DE19840765C2 - Verfahren und integrierte Zündeinheit für die Zündung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Integrierte Zündeinheit für die Zündung einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Bekannte Zündanlagen, die verbreitet in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, bestehen aus einer Zündspule, einem Zündverteiler und Zündkerzen. In der Zündspule wird eine Hochspannung erzeugt, die über den Zündverteiler den einzelnen Zündkerzen zugeführt wird. Die erzeugte Hochspannung liegt üblicherweise im Bereich von 20 kV bis 30 kV. Infolge der Hochspannung kommt es zu einem Spannungsüberschlag an den Elektroden der Zündkerze, wodurch das Brennstoff/Luft-Gemisch gezündet wird. Es ist dabei auch bekannt, anstelle eines rotierenden sogenannten Verteilerfingers in einem Zündverteiler eine elektronische Zündverteilung vorzusehen. Die Zündspule ist wegen der hohen Energie, die zum Zünden bereitgestellt werden muß, großvolumig und die Schaltungsanordnung muß ab dem Ausgang der Zündspule hochspannungsfest ausgelegt sein, um Spannungsüberschläge auf die Fahrzeugkarosserie zu vermeiden.

Aus der US-A1-5 113 839 ist ein Zündverfahren bekannt, bei dem eine Hochfrequenzzündung durch Anlegen einer Wechselspannung an die Zündkerzenelektroden ausgelöst wird. Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Netzteil für 200 V notwendig, und der Wirkungsgrad ist reduziert.

Aus der DE-A1-196 25 422 ist eine Hybridzündschaltung für einen Verbrennungsmotor bekannt, bei der der Zündfunkendurchbruch durch eine Kondensatorentladung erzeugt und das Brennen des Zündfunkens durch eine Wechselspannung in einem Durchflußwandler aufrechterhalten wird.

In der EP 0 482 127 B1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem die Spannung für den Spannungsüberschlag und die Brennphase über eine Resonanztransformation erzeugt wird. Das Problem ist, daß dieses Verfahren energiekonsumierend ist und die Zündkerze einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist.

Für die Verfahrensansprüche wird das Dokument US 5,179,928 als das der Erfindung am nächsten kommende angesehen. Die Anmelderin hat in Ihrer Beschreibungseinleitung bereits die EP 0482127 B1 behandelt. Beide Schriften sind aus der WO 91/00961 hervorgegangen.

Mit den Bezugsziffern aus US 5,179,928 ist bekannt:
Eine Schaltungsanordnung für die Zündung einer Brennkraftmaschine, bei der im Arbeitstakt eine Hochspannung (U_bo) an die Elektroden 10 einer Zündkerze angelegt ist, wobei Versor­ gungsmittel (1, 2, 3, 4, 17, 16, 11) für einen Spannungsüberschlag an den Elektroden der Zündkerze und für eine Brennphase vorgesehen sind, wobei die Versorgungsmittel zumindest zwei Schalter (5, 6) in einer Teilbrückenschaltung aufweisen und die Versorgungsmittel mit einer resonanten Transformationsschaltung (Lf, Cs) mit den Elektroden verbunden sind.

Hiervon unterscheidet sich die in den Ansprüchen 1 bis 5 beanspruchte Erfindung vor allen Dingen durch die Kategorie des unabhängigen Anspruchs und insbesondere durch die Tatsa­ che, daß das erfindungsgemäße Verfahren ein Selbstinduktionsverfahren ist. Die unterschiedliche Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich am besten anhand eines Vergleichs der erfindungsgemäßen Fig. 5 und der Fig. 2 aus US 5,179,928 verdeutlichen. Aus US 5,179,928 ist nämlich kein Selbstinduktionsverfahren bekannt, vielmehr wird in US 5,179,928 die erforderliche Durchbruchsspannung zur Erzielung eines Zünddurchbruchs mit­ tels resonanter Spannungs- und Leistungstransformation in mehreren Cyclen beginnend mit der Zeit t = 0 bis zur Zeit t = t0 aufgebaut. Hierzu muß der mode selector 13 zunächst den Be­ triebszustand der Zündkerze 10 ermitteln und anschließend mit einem Search Mode die aktuelle Resonanzfrequenz der Zündkerze feststellen. Ist die Resonanzfrequenz ermittelt, wird der Oszillator 11 ebenfalls auf diese Resonanzfrequenz eingestellt. Der Oszillator 11 steuert die Spannungsversorgung der Zündkerze. Wird die Spannungsversorgung der Zündkerze mit der Resonanzfrequenz der Zündkerze geschaltet, kann sich die Spannung an den Elektroden aufschaukeln, bis der Zündüberschlag erfolgt. Beim Zünddurchbruch fällt die Spannung an den Elektroden auf einen sehr viel niedrigeren Wert ab. Dies wird vom Mode Selector detektiert. Ein Signal an den Oszillator 11 sorgt dafür, daß die Schaltfrequenz zur Ansteuerung der Schalter 5 und 6 nun gegenüber der Resonanzfrequenz F₀ verstimmt wird auf den Wert Fe (siehe D1, Fig. 3), was bewirkt, daß nun weniger Leistung übertragen wird und die übertragenen Spannungen sich nicht mehr aufschaukeln wie im Falle der Resonanzkatastrophe. Die Zündung der Zünd­ kerze wird also durch Verstellen des Oszillators 11 bewirkt, derart das die Versorgungseinrichtungen mit der Resonanzfrequenz des Transformationsschaltkreises betrie­ ben werden; es zur Resonanzkatastrophe kommt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ist ein Selbstinduktionsverfahren und macht Ge­ brauch von der Lenzschen Regel. Hierzu ist an die Zündkerze im ungezündeten Zustand eine relative geringe Gleichspannung angelegt, die nicht geschaltet werden muß. Das heißt im Ruhezustand und für den Aufbau der Zündspannung wird keine Energie übertragen. Es muß also auch keine Energie von den Versorgungssystemen bereitgestellt werden (siehe ursprüng­ liche Beschreibung Seite 6, letzter Absatz). Die Zündkerze wird gezündet, indem die Versorgungsspannung hinreichend schnell von der Primärseite des Resonanztransformators getrennt wird. Hierdurch wird nach der Lenzschen Regel ein Spannungsimpuls induziert, der gegenüber der Versorgungsspannung deutlich überhöht ist und den Zündüberschlag der Zünd­ kerze bewirkt (Fig. 5, Phase b und c).

