die zweite Hilfsspannung Vdc2 höher als die Schwellenspannung Vth ist, wie es bei (j) von 2 dargestellt ist. Aus diesem Grund ermöglicht das Öffnen oder Schließen des Entladungsschalters 33, dass die Versorgung der Zündkerze 6 mit der elektrischen Energie basierend auf dem zweiten Kondensator 233 ohne eine Unterbrechung des Entladungswegs von dem zweiten Kondensator 233 zu der Zündkerze 6 aufrechterhalten wird.
Dies resultiert darin, dass die Zündkerze 6 über eine lange Zeit mit dem Sekundärstrom I2 versorgt wird, so dass die Bogenentladung, die in der Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechterhalten wird. Dies ermöglicht, dass der Kraftstoff in der Verbrennungskammer stabil gezündet wird, mit anderen Worten, dass ein Flammeninnerstes basierend auf dem Kraftstoff stabil wächst.
3 stellt als Nächstes die schematische Struktur einer Zündvorrichtung 4z als ein Vergleichsbeispiel der Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. 4 stellt Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4z dar.
Es sei bemerkt, dass die Beschreibungen von zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem Vergleichsbeispiel ähnlichen Teilen, denen identische Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen sind. Jedem der Teile des Vergleichsbeispiels, die sich von jenen des ersten Ausführungsbeispiels unterscheiden, ist eine Zweigcharakteristik von z hinzugefügt. Das Folgende beschreibt hauptsächlich die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidenden Punkte des Vergleichsbeispiels.
Bezug nehmend auf 3 weist die Zündvorrichtung 4z des Vergleichsbeispiels lediglich die erste Hilfsleistungsversorgung 131 auf, ohne sowohl die erste als auch die zweite Hilfsleistungsversorgung 131 und 231 aufzuweisen. Die Steuerschaltung 3z weist daher keinen Leistungsversorgungsauswahlschalter 38 auf, sodass der Ausgang der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 direkt mit dem Entladungsschalter 33 verbunden ist.
Der Ladungstreiber 32z der Steuerschaltung 3z erzeugt ein pulsierendes Gate-Spannungssignal, das heißt ein Ladungssignal, VG₁₃₃, das einen vorbestimmten Tastzyklus, das heißt einen Ein-aus-Zyklus, hat. Der Ladungstreiber 32z öffnet oder schließt den Ladungsschalter 133 gemäß dem Ladungssignal VG₁₃₃, das heißt, schaltet denselben entsprechend ein oder aus. Der Sekundärspannungsdetektor 36 ist aus der Steuerschaltung 3z eliminiert. Es sei bemerkt, dass die Zündvorrichtung 4z eines der reihengeschalteten gleichrichtenden Elemente 134 verwenden kann.
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf 4 Grundbetriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4z des Vergleichsbeispiels und Punkte der Zündvorrichtung 4z, die verbessert werden sollten.
(a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h) und (i) in 4 entsprechen jeweils (a), (b), (c), (e), (f), (h), (k), (l) und (m) in 2. Es sei bemerkt, dass (c) von 4 lediglich ein Ladungssignal VG₁₃₃ darstellt, und (f) von 4 lediglich eine Hilfsspannung Vd darstellt.
Das Vergleichsbeispiel verwendet lediglich die erste Hilfsleistungsversorgung 131, ohne die zweite Hilfsleistungsversorgung 231, die im Vorhergehenden dargelegt ist, zu verwenden, und der Ladungstreiber 32z öffnet oder schließt den ersten Ladungsschalter 133 der ersten Hilfsleistungsversorgung 131. Das folgende Vergleichsbeispiel beschreibt daher die erste Hilfsleistungsversorgung 131, den ersten Ladungsschalter 133 und den ersten Kondensator 135 lediglich als die jeweilige Hilfsleistungsversorgung 131, den Ladungsschalter 133 und den Kondensator 135. Auf die erste Hilfsspannung Vdc1 ist als eine Hilfsspannung Vdc Bezug genommen.
Der Ladungsschalter 133 des Vergleichsbeispiels wird genauer gesagt gemäß dem Zündsignal IGt während des Ein-Zeitraums des Zündsignals IGt geöffnet oder geschlossen, sodass der Kondensator 135 geladen wird, um darin die hohe Hilfsspannung Vdc zu haben (siehe eine Zeit t11 bis zu einer Zeit t12). Ein Ausschalten des Zündschalters 30 in einer Synchronisation mit der fallende Flanke des Zündsignals IGt bewirkt, dass eine hohe Sekundärspannung V2 in der Sekundärspule 21 der Zündspule 2 erzeugt wird, und die Sekundärspannung V2 an die Zündkerze 6 angelegt wird. Dies erzeugt eine Funkenentladung, das heißt eine Bogenentladung, zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6, sodass ein großer Sekundärstrom I2 sofort über die Sekundärspule 21 zu der Zeit t12 strömt (siehe (m) von 2). Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge des Entladungsschalters 33, die in einer Synchronisation mit der steigenden Flanke des Energieanlegezeitraumsignals IGw beginnen (siehe eine Zeit t13), bewirken, dass die Hilfsspannung Vdc als die elektrische Energie von dem Kondensator 135 entladen wird, um an die Primärspule 20 von der negativen Seite derselben angelegt zu werden. Dies resultiert darin, dass die Sekundärspannung V2 auf einem Pegel gehalten wird, der eine Entladung bei der Zündkerze 6 aufrechterhält. Diese Betriebsvorgänge sind ähnlich zu denselben durch die Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Steuerschaltung 3z der Zündvorrichtung 4z gemäß dem Vergleichsbeispiel weist keine zweite Hilfsleistungsversorgung 231 auf. Eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer, wobei der Entladungsschalter 33 geöffnet ist, das heißt ausgeschaltet ist, vergrößert somit eine Bogenentladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, sodass sich die Sekundärspannung V2 erhöht, wie es bei (h) von 4 dargestellt ist. Wie bei (g) von 4 dargestellt ist, erhöht sich der geschätzte Wert V2/N der erzeugten Primärspannung V1 im Verhältnis zu der Erhöhung der Sekundärspannung V2.
Dies resultiert darin, dass die erzeugte Primärspannung V1 höher als die Hilfsspannung Vdc der Hilfsleistungsversorgung 131 wird, während der Entladungsschalter 33 geöffnet ist, wie es bei (f) von 4 dargestellt ist (siehe eine Zeit t14).
Selbst wenn der Entladungsschalter 33 in diesem Zustand geschlossen ist, ist es schwierig, zu bewirken, dass ein Primärstrom von der Hilfsleistungsversorgung 131 zu der Primärspule 20 strömt, da die Hilfsspannung Vdc1 von dem Kondensator 133 niedriger als die erzeugte Primärspannung V2/N ist.
