DE19643785A1 - Zündvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zündvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Zündvorrichtungen werden zum Zünden von Kraftstoff/-Luft-Ge­ mischen in Brennkraftmotoren verwendet. Kraftstoff/Luft-Ge­ mische, die ein stöchiometrisches Verhältnis aufweisen, beno­ tigen wenig Zündenergie und brennen sicher ab. Jedoch werden Brennkraftmaschinen zunehmend mit mageren Gemischen betrieben, wodurch der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß erheb­ lich gesenkt werden kann. Solche mageren Kraftstoff/Luft-Gemi­ sche benotigen höhere Zündenergien und einen länger andauernden Zündfunken, um ein sicheres Entzünden des Kraftstoff/Luft-Gemi­ sches sicherzustellen.

Ferner treten bei besonderen Anwendungen, wie z. B. bei Motoren für Motorboote spezielle Zündprobleme auf. So kann das Luft/-Kraft­ stoff-Gemisch aufgrund von Feuchtigkeitsanteilen nur schwer entzündbar sein, oder es sammeln sich in einem länger andauern­ den Leerlaufbetrieb Rußpartikel an, die die Zündung beeinträch­ tigen.

Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und im Startbetrieb treten bei Brennkraftmaschinen Zündprobleme auf.

Grundsätzlich sind zwei Arten von Zündvorrichtungen, nämlich induktive Zündvorrichtungen (Coil Ignition = CI) und kapazitive Zündvorrichtungen (Capacitive Discharge Ignition = CDI) bekannt. Kapazitive Zündvorrichtungen zeichnen sich durch eine hohe Zünd­ spannung und einem schnellen Zündspannungsanstieg aus, so daß auch bei nicht idealen Funkenstrecken ein Zündfunke erzeugt werden kann. Der intensive Zündfunke einer kapazitiven Zündvor­ richtung ist jedoch nur sehr kurz andauernd, so daß schwer ent­ flammbare Gemische oftmals nicht entzündet werden können.

Induktive Zündvorrichtungen erzeugen hingegen einen relativ lang andauernden Zündfunken, wobei jedoch die maximale Zündspannung wesentlich geringer als bei kapazitiven Zündvorrichtungen ist.

Aus der WO 93/04279 ist eine Zündvorrichtung bekannt, bei der zwei Energiequellen verwendet werden, um einen Zündfunken mit hoher Zündspannung zu erzeugen, der zugleich relativ lange an­ dauert. Hierbei wird zwischen dem eigentlichen Funken, zu dessen Erzeugung eine hohe Spannung benötigt wird, und dem sich daran anschließenden Lichtbogen unterschieden, der mit einer relativ geringen Spannung am Brennen gehalten wird.

Diese Zündvorrichtung weist einen an sich herkömmlichen Aufbau mit einem als erste Energiequelle bzw. Energiespeicher dienenden Primärkondensator auf, der in einem Primärkreis angeordnet ist. Der Primärkreis ist über einen Transformator an einen Sekundär­ kreis gekoppelt, in dem eine Zündkerze vorgesehen ist. Der Pri­ märkondensator wird mittels einer Stromquelle auf einen vorbe­ stimmten Spannungswert geladen und mittels einer Triggereinrich­ tung schlagartig entladen. Der Entladepuls wird über den Trans­ formator in den Sekundärkreis gekoppelt und bewirkt einen hohen Spannungspuls zur Erzeugung eines Funkens an der Zündkerze bzw. Funkenstrecke. Insoweit entspricht diese Zündvorrichtung einer herkömmlichen kapazitiven Zündvorrichtung.

Darüber hinaus ist im Sekundärkreis ein Sekundärkondensator als zweite Energiequelle in Reihe zur Zündkerze geschaltet. Dieser Sekundärkondensator wird über die gleiche Stromquelle wie der Primärkondensator oder über eine weitere Stromquelle geladen, wobei sich der Sekundärkondensator anschließend an den durch den Primärkondensator erzeugten Funken entlädt, da durch die Bildung eines Plasmas in der Funkenstrecke der Sekundärkreis geschlossen ist. Durch die zweite Energiequelle, dem Sekundärkondensator, wird der Lichtbogen am Brennen gehalten.