Für den Vorrichtungsanspruch 6 wird als nächstkommender Stand der Technik das Dokument DE 197 23 784 C2 der Anmelderin angesehen. Hiervon unterscheidet sich der neu eingereichte Anspruch 6, durch die konkrete Ausgestaltung des Transformators innerhalb der Zündeinheit selbst. Der neu eingereichte Anspruch 6 ist auch erfinderisch, denn in dem bisher bekannten Stand der Technik wurde die Möglichkeit den Transformator in die Zündkerze zu integrieren stets nur als Möglichkeit erwähnt. Der Fachmann hatte daher zwar Anregung sich mit dieser Aufgabe zu befassen, er hatte jedoch keine Anregungen bekommen, wie er diese Aufgabe in einer konkreten Ausführungsform lösen könnte, nämlich durch die kennzeichnenden Merkmale des nunmehr eingereichten Anspruchs 6.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Integrierte Zündeinheit anzugeben, mit der eine Zündanlage der voranstehend beschriebenen Art verbessert werden kann, um diese besonders kompakt und energiesparend auszubilden, und mit der Zündkerzen verschleißarm betrieben werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin,
daß die Zuführung von elektrischer Energie zur Auslösung eines Spannungsüberschlags an den Elektroden der Zündkerze mit einem Selbstinduktionsverfahren erfolgt, wobei die Zündkerze durch einen Transformator mit Spannung versorgt wird, wobei ein Stromfluß durch die Primärseite des Transformators durch Aufbau eines magnetischen Feldes im Transformator die zur Zündung notwendige Energie liefert,
und wobei der die Zündung bewirkende Spannungsüberschlag durch eine sprungartige Verrin­ gerung des Stromflusses durch die Primärseite des Transformators hervorgerufen wird, und daß die Aufrechterhaltung der Brennphase mittels resonanter Spannungstransformation erfolgt, wobei eine Resonanzfrequenz durch induktive und kapazitive Elemente auf der Sekundärseite eines Transformators bestimmt wird, und der energiekonsumierende Aufbau einer Zünd­ spannung vor der Zündung vermieden wird.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zur Selbstinduktion und zur Aufrechterhaltung der Brennphase derselbe Transformator verwendet.

Günstig ist, die Zündkerze in der Brennphase mit hochfrequenter Wechselspannung zu versorgen. Bevorzugt wird die Zündkerze in der Brennphase mit elektrischer Leistung einer Frequenz von größer als 100 kHz versorgt. In einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird die Zündkerze in der Brennphase mit elektrischer Leistung einer Frequenz im Bereich von 1 MHz bis zu einigen hundert MHz versorgt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird die Zündkerze in der Brennphase mit hochfrequenter Wechselspannung versorgt, der eine Gleichspannung oder eine niederfrequente Wechselspannung überlagert ist.

Eine erfindungsgemäße Integrierte Zündeinheit für die Zündung einer Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator und die integrierte Schaltung Teil einer resonanten Transformationsschaltung sind und daß der Transformator im Inneren der Zündeinheit angeordnet ist und aus zwei Spulen, welche koaxial übereinander gewickelt sind, besteht.