Dies resultiert in einem Entladen einer elektrischen Energie von der Sekundärspule 21. Dies reduziert die Sekundärspannung V2, sodass die Primärspannung V1 reduziert wird. Als ein Resultat wird ein Anlegen einer elektrischen Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 solange gestoppt, bis die Primärspannung V1 niedriger als die Hilfsspannung Vdc1 von der Hilfsleistungsversorgung 131 wird.
Dies kann bewirken, dass die Bogenentladung aufgrund der Unterbrechung des Entladungswegs von der Hilfsleistungsversorgung 131 zu der Zündspule 2, das heißt der Zündkerze 6, weggeblasen wird, selbst wenn ein Entladen von der Hilfsleistungsversorgung 131 zu der Zündspule 2 ermöglicht ist. Dies resultiert in einer Verschwendung von elektrischer Energie, die an die Zündkerze 6 angelegt ist, basierend auf einem Entladen von der Hilfsleistungsversorgung 131, nachdem der Entladungsweg, der einmal unterbrochen wurde, wieder eingerichtet wird. Die angelegte elektrische Energie wird mit anderen Worten nicht verwendet, um ein Flammeninnerstes wachsen zu lassen, was in einer Fehlzündung resultiert.
Selbst wenn ein Öffnen und Schließen des Entladungsschalters 33 während eines Zeitraums A, der bei (e) von 4 dargestellt ist, ausgeführt wird, verhindert eine Nichteinrichtung des Entladungswegs zwischen der Hilfsleistungsversorgung 131 und der Zündspule 2, das heißt bei der Zündkerze 6, dass die Hilfsleistungsversorgung 131 elektrische Leistung entlädt.
Die im Vorhergehenden erwähnte Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel misst jedoch die Sekundärspannung V2, die über der Sekundärspule 21 der Zündspule 2 induziert wird, und vergleicht die gemessene Sekundärspannung V2 mit der Schwellenspannung Vth. Die Zündvorrichtung 4 schätzt die Bedingung der Spannung über der Primärspule 20 gemäß den verglichenen Resultaten. Nach einem Bestimmen basierend auf der Schätzung, dass ein Anlegen einer elektrischen Energie von einer der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen an die Primärspule 20 nicht fortgesetzt wird, schaltet dann die Zündvorrichtung 4 die Quelle einer elektrischen Energie von einer der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen zu der anderen derselben.
Dieses Schalten ermöglicht, dass eine elektrische Energie von der anderen der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen an die Primärspule 20 der Zündspule 2 kontinuierlich angelegt wird. Ein kontinuierliches Versorgen der Zündspule 2 mit einer elektrischen Energie, während zwischen einer solchen Mehrzahl von Hilfsleistungsversorgungen der Zündkerze 6 geschaltet wird, ermöglicht, dass eine Bogenentladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechterhalten wird. Dies resultiert darin, dass Kraftstoff in der Verbrennungskammer stabil gezündet wird, mit anderen Worten ein Flammeninnerstes basierend auf dem Kraftstoff stabil wächst. Dies verbessert die Robustheit der Zündvorrichtung 4. Es sei bemerkt, dass die Zündvorrichtung 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung entsprechend modifiziert sein kann, was die Aufrechterhaltung der Versorgung der Zündspule mit einer elektrischen Energie erreicht.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das Folgende beschreibt eine schematische Struktur eine Zündvorrichtung 4A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 5 bis 11B.
Es sei bemerkt, dass Beschreibungen von zwischen der Zündvorrichtung 4A und der Zündvorrichtung 4z als das Vergleichsbeispiel des ersten Ausführungsbeispiels ähnlichen Teilen, denen dieselben Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Zündvorrichtung 4z konfiguriert, um eine elektrische Energie, die von der Hilfsleistungsversorgung 131 ausgegeben wird, zusätzlich zu einer elektrischen Hauptenergie von der Gleichstromleistungsversorgung 1 überlagernd anzulegen, wenn es eine von

(1) einer Situation, in der eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer erzeugt wird, und
(2) einer Situation, in der es wahrscheinlich ist, dass aufgrund von beispielsweise einer mageren Verbrennung oder einer Altersverschlechterung der internen Verbrennungsmaschine 5 eine Fehlzündung auftritt,

Diese Konfiguration zielt darauf ab, eine Entladung bei der Zündkerze 6 aufrechtzuerhalten.
Die Zündvorrichtung 4A ist ferner konfiguriert, um das Anlegen einer elektrischen Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündkerze 2 zu stoppen, wenn lediglich die elektrische Hauptenergie von der Gleichstromleistungsversorgung 1 ermöglicht, dass eine Zündung von Kraftstoff in der Verbrennungskammer aufrechterhalten wird. Diese Konfiguration zielt darauf ab, den Verschleiß an den Entladungselektroden der Zündkerze 6 zu reduzieren, während ein Leistungsverbrauch reduziert wird.
Um die Ziele zu erreichen, weist die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Struktur der Zündvorrichtung 4z gemäß dem Vergleichsbeispiel ferner eine Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 auf.
Die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 weist einen Primärspannungsdetektor 61 und einen Hilfsbestimmer 62 auf.
Der Primärspannungsdetektor 61 ist mit dem elektrischen Weg zwischen dem zweiten Ende der Primärspule 20 und dem Zündschalter verbunden. Die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 61 hat eine Funktion eines Erfassens der Primärspannung V1 in der Zündspule 2 nach dem Start einer Entladung bei der Zündkerze 6.
Der Hilfsbestimmer 62 hat eine Funktion eines Bestimmens, ob eine Aktivierung der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 gemäß der Primärspannung V1, die durch den Primärspannungsdetektor 61 gemessen und durch denselben zurückgekoppelt wird, notwendig ist.
Der Hilfsbestimmer 62 bestimmt genauer gesagt, dass keine Aktivierung der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 notwendig ist, wenn die Primärspannung V1 über der Primärspule 20 gleich einer oder niedriger als eine vorbestimmte Schwellenspannung Vref ist. Der Hilfsbestimmer 62 bestimmt sonst, dass eine Aktivierung der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 notwendig ist, wenn die Primärspannung V1 über der Primärspule 20 höher als die vorbestimmte Schwellenspannung Vref ist, sodass ein Bestimmungssignal JDG zu dem Entladungstreiber 34 ausgegeben wird.
Die Struktur des Auswahlbestimmers 37, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, das heißt die Struktur, die einen Vergleicher aufweist, kann insbesondere für die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 genutzt werden.