Ferner sind aus der US 4,083,347 und der US 4,506,650 weitere Zündvorrichtungen bekannt, die im Sekundärkreis zusätzliche elektronische Bauteile enthalten, um eine pulsförmige bzw. kapa­ zitive Zündung mit hoher Zündspannung über einen längeren Zeit­ raum aufrecht zu erhalten.

Das Einspeisen zusätzlicher Energie in den Sekundärkreis bzw. das Vorsehen von elektronischen Bauteilen, insbesondere Halblei­ terbauelemente ist im Sekundärkreis aufgrund der darin auftre­ tenden hohen Spannungen (< 3000 V) und hohen Strömen (< 250 mA) nicht oder nur mit außergewöhnlich hohem technischen Aufwand möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündvorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und dennoch einen idealen Zündpuls ermöglicht. Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zünden eines Kraftstoff/Luft-Gemi­ sches zu schaffen, das sowohl einen sicheren Zündvorgang gewähr­ leistet, als auch einfach ausführbar ist.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ist ähnlich den bekannten kapazitiven Zündvorrichtungen aus einem Primär- und einem Sekun­ därkreis ausgebildet, die über einen Transformator miteinander gekoppelt sind, wobei im Primärkreis ein Kondensator angeordnet ist. Der Kondensator kann zur Erzeugung eines Zündfunkens schlagartig entladen werden.

Erfindungsgemäß ist der Kondensator Bestandteil eines Schwing­ kreises, so daß die beim Erzeugen des Zündfunkens nicht ver­ brauchte Energie in den Kondensator wieder zurückgeladen wird. Zudem ist eine Einrichtung zum wiederholten Anregen des Schwing­ kreises vorgesehen, mit der der Kondensator vorzugsweise beim "Zurückladen" bzw. "Zurückschwingen" mit zusätzlicher Energie versorgt wird. Hierdurch wird der Schwingkreis nahe seiner Ei­ genfrequenz am Schwingen gehalten, so daß in den Sekundärkreis ein Wechselstrom eingespeist wird, der den Zündfunken als Licht­ bogen am Brennen erhält.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielhaft näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem schema­ tisch vereinfachten Schaltbild,

Fig. 2 bis 2h in einer schematisch vereinfachten Darstellung die Ladezustände im Schwingkreis,

Fig. 3 schematisch einen Zündvorgang anhand der Konden­ satorspannung, einem Steuersignal für einen Schalter und einer an der Zündkerze abgegriffenen Zündspannung.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist einen Primärkreis 1 und einen Sekundärkreis 2 auf.

Der Sekundärkreis 2 besteht im wesentlichen nur aus einer Zünd­ leitung 3, einer Zündkerze 4 und der Sekundärseite eines Trans­ formators 5 mit seiner Sekundärspule 6. Ferner sind übliche Entstörglieder (nicht dargestellt) im Sekundärkreis vorgesehen. In Fig. 1 ist mit Z4 ein komplexer Widerstand im Sekundärkreis 2 bezeichnet, der den Gesamtwiderstand aller Elemente im Sekun­ därkreis darstellt.

Der Primärkreis 1 ist mit dem Sekundärkreis 2 über den Trans­ formator 5 gekoppelt, der im Primärkreis eine Primärspule 7 und im Sekundärkreis die Sekundärspule 6 aufweist. Das Übertragungs­ verhältnis von Primär- zur Sekundärseite beträgt bspw. etwa 1 : 100, so daß die Spannung auf der Sekundärseite etwa hundert­ mal so groß wie die auf der Primärseite ist. Die Primärspule 7 ist Bestandteil eines Schwingkreises 8, in dem ein Kondensator 10 und ein Entladeschalter 11 angeordnet ist.

Der Schwingkreis 8 weist zwei Leitungsabschnitte 9a, 9b auf, die jeweils den Kondensator 10 mit der Primärspule 7 verbinden. Einer der beiden Leitungsabschnitte 9a ist über eine Versor­ gungsleitung 12 mit einem Anschluß einer Stromquelle 13 verbun­ den, so daß an den Leitungsabschnitt 9a eine Versorgungsspannung U_V anliegt. Der andere Leitungsabschnitt 9b ist über eine weitere Versorgungsleitung 14 mit dem anderen Anschluß der Stromquelle 13 verbunden, wobei in der Versorgungsleitung 14 ein Ladeschal­ ter 15 angeordnet ist. Die Versorgungsleitung 14 ist mit Masse verbunden. Parallel zum Ladeschalter 15 ist eine Diode D1 an­ geordnet, die den Leitungsabschnitt 9b mit Masse verbindet.