Im folgenden sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Zündeinheit,

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer weiteren Schaltung für eine erfindungsgemäße Zündeinheit,

Fig. 3 eine Prinzipskizze einer weiteren Schaltung für eine erfindungsgemäße Zündeinheit,

Fig. 4 eine weitere Prinzipskizze einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Zündeinheit mit einer zusätzlichen Gleichspannungsquelle,

Fig. 5 den Verlauf der Zündspannung der Zündeinheit mit einer Selbstinduktionsphase, einer Durchbruchsphase und einer Brennphase, und

Fig. 6 Details einer Zündeinheit gemäß der Erfindung.

Im beanspruchten Verfahren wird der Spannungsüberschlag bei der Bildung des Zündfunkens durch Selbstinduktion erzeugt, indem an einem Transformator, welcher zur Spannungsversorgung einer sekundärseitig angeordneten Zündkerze vorgesehen ist, primärseitig der Stromfluß sprungartig verringert wird, insbesondere durch Öffnen eines Schalters unterbrochen. Durch die sprungartige Stromabnahme wird in der Primärspule gemäß der Lenzschen Regel ein Spannungsanstieg proportional zur zeitlichen Änderung des Stromes induziert, der entsprechend auch in die Sekundärspule des Transformators übertragen wird. Die Spulen des Transformators ersetzen dabei die übliche Zündspule. Die Zündkerze zündet, wenn die sekundärseitige Spannung ausreicht, um ein Plasma zwischen den Elektroden der Zündkerze zu zünden.

Die Brennphase des Zündfunkens wird dagegen durch eine resonante Spannungstransformation aufrechterhalten. Im Vergleich zu einem Verfahren mit einer nur durch Selbstinduktion unterstützten Brennphase ist der Energieinhalt der Spulen deutlich geringer, da nur eine relativ kleine Energiemenge für den Spannungsüberschlag von der Spule aufgebracht werden muß, aber nicht die größere Energiemenge zum Aufrechterhalten der Brennphase.

Daher kann die Baugröße der Spulen des Transformators verglichen mit einer konventionellen Zündspule, bei der Zünd- und Brennphase aus dem Energieinhalt der Spule unterstützt werden müssen, verringert werden. Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu einem Verfahren, welches sowohl Zünd- als auch Brennphase mit resonanter Spannungstransformation unterstützt, liegt im deutlich geringeren Energieverbrauch und in der geringeren Baugröße der Spulen des Transformators, die einen vergleichsweise geringen Energieinhalt in der Brennphase bereitstellen muß. Insbesondere wird der durch Resonanztransformation grundsätzlich energiekonsumierende Aufbau der Zündspannung vor der Zündung vermieden.

Weiterhin werden hohe Hochfrequenz-Spannungen vermieden, so daß elektronische Bauelemente in der Anordnung insgesamt weniger belastet werden. Dabei erweist sich gerade die erfindungsgemäße Kombination der Selbstinduktion zur Erzeugung des Zündfunkens mit einer resonanten Spannungstransformation zur Unterhaltung der Brennphase als besonders vorteilhaft, weil zusätzlich eine sehr kompakte Bauweise der Anordnung und eine Integration der Anordnung in eine Zündeinheit mit geringen Abmessungen möglich ist.

In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze einer Schaltung für eine erfindungsgemäßen Zündeinheit dargestellt. Elektroden 8.1 und 8.2 symbolisieren eine Zündkerze 8, welche eine parasitäre Kapazität 7 aufweist. Zwischen den Elektroden 8.1, 8.2 ist die Sekundärseite eines Transformators 6 geschaltet. Besonders vorteilhaft ist, zur Erzeugung der Selbstinduktionsspannung und zur Erzeugung der resonanten Spannungstransformation einen gemeinsamen Transformator 6 vorzusehen. Zur Diskussion der Resonanztransformation wird vereinfachend nur die Sekundärseite des Transformators betrachtet, welche dann durch ihre Streuinduktivität L_S und ihre Hauptinduktivität L_H dargestellt werden kann. Ein Einfluß des Übersetzungsverhältnisses ü wird vernachlässigt, wobei der Übertrager des Transformators als verlustarmer Übertrager angesehen wird.

Der Transformator 6 weist sekundärseitig eine Streuinduktivität L_S in Serie mit der parasitären Kapazität 7 der Zündkerze 8 auf. Die Hauptinduktivität L_H des Transformators 6 liegt parallel zur Reihenschaltung aus Kapazität 7 und Streuinduktivität L_S.

Gemäß der Erfindung bildet die Streuinduktivität L_S zusammen mit der parasitären Zündkerzenkapazität 7 im wesentlichen eine Reihenresonanzschaltung der resonanten Spannungstransformation, während ein anderer Teil des Transformators 6 mit der Hauptinduktivität L_H parallel zur Reihenresonanzschaltung aus L_S und Kapazität 7 liegt und zur Spannungstransformation bei der Selbstinduktion eingesetzt wird.