Der Entladungstreiber 34 des zweiten Ausführungsbeispiels bestimmt genauer gesagt gemäß dem Bestimmungssignal JDG, das von der Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 gesendet wird, und dem Energieanlegezeitraumsignal IGw, das von der CU 7 gesendet wird, ob die Hilfsleistungsversorgung 131 zu aktivieren ist, um an die Zündspule 2 eine elektrische Energie anzulegen. Diese Bestimmung erreicht eine energieeffiziente Entladungssteuerung bei der Zündkerze 6.
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf 6 und 10A Betriebsvorgänge und erreichte Vorteile der Zündvorrichtung 4A, wenn es als eine erste Situation eine schwache Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt.
(a) von 6 stellt das Zündsignal IGt, das von der ECU 7 gesendet wird, dar, und (b) von 6 stellt das Energieanlegezeitraumsignal IGw dar. (c) von 6 stellt dar, wie der Ladungsschalter 133 geöffnet oder geschlossen wird, das heißt aus- oder eingeschaltet wird, und (d) von 6 stellt dar, wie der Zündschalter 30 geöffnet oder geschlossen wird, das heißt, aus- oder eingeschaltet wird. (e) von 6 stellt dar, wie sich das Bestimmungssignal JDG ändert, und (f) von 6 stellt dar, wie der Entladungsschalter 33 geöffnet oder geschlossen wird, das heißt, aus- oder eingeschaltet wird.
(g) von 6 stellt dar, wie sich die erste Hilfsspannung Vdc1 ändert, und (h) von 6 stellt dar, wie sich die elektrische Energie E, die an die Zündkerze 6 angelegt ist, kumulativ ändert. (i) von 6 stellt dar, wie sich die Primärspannung V1, die durch die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 gemessen wird, ändert, und (j) von 6 stellt dar, wie sich die Sekundärspannung V2 = NV1, die über der Sekundärspule 21 induziert wird, und die basierend auf der Primärspannung V1 geschätzt wird, ändert, wobei N das Windungsverhältnis darstellt. (k) von 6 stellt dar, wie sich der Sekundärstrom I2, der durch die Sekundärspule 21 strömt, ändert.
(a) von 6 stellt dar, dass das Zündsignal IGt gemäß dem Zündzeitpunkt der internen Verbrennungsmaschine 5 von der ECU 7 zu dem Ladungstreiber 32 und dem Zündschalter 30 (siehe die Zeit T0) gesendet wird. Das Zündsignal IGt, das ein Pulssignal ist, das eine Breite hat, die mit dem Zündzeitpunkt und dem Zündzeitraum übereinstimmt, wird beispielsweise von der ECU 7 zu dem Ladungstreiber 32 und dem Zündschalter 30 gesendet.
(c) von 6 stellt dar, dass der Ladungstreiber 32 ansprechend auf die, das heißt in einer Synchronisation mit der, steigenden Flanke des Zündsignals IGt zu dem Ladungsschalter 133 das Ladungssignal VG₁₃₃, das den vorbestimmten Ein-aus-Zyklus hat, ausgibt. Dies resultiert in einem Start eines Ladens des Kondensators 135 ansprechend auf die steigende Flanke des Zündsignals IGt.
Die Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge, das heißt die Ein- und Aus-Betriebsvorgänge, des Ladungsschalters 133 gemäß dem Zündsignal IGt, wobei der Entladungsschalter 33 geöffnet, das heißt aus, ist, bewirken, dass eine elektrische Energie, die in die Drosselspule 132 von der Gleichstromleistungsversorgung 1 geladen ist, wiederholt in den Kondensator 135 geladen wird (siehe (g) von 6). Dies resultiert in dem Verstärken der ersten Hilfsspannung Vdc1 und der zweiten Hilfsspannung Vdc2 von den ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 bis zu der oberen Grenzspannung von beispielsweise 200 V. Die ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen 131 und 231 dienen jeweils genauer gesagt als Gleichstromwandler, das heißt Verstärkerwandler.
Der Zündschalter 30 wird zusätzlich in einer Synchronisation mit der steigenden Flanke des Zündsignals IGt eingeschaltet, das heißt, geschlossen (siehe die Zeit T0), und der Zündschalter 30 wird in einer Synchronisation mit der fallende Flanke des Zündsignals Igt ausgeschaltet, das heißt, geöffnet (siehe die Zeit T1).
Das Öffnen, das heißt Ausschalten, des Zündschalters 30 unterbricht das Strömen des Primärstroms durch die Primärspule 20, was bewirkt, dass die Selbstinduktion eine induzierte elektromagnetische Kraft, das heißt eine Primärspannung, V1 über der Primärspule 20 erzeugt, wie es bei (i) von 6 dargestellt ist. Eine Gegeninduktion erzeugt somit eine induzierte elektromagnetische Kraft, das heißt eine wesentlich höhere Sekundärspannung, V2 innerhalb von beispielsweise einem Bereich von –20 kV bis –50 kV einschließlich über der Sekundärspule 21, die den Kern mit der Primärspule 20 gemeinsam verwendet, wie es bei (j) von 6 dargestellt ist. Zu dieser Zeit ist die Sekundärspannung V2 N-mal höher als die Primärspannung V1, wobei N gleich N2/N1 ist.
Die im Vorhergehenden dargelegte erzeugte Sekundärspannung V2 wird an die positive Entladungselektrode der Zündkerze 6 angelegt. Dies resultiert in einer Funkenentladung, das heißt einer Bogenentladung, zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6, wenn die Sekundärspannung V2 größer als eine vorbestimmte Überschlagsspannung in dem Entladungsraum zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6 ist. Ein großer Sekundärstrom I2 strömt somit sofort über die Sekundärspule 21 (siehe (k) von 6).
Der Start eines Entladens von der Zündkerze 6 reduziert die Sekundärspannung V2, was darin resultiert, dass die Primärspannung V1, die ein Ntel der Sekundärspannung V2 ist, wobei N das Windungsverhältnis ist, rasch hinunter fällt.
Danach erhöht sich die Sekundärspannung V2 mit der Dehnung des Entladungsbogens, die bei der Zündkerze 6 aufgrund der Luftströmung in der Verbrennungskammer erzeugt wird, was darin resultiert, dass sich die Primärspannung V1 allmählich gemäß der Erhöhung der Sekundärspannung V2 erhöht (siehe (i) von 6).
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel stellt andererseits (b) von 6 dar, dass die ECU 7 gemäß der vorbereiteten Abbildung M das Energieanlegezeitraumsignal IGw gemäß den Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 5 nach beispielsweise dem Endzeitpunkt des Zündsignals IGt (siehe die Zeit T2) zu dem Entladungstreiber 34 sendet. Das Energieanlegezeitraumsignal IGw hat eine Pulsbreite, die mit einem vorbestimmten Zeitraum übereinstimmt; auf die Pulsbreite ist als ein zeitlich geplanter Energieanlegezeitraum TwP Bezug genommen.