Die Entlade- und Ladeschalter 11, 15 werden von einer Steuer­ einrichtung 16 mittels Steuerspannungen U_St11, U_St15 betätigt, die nach Maßgabe eines Triggersignals und den in der Zündvorrichtung vorliegenden Spannungs- und/oder Stromzuständen die Entladung des Kondensators 10 und die Anregung des Schwingkreises 8 steu­ ert. Zur Erfassung der einzelnen Spannungs- und/oder Stromzu­ stände sind drei Meßwiderstände R1, R2 und R3 vorgesehen. Der Meßwiderstand R1 ist im Leitungsabschnitt 9b des Schwingkreises 8, und zwar im Bereich zwischen dem Kondensator 10 und der Ver­ bindungsstelle zur Versorgungsleitung 14 angeordnet. Der Meßwi­ derstand R2 ist in der Versorgungsleitung 14 und der Meßwider­ stand R3 in der Zündleitung 3 im Sekundärkreis 2 angeordnet.

Am Primärkreis 1 sind vier Meßleitungen 20, 21, 22, 23 zum Ab­ greifen der am Kondensator 10 und den Meßwiderständen R1 und R2 anliegenden Spannungen vorgesehen, die der Steuereinrichtung 16 zugeführt werden. Die Meßleitung 20 ist mit dem Schwingkreis 8 an der zur Spannungsversorgung gerichteten Seite des Kondensa­ tors 10 verbunden. Die Meßleitung 21 ist an den Schwingkreis 8 im Bereich zwischen dem Kondensator 10 und dem Meßwiderstand R1 und die Meßleitung 22 ist an den Leitungsabschnitt zwischen dem Meßwiderstand R1 und R2 angeschlossen. Die Meßleitung 23 ist an der mit Masse verbundenen Seite des Meßwiderstandes R2 ange­ schlossen. Die Meßleitung 24 ist mit dem Sekundärkreis 2 bzw. dessen Zündleitung 3 im Bereich zwischen der Sekundärspule 6 des Transformators 5 und dem Meßwiderstand R3 verbunden.

Zwischen den beiden Meßleitungen 20, 21, die beidseitig des Kondensators 10 angeordnet sind, wird die Kondensatorspannung U_cl abgegriffen, die ein Maß des aktuellen Ladezustandes des Kondensators 10 darstellt. Die an beiden Seiten des Meßwider­ standes R1 angeordneten Meßleitungen 21, 22 greifen die am Meß­ widerstand R1 anliegende Spannung U_R1 ab, die ein Maß für den im Schwingkreis 8 fließenden Strom I_P darstellt. Die an beiden Seiten des Meßwiderstandes R2 angeordneten Meßleitungen 22, 23 greifen die am Meßwiderstand R2 anliegende Spannung U_R2 ab, die ein Maß für den durch die Versorgungsleitung 14 fließenden Lade­ strom ist.

Die mit dem Sekundärkreis 2 verbundene Meßleitung 24 greift die am Meßwiderstand R3 gegenüber Masse anliegende Spannung U_R3 ab, die ein Maß für den im Sekundärkreis 2 fließenden Strom U_R3 dar­ stellt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Zünd­ vorrichtung anhand der Fig. 2a bis 2h erläutert.

Während eines zündungsfreien Zeitraumes wird der Kondensator 10 durch Schließen des Ladeschalters 15 mit einem Ladestrom I_L ge­ laden (Fig. 2a). Hierbei ist der Entladeschalter offen, so daß die Versorgungsspannung U_V unmittelbar am Kondensator 10 anliegt. In dem in den Fig. 2a bis 2h schematisch dargestellten Modell des Schwingkreises ist eine gegenüber Masse positive Versor­ gungsspannung U_V angegeben. Hat die Kondensatorspannung U_cl einen vorbestimmten Wert erreicht, wird der Ladeschalter 15 geöffnet (Fig. 2b). Der Kondensator 10 befindet sich somit in seinem Ladezustand.

Geht nun an der Steuereinrichtung 16 ein Triggersignal ein, das die Auslösung eines Zündfunkens anzeigt, wird der Entladeschal­ ter 11 geschlossen (Fig. 2c), so daß der Schwingkreis 8 ge­ schlossen wird und sich der Kondensator 10 entlädt. Falls der Ladeschalter 15 noch nicht geöffnet ist, wird auch dieser geöff­ net, selbst wenn die Kondensatorspannung noch nicht ihren vorbe­ stimmten Wert erreicht hat. Durch das entladen des Kondensators 10 wird ein durch die Primärspule 7 des Transformators fließen­ der Stromimpuls I_P erzeugt. In dem in Fig. 2c dargestellten Schwingkreis ist der Stromimpuls im Uhrzeigersinn gerichtet. Er wird durch den Transformator 5 auf die Sekundärseite übertragen, wobei die elektrische Spannung vervielfacht wird, so daß an der Zündkerze 4 bzw. der entsprechenden Funkenstrecke eine für die Zündung ausreichende Zündspannung anliegt.

Hierbei verbleibt jedoch aufgrund des in der Primärspule 7 auf­ gebauten Magnetfeldes eine Restenergie im Primärkreis 1 gespei­ chert. Durch den Abbau des Magnetfeldes (Fig. 2d) in der Primär­ spule 7, nachdem der Kondensator 10 entladen ist, wird der Kon­ densator entgegen der in den Fig. 2a, 2b gezeigten ursprüngli­ chen Polung wieder aufgeladen (Fig. 2d, 2e). Wenn das Magnetfeld In der Primärspule 7 abgebaut ist (Fig. 2e), schwingt die im Kondensator gespeicherte Ladung wieder "zurück" (Fig. 2f), wobei sich der Kondensator 10 entlädt und in der Primärspule 7 wieder einen Stromimpuls erzeugt. Dieser "zurückschwingende" Strom I_P fließt in dem in Fig. 2f gezeigten Schwingkreis im Gegenuhrzei­ gersinn, wobei der Stromimpuls I_P durch den Transformator 5 in den Sekundärkreis 2 übertragen wird und dort einen Spannungs­ impuls erzeugt. Hierbei wird wiederum Restenergie in der Primär­ spule 7 gespeichert, die nach dem Entladen des Kondensators 10 wieder abgebaut wird und den Kondensator wieder mit der ur­ sprünglichen Polung auflädt. Diese im Kondensator gespeicherte Energie bzw. elektrische Ladung ist aufgrund der in den Sekun­ därkreis 2 übertragenen Energie und wegen der elektrischen Wi­ derstände im Primärkreis 1 gegenüber der ursprünglich gespei­ cherten Energie stark reduziert.

Erfindungsgemäß wird deshalb der Ladeschalter 15 während des erneuten Aufladens des Kondensators durch den aufgrund des Ei­ genschwingverhaltens des Schwingkreises 8 zurückschwingenden Strompuls I_P kurzzeitig geschlossen, so daß der Kondensator 10 zusätzlich zu der "zurückschwingenden Ladung" von der Spannungs­ versorgung durch den Ladestrom I_L aufgeladen wird. Hierdurch wird das Ladungsniveau am Kondensator 10 angehoben bzw. die Spannung U_cl erhöht.

Diese zusätzliche Ladung des Kondensators 10 über die Spannungs­ versorgung erfolgt vorzugsweise dann, wenn sich die Stromrich­ tung bezüglich des ersten Entladevorganges (Fig. 2c, 2d) umkehrt (Fig. 2e, 2f). D.h., daß ab dem Zeitpunkt, b dem der Konden­ sator 10 seine maximale elektrische Ladung mit Gegenpolung ge­ genüber aber ursprünglichen bzw. der durch den Ladestrom erzeug­ ten Polung aufweist, der Kondensator 10 durch Schließen des Ladeschalters 15 von außerhalb des Schwingkreises 8 aufgeladen werden kann, wobei dieser zusätzliche Ladevorgang vorzugsweise spätestens dann beendet wird, wenn sich die Stromrichtung wieder umkehrt.