Angesichts dieses Punktes kann es Fälle geben, bei denen es nicht notwendig ist, dass eine Zündaufgabe einer tatsächlichen internen Verbrennungsmaschine 5 eine elektrische Energie an die Zündspule 2 gemäß der vorbereiteten Abbildung M aufgrund einzelner Unterschiede der Zündvorrichtungen 4A anlegt, die beispielsweise

(1) Variationen der Zündvorrichtungen 4A selbst,
(2) eine Altersverschlechterung der Zündvorrichtungen 4A, und
(3) Unterschiede der Umgebungen der Zündvorrichtungen 4A, die verwendet werden,

10A stellt beispielsweise dar, dass eine schwache Luftströmung, das heißt eine schwache zylinderinterne Luftströmung, in der Verbrennungskammer keine Bogenentladung (ARC) dehnt, wenn die Bogenentladung in der Zündkerze 6 basierend auf der elektrischen Hauptenergie, die lediglich von der Gleichstromleistungsversorgung 1 an die Zündkerze 6 angelegt wird, erzeugt wird. Es sei bemerkt, dass das gemessene Resultat der rückgekoppelten Primärspannung V1 als das Bezugszeichen „F/B“ dargestellt ist, und das Flammeninnerste basierend auf dem verbrannten Kraftstoff, das heißt der verbrannten Luft-Kraftstoff-Mischung, ist als das Bezugszeichen FLK dargestellt. Dies resultiert in einer allmählichen Erhöhung der Sekundärspannung V2 nach dem Start des Entladens, und daher in einer allmählichen Erhöhung der Primärspannung V1, die einem Ntel der Sekundärspannung V2 entspricht, wobei N das Windungsverhältnis ist. Dies macht es möglich, zu bestimmen, dass es unwahrscheinlich ist, dass das Flammeninnerste FLK in der Verbrennungskammer weggeblasen wird. Selbst wenn eine elektrische Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 für lediglich einen kurzen Zeitraum mittels der Verzögerung des Anlegens der elektrischen Energie angelegt wird, ist es somit möglich, zu bestimmen, dass eine stabile Zündung des Kraftstoffs auftritt.
Das Folgende liefert ferner schrittweise weitere detaillierte Beschreibungen der Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4A in der ersten Situation.
Die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 6 überwacht die Primärspannung V1, die über der Primärspule 41 nach dem Start eines Entladens bei der Zündkerze 6 induziert wird.
Die Korrelationen zwischen der Änderung der Sekundärspannung V2 und der Änderung der Primärspannung V1, die im Vorhergehenden dargelegt sind, ermöglichen ein Überwachen der Änderung der Primärspannung V1, um die Änderung der Sekundärspannung V2 vorherzusagen.
(i) von 6 zeigt, dass der Hilfsbestimmer 62 bestimmt, dass es solange nicht notwendig ist, eine elektrische Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 anzulegen, bis die Primärspannung V1, die durch den Primärspannungsdetektor 61 überwacht wird, die vorbestimmte Schwellenspannung Vref erreicht hat, selbst wenn das Energie-Energieanlegezeitraumsignal IGw den hohen Pegel hat. Dies resultiert darin, dass ein normaler Entladezustand, das heißt ein Entladezustand basierend auf der Gleichstromspannung +B, mit der von der Gleichstromleistungsversorgung 1 versorgt wird, aufrechterhalten wird.
(e) von 6 zeigt andererseits, dass das Bestimmungssignal JDG von dem Hilfsbestimmer 62 zu dem Entladungstreiber 34 gesendet wird, wenn die Primärspannung V1, die durch den Primärspannungsdetektor 61 überwacht wird, die vorbestimmte Schwellenspannung Vref überschreitet. Das Bestimmungssignal JDG, das von dem Hilfsbestimmer 62 zu dem Entladungstreiber 34 gesendet wird, ändert sich mit anderen Worten von einem Aus-Pegel zu einem Ein-Pegel (siehe die Zeit T3). Dies resultiert darin, dass der Entladungstreiber 34 den Entladungsschalter 33 gemäß dem vorbestimmten Tastzyklus, das heißt dem Ein-aus-Zyklus, während eines Energieanlegezeitraums TwA öffnet oder schließt. Es sei bemerkt, dass der Energieanlegezeitraum TwA basierend auf beispielsweise dem Anlegezeitpunkt, das heißt der Zeit T3, und der fallenden Flanke des zeitlich geplanten Energieanlegezeitraums TwP bestimmt werden kann.
Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge des Entladungsschalters 33 bewirken, dass die Hilfsspannung Vdc gemäß der Spannung, die in den Kondensator 135 der Hilfsspannung 131 geladen wird, an die Primärspule 20 von der negativen Seite derselben angelegt wird (siehe (g) von 6). Dies ermöglicht, dass die Hilfsspannung Vdc an die Primärspule 20 zusätzlich zu der Gleichstromspannung +B von der Gleichstromleistungsversorgung 1 überlagernd angelegt wird. Dies bewirkt, dass der Primärstrom durch die Primärspule 20 (siehe die Zeit T3 und danach) kontinuierlich strömt, was darin resultiert, dass der Sekundärstrom I2 gemäß dem Primärstrom kontinuierlich strömt.
Es sei bemerkt, dass sich der Kurvenverlauf der Primärspannung V1 wie ein Puls zwischen 0 V und der Hilfsspannung Vdc einschließlich nach dem Start des Entladens ändert. Dies liegt daran, dass die Primärspannung V1 die Hilfsspannung Vdc wird, wenn der Entladungsschalter 33 ein ist, und sich aufgrund eines Entladens über eine parasitäre Diode des Zündschalters 30 verringert, wenn der Entladungsschalter 33 aus ist.
(i) von 6 zeigt folglich, dass ein Anlegen des Sekundärstroms I2 an die Zündkerze 6 eine Erhöhung der entladenen Spannung, das heißt der Sekundärspannung V2, selbst dann verhindert, wenn die Primärspannung V1 höher als die Schwellenspannung Vref ist. Dies resultiert darin, dass eine Bogenentladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechterhalten wird, ohne unterbrochen zu werden (siehe (j) und (k) von 6).
Die im Vorhergehenden erwähnte Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert den tatsächlichen Energieanlegezeitraum TwA an die Zündspule 2 verglichen mit dem vorbestimmten zeitlich geplanten Energieanlegezeitraum TwP in der ersten Situation, in der es eine schwache Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt. Dies resultiert in einer Reduzierung von Leistung bei der Zündkerze 6, sodass die Last der Gleichstromleistungsversorgung 10 reduziert wird und ein energetischer Wirkungsgrad verbessert wird.
Ein Stoppen eines Anlegens einer übermäßigen elektrischen Energie an die Zündkerze 6 ermöglicht eine Reduzierung des Verschleißens der Entladungselektroden der Zündkerze 6.
Das Folgende beschreibt als Nächstes unter Bezugnahme auf 7 und 10B Betriebsvorgänge und erreichte Vorteile der Zündvorrichtung 4A, wenn es als eine zweite Situation eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt.
Beschreibungen von Betriebsvorgängen der Zündvorrichtung 4A in der zweiten Situation, die im Wesentlichen identisch zu jenen der Zündvorrichtung 4A in der ersten Situation sind, sind weggelassen, und daher beschreibt das Folgende spezifische unterscheidende Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4A in der zweiten Situation.
Die Parameter, die bei (a) bis (k) von 7 dargestellt sind, sind gleich den jeweiligen Parametern, die bei den entsprechenden (a) bis (k) von 6 dargestellt sind.
10B stellt dar, dass eine starke Luftströmung, das heißt eine starke zylinderinterne Luftströmung, in der Verbrennungskammer bewirkt, dass sich eine Bogenentladung dehnt. Dies resultiert in einer früheren Erhöhung der Sekundärspannung V2.
Die Korrelationen zwischen einer Änderung der Sekundärspannung V2 und einer Änderung der Primärspannung V1, die im Vorhergehenden dargelegt sind, ermöglichen ein Überwachen der Änderung der Primärspannung V1, um die Änderung der Sekundärspannung V2 vorherzusagen, das heißt ein Wegblasen der Entladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, vorherzusagen.
(i) von 7 zeigt genauer gesagt, dass das Bestimmungssignal JDG von dem Hilfsbestimmer 62 zu dem Entladungstreiber 34 gesendet wird, wenn die Primärspannung V1, die durch den Primärspannungsdetektor 61 überwacht wird, früher die vorbestimmte Schwellenspannung Vref überschreitet, obwohl das Energieanlegezeitraumsignal IGw den niedrigen Pegel hat (siehe (b), (e) und (f) von 7).
Das Bestimmungssignal JDG, das von dem Hilfsbestimmer 62 zu dem Entladungstreiber 34 gesendet wird, ändert sich mit anderen Worten von dem Aus-Pegel zu dem Ein-Pegel (siehe eine Zeit T3A). Das Bestimmungssignal JDG, das den Ein-Pegel hat, bewirkt, dass der Entladungstreiber 34 den Entladungsschalter 33 gemäß dem vorbestimmten Tastzyklus, das heißt dem Ein-aus-Zyklus, öffnet oder schließt (siehe (f) von 7). Dieser Zeitraum Tw3A des Energieanlegens kann basierend auf beispielsweise der Zeit T3A und dem zeitlich geplanten Energieanlegezeitraum TwP bestimmt werden.
Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge des Entladungsschalters 33 bewirken, dass die Hilfsspannung Vdc gemäß der Spannung, die in den Kondensator 135 der Hilfsspannung 131 geladen ist, an die Primärspule 20 von der negativen Seite derselben angelegt wird (siehe (g) von 7). Dies ermöglicht, dass das überlagerte Anlegen der Hilfsspannung Vdc und der Gleichstromspannung +B von der Gleichstromleistungsversorgung 1 an die Primärspule 20 früher ausgeführt wird. Dies ermöglicht, dass der Sekundärstrom I2 kontinuierlich strömt (siehe (k) von 7), selbst wenn sich die Primärspannung V1 früher erhöht, um die Schwellenspannung Vref zu überschreiten (siehe die Zeit T3A und (i) von 7). Dies resultiert darin, dass eine Bogenentladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechterhalten wird, ohne unterbrochen zu werden (siehe (j) und (k) von 7).
In der zweiten Situation, in der es eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt, ermöglicht die im Vorhergehenden erwähnte Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, dass die Zündkerze 6 mit einer ausreichenden elektrischen Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 versorgt wird, selbst wenn die starke Luftströmung arbeitet, um eine Bogenentladung zu verlängern (siehe 10B). Dies verhindert ein Wegblasen der Bogenentladung aufgrund der zylinderinternen Luftströmung, sodass eine stabile Zündung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer erreicht wird.
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf 8 und 11A Betriebsvorgänge einer Zündvorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel der Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Es sei bemerkt, dass sich die Zündvorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel von der Zündvorrichtung 4A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten unterscheidet. Die Zündvorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel ist genauer gesagt konfiguriert, um

(1) die Rückkopplung des überwachten Resultats der Primärspannung V1 durch die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 zu dem Entladungstreiber 34 zu unterlassen, und
(2) die Hilfsleistungsversorgung 131 unmittelbar nach dem Start eines Entladens bei der Zündkerze 6 kontinuierlich zu aktivieren, obwohl es keine starke Lustströmung in der Verbrennungskammer gibt.

Beschreibungen von Betriebsvorgängen der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, die im Wesentlichen identisch zu jenen der Zündvorrichtung 4A in der ersten Situation sind, sind weggelassen, und daher beschreibt das Folgende spezifische unterscheidende Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel.
Die Parameter, die bei (a) bis (k) von 8 dargestellt sind, sind gleich den jeweiligen Parametern, die bei den entsprechenden (a) bis (k) von 6 dargestellt sind.
Das erste Vergleichsbeispiel hat das Bestimmungssignal JDG, das zwangsweise auf dem Ein-Pegel aufrechterhalten wird (siehe (e) von 8). Dies bewirkt, dass eine elektrische Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 selbst dann angelegt wird, wenn die Primärspannung V1 gleich der oder niedriger als die Schwellenspannung Vref nach dem Start eines Entladens bei der Zündkerze 6 ist (siehe (i) von 8 und eine Zeit T2A). Das heißt, dass die Primärspannung V1 höher als die Schwellenspannung Vref ist, resultiert darin, dass geschätzt wird, dass eine Entladung weggeblasen wird. Eine übermäßige Entladung bei der Zündkerze 6 wird daher kontinuierlich aufrechterhalten, wie es in 11A dargestellt ist. Die übermäßige Entladung kann in einem Verschleißen der Entladungselektroden der Zündkerze 6 resultieren.
Angesichts dieses Punkts ist es möglich, ein Verfahren eines Überwachens der Leistungsversorgungsspannung von der Gleichstromleistungsversorgung 1 zu nutzen, sodass eine Spannung, die an die Zündkerze 6 angelegt ist, gemittelt wird. Dieses Verfahren kann die Entladung, selbst wenn es schwierig ist, eine Entladung, die bei der Zündkerze 6 erzeugt wird, aufrechtzuerhalten, aufrechterhalten. Das Verfahren kann ungünstigerweise das Verschleißen der Entladungselektroden der Zündkerze 6 aufgrund eines Anlegens einer übermäßigen elektrischen Energie an die Zündkerze 6 bewirken, wenn es keine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt, das heißt, wenn es wahrscheinlich ist, dass der Kraftstoff bereits gezündet ist.