Diese zusätzliche Aufladung des Kondensators 10 kann bei jeder "Rückschwingung" erfolgen, so daß der Schwingkreis 8 kontinuier­ lich am Schwingen gehalten wird. Ein auf diese Art und Weise kontinuierlich schwingender Schwingkreis überträgt über den Transformator 5 kontinuierlich eine Wechselspannung, mit der ein an der Zündkerze 4 entzündeter Funke als Lichtbogen am Brennen gehalten wird.

Das zusätzliche Aufladen des Kondensators 10 während der "Rück­ schwingung" ist eine gezielte Anregung des Schwingkreises nahe seiner Eigenfrequenz. Die regelmäßige Anregung durch Schließen des Ladeschalters 15 bewirkt eine Änderung der Gesamtimpedanz des Schwingkreises, so daß sich die Eigenfrequenz dementspre­ chend verändert. Der Zeitpunkt der Anregung wird vorzugsweise anhand der aufgenommenen Kondensatorspannung U_cl bzw. der am Meßwiderstand R1 abgegriffenen Meßspannung U_R1 festgelegt. Weist die Kondensatorspannung U_cl eine zur ursprünglichen Polung umge­ kehrte Polung auf, und ist die am Meßwiderstand R1 abgegriffene Meßspannung U_R1 und damit der Strom im Schwingkreis gleich Null, so bedeutet dies, daß die "Rückschwingung" einsetzt und die Anregung des Schwingkreises durch Schließen des Ladeschalters 15 gestartet werden kann. Der zusätzliche Ladevorgang bzw. die Anregung des Schwingkreises wird zweckmäßigerweise spätestens dann beendet, wenn die Kondensatorspannung U_cl wieder die ur­ sprüngliche Polung aufweist und die am Meßwiderstand R1 abge­ griffene Spannung U_R1 gleich Null ist. Diese beiden Zeitpunkte (U_cl < 0 und U_R1 = 0; U_cl < 0 und U_R1 = 0) begrenzen das Zeitin­ tervall, währenddessen der Strom im Schwingkreis 8 entgegen der Richtung des ersten Entladevorganges gerichtet ist.

Eine Anregung des Schwingkreises kann auch zum Teil außerhalb dieses Zeitintervalls erfolgen, wobei hier jedoch der Wirkungs­ grad schlechter als bei einer vollständigen Anregung innerhalb dieses Zeitintervalls ist.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Zündvorgang anhand der Kon­ densatorspannung U_cl, der Steuerspannung U_St15 zum Betätigen des Ladeschalters 15 und einer an der Zündkerze abgegriffenen Zünd­ spannung U_I dargestellt, wobei die einzelnen Spannungen über die Zeit t aufgetragen sind. An der Zeitachse t sind markante Zeit­ punkte mit t₀, t₁, . . . gekennzeichnet.

Zum Zeitpunkt t₀ beträgt die Kondensatorspannung etwa 300 V. Am Zeitpunkt t₁ wird der Entladeschalter 11 geschlossen, so daß die Spannung U_cl am Kondensator abrupt abfällt und die Spannung an der Zündkerze 4 schlagartig bis zum Zeitpunkt t₂ ansteigt. Am Zeitpunkt t₂ entsteht an der Zündkerze ein Zündfunke, so daß an der Funkenstrecke ein Plasma aufgebaut wird und sich der Wider­ stand der Funkenstrecke schlagartig verringert. Hierdurch fällt die an der Zündkerze 4 anliegende Spannung U_I auf einen relativ geringen Wert ab. Mit dieser relativ geringen Spannung U_I brennt der Zündfunke als Lichtbogen weiter. Zum Zeitpunkt t₃ hat die Kondensatorspannung U_cl ihr Minimum (negatives Maximum) von etwa -100 V erreicht, so daß sich in diesem Zeitpunkt die Stromrich­ tung im Schwingkreis 8 umkehrt und die Kondensatorspannung U_cl wieder zunimmt. Der Zeitpunkt t₄ stellt den Nulldurchgang der Kondensatorspannung U_cl dar, d. h., daß die Kondensatorspannung U_cl zum Zeitpunkt t₄ gleich Null ist. Mit dem Nulldurchgang der Span­ nung U_cl wird der Ladeschalter 15 geschlossen, d. h. ein Span­ nungspuls der Steuerspannung U_St15 abgegeben, und die Anregung des Schwingkreises gestartet. Der Zeitpunkt zum Starten der Anregung des Schwingkreises bzw. zum Starten des zusätzlichen Ladevor­ ganges des Kondensators 10 kann auch früher gewählt werden, wobei er vorzugsweise nur bis zum Zeitpunkt t₃ vorgelegt wird, an dem sich die Stromrichtung im Schwingkreis umkehrt.