Das Folgende beschreibt als Nächstes unter Bezugnahme auf 9 und 11B Betriebsvorgänge einer Zündvorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel der Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Es sei bemerkt, dass sich die Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel von der Zündvorrichtung 4A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten unterscheidet. Die Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel ist genauer gesagt konfiguriert, um unter Verwendung der Zündkerze 6 in einer Situation einen Zündtest durchzuführen, in der es eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt, während die Hilfsleistungsversorgung 131 zwangsweise abgeschaltet wird. 9 stellt Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel während des Zündtests dar.
Beschreibungen von Betriebsvorgängen der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, die im Wesentlichen identisch zu jenen der Zündvorrichtung 4A in der zweiten Situation sind, sind weggelassen, und daher beschreibt das Folgende spezifische unterscheidende Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel.
Die Parameter, die bei (a) bis (k) von 9 dargestellt sind, sind gleich den jeweiligen Parametern, die bei den entsprechenden (a) bis (k) von 7 dargestellt sind.
Das zweite Vergleichsbeispiel hat das Bestimmungssignal JDG, das zwangsweise auf dem Aus-Pegel aufrechterhalten wird (siehe (e) von 9). Dies verhindert, dass das durch die Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 überwachte Resultat der Primärspannung V1 zu dem Entladungstreiber 34 zurückgekoppelt wird.
Die Öffnen- und Schließen-Betriebsvorgänge des Entladungsschalters 133 gemäß dem Zündsignal IGt bewirken, dass eine hohe Sekundärspannung V2 über der Sekundärspule 21 der Zündkerze 6 erzeugt wird. Die Sekundärspannung V2 wird an die Zündkerze 6 angelegt, sodass zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6 wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Bogenentladung erzeugt wird.
Das zweite Vergleichsbeispiel 2 ist konfiguriert, derart, dass die Hilfsleistungsversorgung 131 zwangsweise deaktiviert ist. Diese Konfiguration bewirkt eine starke Luftströmung in der Verbrennungskammer, um die Bogenentladung zu verlängern, wie es in 11B dargestellt ist. Die verlängerte Bogenentladung expandiert den Entladungsabstand relativ, was in einer Erhöhung der Sekundärspannung V2 resultiert. Die Erhöhung der Sekundärspannung V2 bewirkt, dass die Primärspannung V1 größer als die vorbestimmte Schwellenspannung Vref wird, was es schwierig macht, die Entladung bei der Zündkerze 6 aufrechtzuerhalten. Dies resultiert darin, dass die Bogenentladung gelöst wird und daher weggeblasen wird (siehe (j) und (k) von 9 und 11B).
Das Wegblasen hindert den Sekundärstrom I2 daran, sofort zu strömen. Dies sieht so aus, als ob die Unterbrechung der Versorgung des Sekundärstroms I2 durch ein Schalten stattfindet, sodass ein Pseudoentladen bei der Zündkerze 6 wieder gestartet wird.
Dies bewirkt, dass eine elektrische Energie, mit der die Zündkerze 6 versorgt wird, bei einem elektrischen Überschlag in dem Entladungsraum zwischen den Entladungselektroden der Zündkerze 6 verbraucht wird. Die elektrische Energie, mit der versorgt wird, trägt wenig bei zu dem Wachstum der Flamme. Dies bewirken, dass das Flammeninnerste FLK weggeblasen wird, was in einer Fehlzündung resultiert.
Die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert im Gegensatz dazu einen Leistungsverbrauch bei der Zündkerze 6 in der ersten Situation, in der es eine schwache Luftströmung in der Verbrennungskammer gibt, sodass eine Verbesserung eines energetischen Wirkungsgrads erreicht wird, und das Verschleißen der Entladungselektroden der Zündkerze 6 reduziert wird. Die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verhindert zusätzlich ein Wegblasen der Bogenentladung aufgrund der zylinderinternen Luftströmung, sodass eine stabile Zündung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer erreicht wird.
Die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat dementsprechend verglichen mit dem ersten und dem zweiten Vergleichsbeispiel überlegene Vorteile.
Drittes Ausführungsbeispiel
Das Folgende beschreibt unter Bezugnahme auf 12 und 13 eine schematische Struktur einer Zündvorrichtung 4B gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Es sei bemerkt, dass Beschreibungen von zwischen der Zündvorrichtung 4B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel und der Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlichen Teilen, denen dieselben Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder vereinfacht sind.
Die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt gemäß den Betriebsbedingungen der internen Verbrennungsmaschine 5 das Energieanlegezeitraumsignal IGw, das einen zeitlich geplanten Standardenergieanlegezeitraum TwP und einen Energieanlegezeitpunkt aufweist. Die Zündvorrichtung 4A vergleicht ferner das überwachte Resultat der tatsächlichen Primärspannung V1 mit der Schwellenspannung Vref. Die Zündvorrichtung 4A ist konfiguriert, um gemäß den Resultaten des Vergleichs und dem bestimmten Energieanlegezeitraumsignal IGw einen tatsächlichen Aktivierungszeitpunkt und einen tatsächlichen Aktivierungszeitraum der Hilfsleistungsversorgung 131, das heißt einen tatsächlichen Energieanlegezeitraum TwA und einen tatsächlichen Energieanlegezeitpunkt an die Zündspule 2, zu bestimmen. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verbesserung einer Zündung des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer, eine Leistungseinsparung der Zündvorrichtung 4A und eine Verbesserung der Haltbarkeit der Zündkerze 6.
Die Zündvorrichtung 4B gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz dazu konfiguriert, um einen tatsächlichen Aktivierungszeitpunkt und einen tatsächlichen Aktivierungszeitraum der Hilfsleistungsversorgung 131, das heißt einen tatsächlichen Energieanlegezeitraum TwA und einen tatsächlichen Energieanlegezeitpunkt an die Zündspule 2, zu bestimmen, ohne das Energieanlegezeitraumsignal IGw zu verwenden.
Bezug nehmend auf 12 ist genauer gesagt die Zündvorrichtung 4B konfiguriert, derart, dass die Verbindungsleitung zwischen der ECU 7 und dem Entladungstreiber 34 eliminiert ist. Die verbleibende Struktur der Zündvorrichtung 4B ist im Wesentlichen identisch zu der entsprechenden Struktur der Zündvorrichtung 4A.