Zum Zeitpunkt t₅ erreicht die Kondensatorspannung U_cl ein Maxi­ mum. Die Stromrichtung im Schwingkreis 8 kehrt sich wieder um, so daß die Spannung U_cl am Kondensator wieder abfällt. Der Lade­ vorgang wird hier jedoch über den Zeitpunkt t₅ hinaus bis zu einem Zeitpunkt t₆ fortgesetzt, um im Schwingkreis 8 eine aus­ reichende Energiemenge einzubringen. Die Kondensatorspannung senkt sich bis zum nächsten Minimum bei t₇ ab, wobei beim darauf­ folgenden Nulldurchgang bei t₈ in zusätzlicher Ladevorgang gestartet wird. Dies kann grundsätzlich beliebig oft wiederholt werden, so daß der Zündfunke als Lichtbogen am Brennen gehalten wird. Die Spannung U_I an der Sekundärseite entspricht in ihrem Verlauf aufgrund des sich ändernden Plasmas und der Entstörglie­ der nicht exakt dem von der Primärseite in die Sekundärseite eingespeisten sinusformähnlichen Verlauf. Es ist jedoch eine etwa rechteckförmige Wechselspannung erkennbar, mit der der Lichtbogen am Brennen gehalten wird. An der Primärseite beträgt die Amplitude der durch die Anregung aufrecht erhaltenen Wech­ selspannung etwa 60-100 V. Sie beträgt etwa ein Viertel bis ein Drittel der ursprünglichen Ladespannung von 300 V.

Die Dauer der sich wiederholenden Pulse der Steuerspannung U_St15 bestimmt die zugeführte Energie. In einer einfachen Ausfüh­ rungsform ist die Pulsdauer auf einen vorbestimmten Wert einge­ stellt so daß die Pulse jeweils die gleiche Energiemenge auf­ weisen.

Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, den Strom I_S auf einen vorbestimmten Wert zu regeln. Hierzu wird das an der Meßleitung 24 abgegriffene Spannungssignal von der Steuereinrichtung 16 ausgewertet, das ein Maß für den Strom I_S im Sekundärkreis 3 ist. Ist das Spannungssignal größer als ein vorbestimmter Schwellen­ wert, so wird die Pulsdauer der Steuerspannung U_St15 verkürzt, wohingegen die Pulsdauer verlängert wird, wenn das gemessene Spannungssignal unter einem vorbestimmten Wert liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Bestimmung der Pulsdauer der in der Funkenstrecke eingebrachte Energieeintrag detektiert, indem beispielsweise die Spannung U_R3 und die beiden Spannungen U_cl und U_R1 abgegriffen werden. Die Summe der Spannun­ gen U_cl und U_R1 entspricht im wesentlichen der an der Primärspule 7 anliegenden Spannung. Zur Bestimmung der in der Funkenstrecke eingebrachten Energie wird die Summe der Spannungen U_cl und U_R1 mit dem Übertragungsfaktor des Transformators multipliziert, um so die an der Funkenstrecke anliegende Spannung abzuschätzen. Da somit die am Sekundärkreis 2 anliegende Spannung und der darin fließende Strom (entspricht U_R3) bekannt sind, kann die in die Funkenstrecke pro Puls eingebrachte Energie berechnet werden und die Pulsdauer in Abhängigkeit der eingebrachten Energie geregelt werden. Anstatt der Abschätzung der Spannung über die Spannung U_c1 und U_R1 kann die Spannung durch eine zusätzliche, an sich bekannte Meßspule gemessen werden, die zwischen der Primär- und der Sekundärspule 7, 6 angeordnet wird.