Der Primärspannungsdetektor 61 der Primärspannungsüberwachungsvorrichtung 60 vergleicht insbesondere die Primärspannung V1 der Zündspule 4 mit der Schwellenspannung Vref. Der Hilfsbestimmer 62 bestimmt gemäß den verglichenen Resultaten, dass ein Anlegen einer elektrischen Energie von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 notwendig ist, wenn die Primärspannung V1 höher als die vorbestimmte Schwellenspannung Vref wird, sodass ein Bestimmungssignal JDG zu dem Entladungstreiber 34 ausgegeben wird. Zu dieser Zeit verwendet der Entladungstreiber 34 das Bestimmungssignal JDG direkt als ein Signal zum Bestimmen eines Aktivierungszeitpunkts und eines Aktivierungszeitraums des Entladungsschalters 33.
13 stellt Betriebsvorgänge der Zündvorrichtung 4B in der zweiten Situation dar. Es sei bemerkt, dass die Parameter, die bei den jeweiligen (a) und (c) bis (k) von 13 dargestellt sind, identisch zu den entsprechenden Parametern sind, die bei den jeweiligen (a) und (c) bis (k) von 7 dargestellt sind.
Eine Änderung von jedem der Parameter, die bei (a) und (c) bis (k) von 13 dargestellt sind, ist im Wesentlichen identisch zu einer Änderung eines entsprechenden der Parameter, die bei (a) und (c) bis (k) von 7 dargestellt sind. Die Zündvorrichtung 4B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist somit in der Lage, eine Zündsteuerung durchzuführen, die im Wesentlichen identisch zu der im Vorhergehenden erwähnten Zündsteuerung ist, die durch die Zündvorrichtung 4A gemäß die zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Dies ermöglicht, dass die Zündvorrichtung 4B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Vorteile erreicht, die im Wesentlichen identisch zu den Vorteilen sind, die durch die Zündvorrichtung 4A erreicht werden.
Es sei bemerkt, dass die Zündvorrichtung 4B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einen Energieanlegezeitpunkt und einen Energieanlegezeitraum von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2 unter Verwendung von lediglich dem Bestimmungssignal JDG bestimmt. Dies macht es notwendig, dass sich die Zündvorrichtung 4B dem Prellen von beispielsweise dem Entladungsschalter 33 widmet.
Die Zündvorrichtung 4A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt im Gegensatz dazu unter Verwendung der Kombination des Energieanlegezeitraumsignals IGw und des Bestimmungssignals JDG einen Energieanlegezeitpunkt und eine Energieanlegezeitraum von der Hilfsleistungsversorgung 131 an die Zündspule 2. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Einflusses des Prellens von beispielsweise dem Entladungsschalter 33, sodass ein stabileres Entzünden des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer erreicht wird.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorhergehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele können entsprechend innerhalb der vorliegenden Offenbarung modifiziert sein.
Wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Resultaten des Vergleichs zwischen der Sekundärspannung V2, die durch den Sekundärspannungsdetektor 36 gemessen wird, und einer Schwellenspannung Vref1 einen tatsächlichen Aktivierungszeitpunkt und einen tatsächlichen Aktivierungszeitraum der Hilfsleistungsversorgung 131, das heißt einen tatsächlichen Energieanlegezeitraum TwA und einen tatsächlichen Energieanlegezeitpunkt an die Zündspule 2, bestimmen. Ein Wandeln der Schwellenspannung Vref, die mit der Primärspannung V1 übereinstimmt, in eine Schwellenspannung, die mit der Sekundärspannung V2 übereinstimmt, ermöglicht, dass die Schwellenspannung Vref2 dieser Modifikation erhalten wird.
Es ist möglich, die Eigenschaften der Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels mit den Eigenschaften der Zündvorrichtung 4A des zweiten Ausführungsbeispiels zu kombinieren. 14 stellt eine schematische Struktur einer Zündvorrichtung 4C, die basierend auf der Kombination aufgebaut ist, dar.
Die Zündvorrichtung 4C, die in 14 dargestellt ist, weist genauer gesagt den Primärspannungsdetektor 61, der mit dem elektrischen Weg zwischen dem zweiten Ende der Primärspule 20 und dem Zündschalter verbunden ist, auf.
Die Zündvorrichtung 4C, die im Vorhergehenden konfiguriert ist, führt die erste Aufgabe eines Schaltens zwischen den Hilfsleistungsversorgungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die zweite Aufgabe eines Steuerns einer Aktivierung der Hilfsleistungsversorgungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus.
Die erste Aufgabe ist konfiguriert, um eine der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen, die tatsächlich die Primärspule 20 mit einer elektrischen Energie versorgt, zu der anderen derselben zu schalten. Die erste Aufgabe führt nach einem Bestimmen gemäß den verglichenen Resultaten zwischen der gemessenen Sekundärspannung V2 und der Schwellenspannung Vth, dass es schwierig ist, die Primärspule 20 durch entweder die erste oder die zweite Hilfsleistung mit einer elektrischen Energie kontinuierlich zu versorgen, das Schalten aus.
Die zweite Aufgabe ist konfiguriert, um einen tatsächlichen Aktivierungszeitpunkt und einen tatsächlichen Aktivierungszeitraum der Hilfsleistungsversorgung 131 gemäß den verglichenen Resultaten zwischen der überwachten Primärspannung V1 und der Schwellenspannung Vref zu bestimmen.
Die Zündvorrichtung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt gemäß den verglichenen Resultaten zwischen der gemessenen Sekundärspannung V2 und der Schwellenspannung Vth, ob es schwierig ist, die Primärspule 20 durch eine der ersten und zweiten Hilfsleistungen, durch die tatsächlich die Primärspule 20 mit einer elektrischen Energie versorgt wird, mit einer elektrischen Energie kontinuierlich zu versorgen. Die Zündvorrichtung 4 schaltet nach einem Bestimmen, dass es schwierig ist, die Primärspule 20 durch eine der ersten und zweiten Hilfsleistungen mit einer elektrischen Energie kontinuierlich zu versorgen, eine der ersten und zweiten Hilfsleistungsversorgungen zu der anderen derselben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Konfiguration begrenzt.
Der eine Leistungsversorgung auswählende Schalter 38 der Zündvorrichtung 4 des ersten Ausführungsbeispiels ist genauer gesagt konfiguriert, um die Verbindung mit dem Ausgangsanschluss desselben von dem ersten Eingangsanschluss S1 zu dem zweiten Eingangsanschluss S2 zu schalten, wenn das Schaltsignal SS zu demselben ausgegeben wird. Das Konzept dieser Konfiguration zielt darauf ab, den Pegel Vdc1 einer elektrischen Energie, die von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 an die Primärspule 20 anzulegen ist, zu dem Pegel Vdc2 zu schalten, der die Primärspannung V1 überschreitet. Das Konzept dieser Konfiguration führt dieses Schalten nach einem Bestimmen durch, dass das Schaltsignal SS zu dem Schalter 38 ausgegeben wird, das heißt, dass der Pegel Vdc1 der elektrischen Energie, die von der ersten Hilfsleistungsversorgung 131 an die Primärspule 20 anzulegen ist, niedriger als die Primärspannung V1 werden.