Die parallel zum Ladeschalter 15 angeordnete Diode D1 bewirkt, daß das Potential des Leitungsabschnittes 9b bezogen auf Masse nicht kleiner als etwa -1 Volt wird. Hierdurch wird sicherge­ stellt, daß sich am Leitungsabschnitt 9b kein größeres negatives Potential aufbaut und somit keine grobe Potentialdifferenz zwi­ schen der Versorgungsspannung U_V und dem Leitungsabschnitt 9b entsteht. Hierdurch wird die Realisierung des Entladeschalters 11 durch Halbleiterelemente erleichtert.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist gegenüber herkömm­ lichen Zündvorrichtungen wesentliche Vorteile auf:

• 1. Die Sekundärseite, an der die Hochspannung anliegt, ist sehr einfach, ohne aufwendige elektronische Bauteile ausge­ bildet.
• 2. Die Energieeinspeisung erfolgt mit hohem Wirkungsgrad, da sich die Energiezufuhr an der Eigenfrequenz des Schwing­ kreises orientiert.
• 3. Der Zündfunke kann als Lichtbogen theoretisch beliebig lange am Brennen gehalten werden.
• 4. Da die Anregung des Schwingkreises in Abhängigkeit von bestimmten gemessenen Größen, wie z. B. der Kondensatorspan­ nung U_cl und des Stromes im Schwingkreis erfolgt, stellt sich die erfindungsgemäße Zündvorrichtung automatisch auf sich ändernde Parameter ein, die die Eigenfrequenz des Schwingkreises beeinflussen. Solche Änderungen treten im wesentlichen durch eine Alterung der Bauteile im Sekundär­ kreis auf, die auf den Primärkreis rückwirken.
• 5. Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung stellt gegenüber herkömmlichen Zündvorrichtungen im wesentlichen nur eine Modifikation auf der Primärseite dar, die einfach und kostengünstig ausführbar und nachrüstbar ist.
• 6. Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung erlaubt die Überwa­ chung der an der Funkenstrecke abgegebenen Energie, so daß die Energiezufuhr exakt dosiert werden kann.
• 7. Für ein gut entzündbares Gemisch kann eine kurze Funken­ brenndauer gewählt werden, so daß der Zündfunk wie bei herkömmlichen kapazitiven Zündvorrichtungen alleine durch einen einzigen Spannungspuls erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch sehr vorteilhaft zum Zünden von Gasentladungslampen eingesetzt werden. Die Menge der zugeführten Zündenergie hat Einfluß auf die Lebensdauer einer solchen Gasentladungslampe. Wiederholte Fehlzündungen führen zu einer schnellen Alterung. Mit erfindungsgemäßen Zündvorrichtun­ gen wird auf einfache Art und Weise die Zündenergie auf einen minimalen zur Zündung notwendigen Bedarf geregelt, so daß die bekannten Nachteile herkömmlicher Zündvorrichtungen vermieden werden können.

Zudem kann mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung nicht nur das Zünden einer Gasentladungslampe verbessert werden, sondern es dann auch während des Brennens der Gasentladungslampe zuge­ führte Energie geregelt werden, so daß die Lampe beispielsweise temperaturunabhängig ein bestimmtes Lichtspektrum abstrahlt.

Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ohne zu­ sätzlichen Sensor eine Selbstdiagnose erfolgen.

Claims (18)

1. Elektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Brennkraftma­ schinen mit

• - einem Primärkreis (1) mit einem Kondensator (10),
• - einem Sekundärkreis (2), in dem eine Zündkerze (4) zum Zünden eines Kraftstoff/Luft-Gemisches angeordnet werden kann,
• - einer Ladeeinrichtung zum Laden des Kondensators (10) auf eine vorbestimmte Ladespannung,
• - einem Transformator (5) zum übertragen eines durch Ent­ laden des Kondensators (10) erzeugten elektrischen Zünd­ pulses vom Primärkreis (1) in den Sekundärkreis (2), dadurch gekennzeichnet,
  daß der Primärkreis (1) als elektrischer Schwingkreis 8) mit dem Kondensator (10) und einer Spule (7) ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß der Schwingkreis (8) wiederholt ange­ regt werden kann, um einen durch eine Kondensatorentladung entzündeten Zündfunken als Lichtbogen am Brennen zu erhal­ ten.

2. Elektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (5) eine Primärspule (7) und eine Sekundärspule (6) aufweist, wobei die Primärspule (7) die Spule des Schwingkreises (8) ist.

3. Elektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingkreis (8) ein Entladeschalter (11) angeordnet ist, der von der Steuereinrichtung betätigbar ist.

4. Elektrische Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (8) zwei Leitungsabschnitte (9a, 9b) aufweist, die jeweils die Spule (7) mit dem Kondensator (10) verbinden, wobei jeweils ein Leitungsabschnitt (9a, 9b) über eine Versorgungsleitung (12, 14) mit einem An­ schluß einer Spannungsversorgung (13) verbunden ist, wobei in einer der Versorgungsleitungen (12, 14) ein Ladeschalter (15) angeordnet ist, der von der Steuereinrichtung (16) betätigbar ist.

5. Elektrische Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Versorgungsleitungen (12, 14) ein Meßwi­ derstand (R2) angeordnet ist, wobei die am Meßwiderstand (R2) abfallende Spannung ein Maß des durch die Versorgungs­ leitungen (12, 14) fließenden Ladestroms (I_L) ist.

6. Elektrische Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingkreis (8) ein Meßwiderstand (R1) angeordnet ist, wobei die am Meßwiderstand (R1) abfallende Spannung ein Maß des im Schwingkreis (8) fließenden Stroms (I_P) darstellt.

7. Elektrische Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) mit Meßleitungen (20, 21) zum Abgreifen der am Kondensator (10) anliegenden Spannung (U_cl) verbunden ist.

8. Elektrische Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) mit Meßleitungen (22, 23) zum Abgreifen der an dem in der Versorgungsleitung (14) angeordneten Meßwiderstand (R2) abfallenden Spannung ver­ bunden ist.

9. Elektrische Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) mit Meßleitungen (21, 22) zum Abgreifen der an dem im Schwingkreis (8) angeordneten Meßwiderstand (R1) abfallenden Spannung verbunden ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zündvorrichtung einen als Schwingkreis mit einem Kondensator und einer Spule ausge­ bildeten Primärkreis aufweist, der mittels eines Transfor­ tors an einen Sekundärkreis gekoppelt ist, in dem eine eine Funkenstrecke darstellende Zündkerze angeordnet ist, wobei ein Zündfunke an der Zündkerze durch eine Entladung des Kondensators erzeugt wird und der Zündfunke als Licht­ bogen am Brennen gehalten wird, indem dem Schwingkreis wiederholt Energiepulse von außen zugeführt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwingkreis die Energiepulse in Form von Strompul­ sen von außen zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von außen zugeführten Strompulse den Kondensator aufladen, wobei die von außen zugeführten Strompulse in der gleichen Richtung wie der jeweils im Bereich des Kondensa­ tors im Schwingkreis aufgrund des Eigenschwingverhaltens des Schwingkreises fließende Strom gerichtet ist, so daß sich die von außen zugeführten Strompulse mit dem aufgrund des Eigenschwingverhaltens des Schwingkreises fließenden Stromes addieren.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr eines Strompulses in den Schwingkreis mit einer Umkehr der Stromrichtung im Schwingkreis gestartet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr eines Strompulses in den Schwingkreis späte­ stens mit einer Umkehr der Stromrichtung im Schwingkreis beendet wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Energiepulse bzw. die Zeitdauer, wäh­ renddessen nach einer Kondensatorentladung dem Schwingkreis Energiepulse zugeführt werden, auf einen vorbestimmten Wert beschränkt sind.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiepulse jeweils eine konstante Energiemenge aufweisen.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß der im Sekundärkreis fließende Strom I_S gemessen wird und nach Maßgabe des im Sekundärkreis fließenden Stroms I_S die Energiemenge der Energiepulse geregelt wird, so daß der effektive Strom im Sekundärkreis auf einem etwa konstanten wert gehalten wird.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Funkenstrecke eingebrachte Energiemenge ermittelt wird und daß nach Maßgabe der eingebrachten Ener­ giemenge die Energiemenge der Energiepulse geregelt wird.