Die vorliegende Offenbarung ist somit nicht auf ein solches Schalten zwischen einer Mehrzahl von Hilfsleistungsversorgungen begrenzt und kann daher modifiziert sein, um dem Konzept zu genügen.

Claims

Zündvorrichtung (4, 4A, 4B) zum Zünden eines Kraftstoffs in einer Verbrennungskammer einer internen Verbrennungsmaschine (5) über eine Zündkerze (6) gemäß einer Gleichstromspannung, mit der von einer Gleichstromleistungsversorgung versorgt wird, mit: einer Zündspule (2), die eine Primärspule (20) und eine Sekundärspule (21) aufweist, wobei die Zündspule konfiguriert ist, um die Gleichstromspannung, die an die Primärspule (20) angelegt ist, zu verstärken, um eine Sekundärspannung über der Sekundärspule (21) zu erzeugen, und die Sekundärspannung an die Zündkerze (6) als eine elektrische Hauptenergie anzulegen, sodass eine Entladung in der Verbrennungskammer erzeugt wird; mindestens einer Hilfsleistungsversorgung (131, 231) zum Anlegen einer elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2); einem Spannungsdetektor (36, 61), der mindestens entweder eine Primärspannung, die über der Primärspule (20) erzeugt wird, oder die Sekundärspannung erfasst; und einem Anpasser (37, 38, 62, 33, 34), der gemäß mindestens entweder der Primärspannung oder der Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36, 61) erfasst wird, mindestens entweder einen Anlegezeitpunkt oder einen Anlegepegel der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2) anpasst, während die elektrische Hauptenergie durch die Zündspule (2) an die Zündkerze (6) angelegt wird, wobei der Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule (2) angelegt wird.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hilfsleistungsversorgung mindestens erste und zweite Hilfsleistungsversorgungen (131, 231) aufweist, die eine erste elektrische Hilfsenergie bzw. eine zweite elektrische Hilfsenergie als die elektrische Hilfsenergie ausgeben; und der Anpasser folgende Merkmale aufweist: einen Verbinder (38), der konfiguriert ist, um die erste Hilfsleistungsversorgung (131) mit der Zündspule (2) zu verbinden, um ansprechend auf einen Start eines Anlegens der Sekundärspannung an die Zündkerze (6) durch die Zündspule (2) die erste elektrische Hilfsenergie an die Zündspule (2) anzulegen; und einen Bestimmer (37), der konfiguriert ist, um die Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, mit einer ersten Schwellenspannung (Vth) zu vergleichen, und um gemäß dem Resultat des Vergleichs zu bestimmen, ob die erste Hilfsleistungsversorgung (131), die über den Verbinder (38) mit der Zündspule (2) verbunden ist, zu der zweiten Hilfsleistungsversorgung (231) zu schalten ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Bestimmer (37) konfiguriert ist, um zu erkennen, dass sich ein Pegel der ersten elektrischen Hilfsenergie, die von der ersten Hilfsleistungsversorgung ausgegeben wird, auf nahe zu der Primärspannung verringert, wenn als das Resultat des Vergleichs erhalten wird, dass die Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, höher als die erste Schwellenspannung (Vth) ist; und die erste Hilfsleistungsversorgung (131), die über den Verbinder (38) mit der Zündspule (2) verbunden ist, zu der zweiten Hilfsleistungsversorgung (231) zu schalten, sodass die zweite elektrische Hilfsenergie an die Zündspule (2) angelegt wird, wobei die zweite elektrische Hilfsenergie einen Pegel hat, der höher als ein tatsächlicher Pegel der ersten elektrischen Hilfsenergie ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Anpasser folgende Merkmale aufweist: einen Bestimmer (62), der konfiguriert ist, um mindestens entweder die Primärspannung oder die Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, mit einer zweiten Schwellenspannung (Vref, Vref2) zu vergleichen, und um gemäß dem Resultat des Vergleichs den Anlegezeitpunkt und den Anlegepegel der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2) zu bestimmen, wobei der Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule (2) angelegt wird.
Zündvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Bestimmer (62) konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass ein Anlegen der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2) nicht notwendig ist, wenn mindestens entweder die Primärspannung oder die Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, gleich der oder niedriger als die zweite Schwellenspannung (Vref, Vref2) ist; und zu bestimmen, dass ein Anlegen der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2) notwendig ist, wenn mindestens entweder die Primärspannung oder die Sekundärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, höher als die zweite Schwellenspannung (Vref, Vref2) ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Hilfsleistungsversorgung folgende Merkmale aufweist: eine Induktionsspule (132, 232), die mit der Gleichstromleistungsversorgung (1) verbunden ist; einen Schalter (133, 233) zum Öffnen oder Schließen eines elektrischen Wegs zwischen der Induktionsspule (132, 232) und der Gleichstromleistungsversorgung (1); einen Kondensator (135, 235), der mit der Induktionsspule verbunden ist; und einen Treiber (32), der konfiguriert ist, um den Schalter gemäß einem vorbestimmten Zyklus ein- oder auszuschalten, sodass der Kondensator über die Induktionsspule geladen wird.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Anpasser folgende Merkmale aufweist: einen Treiber (34) zum Treiben der mindestens einen der Hilfsleistungsversorgung (132, 231) basierend auf einem Energieanlegezeitraumsignal (IGw), das vorausgehend gemäß einer Betriebsbedingung der internen Verbrennungsmaschine (5) bestimmt wird, wobei das Energieanlegezeitraumsignal (IGw) einen zeitlich geplanten Anlegezeitpunkt und einen zeitlich geplanten Anlegezeitraum (Twp) der elektrischen Hilfsenergie aufweist; und einen Bestimmer (62), der konfiguriert ist, um die Primärspannung, die durch den Spannungsdetektor (36) erfasst wird, mit einer zweiten Schwellenspannung (Vref1) zu vergleichen, und basierend auf dem Resultat des Vergleichs und dem zeitlich geplanten Anlegezeitpunkt und dem zeitlich geplanten Anlegezeitraum (Twp) einen tatsächlichen Anlegezeitpunkt und einen tatsächlichen Anlegezeitraum (TwA) der elektrischen Hilfsenergie an die Zündspule (2) zu bestimmen, wobei der tatsächliche Anlegezeitpunkt umfasst, ob die elektrische Hilfsenergie an die Zündspule (2) angelegt wird.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Hilfsleistungsversorgung (131, 231) mit einem Niederspannungsseitenende der Primärspule (20) verbunden ist und die elektrische Hilfsenergie an die Primärspule (20) von dem Niederspannungsseitenende anlegt.