Liegt kurzzeitig eine Eingangsspannung U_BR, insbesondere mit einer der Bordnetzspannung U_B entsprechenden Amplitude, an der Primärseite des Transformators 6 an, und ist das Übertragungsverhältnis des Transformators 6 durch ü gegeben, so ist der Spannungsabfall ΔU über der Sekundärseite des Transformators ü.U_BR.

Auf der Primärseite des Transformators 6 ist an den Anschlüssen A und B der Ausgang einer Brückenschaltung mit 4 Schaltern 1, 2, 3, 4, insbesondere Halbleiterschaltern, angeordnet. Die Schalter 1, 2, 3, 4 werden mit einer nicht näher dargestellten üblichen Ansteuerschaltung 5 angesteuert. An der Eingangsseite der Brückenschaltung liegt die Versorgungsspannung U_B an. Zum Aufbau des Magnetfeldes in der Spule des Transformators 6 werden jeweils ein Paar der Schalter 1 und 4 oder 2 und 3 geschlossen. Zum Auslösen des Zündfunkens wird mindestens einer der Schalter 1, 2, 3, 4 geöffnet und der Stromfluß durch die Primärspule sprungartig reduziert, bzw. unterbrochen. Die Spannung an der Primärspule erhöht sich in der eingangs beschriebenen Weise bis zum Zünden des Plasmas zwischen den Elektroden 8.1, 8.2 der Zündkerze 8.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Anordnung mit zwei Schaltern 1, 2 und zwei in Serie geschalteten Spannungsquellen U1, U2 dargestellt, wobei der Transformator 6 zwischen den Mittenabgriff zwischen den in Serie geschalteten Schaltern und den Mittenabgriff zwischen den beiden Spannungsquellen U1 und U2 geschaltet ist. Durch abwechselndes Öffnen bzw. Schließen der Schalter 1 und 2 wird der Transformator 6 mit einer Wechselspannung versorgt. Die Anordnung der Zündkerze 8 mit ihren Elektroden 8.1, 8.2 und ihrer parasitären Kapazität 7 und die Steuerlogik 5 entspricht der in Fig. 1 und ist nicht weiter dargestellt.

In Fig. 3 ist eine weitere bevorzugte Anordnung einer Gegentaktschaltung mit zwei Schaltern 1, 2 und einer Spannungsquelle U3 dargestellt. Die Spannungsquelle U3 ist mit einem Mittenabgriff des Transformators 6 verbunden, welcher demnach zwei primärseitige Teilspulen mit gegenläufigen Wicklungen aufweist. Bei wechselndem Öffnen bzw. Schließen der Schalter 1 und 2 wird der Transformator 6 primärseitig mit einer Wechselspannung U_BR versorgt.

Die Signalform von U_BR entspricht vorzugsweise einer Rechteckimpulsfolge mit einer Amplitude zwischen -U_B und +U_B und einer Frequenz, welche die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ist, der aus Elementen auf der Sekundärseite des Transformators 6 besteht, insbesondere der Streuinduktivität der Sekundärspule und der Kapazität zwischen den Elektroden 8.1 und 8.2. Der Schwingkreis weist eine Resonanzfrequenz auf.

Mit dieser Frequenz werden die Schalter 1 und 2 geöffnet bzw. geschlossen. Vorteilhafterweise wird ein Schalter genau dann betätigt, wenn der Betrag der Spannungsamplitude U_Z zwischen den Elektroden 8.1 und 8.2 maximal ist. In diesem Fall steigt der Maximalwert des Betrages mit steigender Spannungspulszahl an. Diese Überlegungen gelten entsprechend auch bei den anderen Ausführungsbeispielen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung, die nicht gesondert dargestellt ist, weist der Schwingkreis zwei Resonanzfrequenzen auf. Die Anordnung entspricht der in Fig. 3, jedoch ist nur ein einziger Schalter vorhanden, und die Primärspule weist nur eine Teilspule auf.

Im geschlossenen Zustand des Schalters auf der Primärseite des Transformators 6 wird der Sekundärseite eine Spannung U₂ aufgeprägt. Die Resonanzfrequenz entspricht der Resonanzfrequenz des Schwingkreises aus der Streuinduktivität L_S und der Kapazität 7 zwischen den Elektroden 8.1, 8.2. Wird der Schalter geöffnet, wird gemäß der Lenzschen Regel eine Selbstinduktionsspannung aufgebaut und in die Sekundärspule transformiert. In diesem Leerlauffall ist die Induktivität des Schwingkreises durch die Summe aus der Hauptinduktivität L_H und der Streuinduktivität L_S der Sekundärspule des Transformators 6 gebildet, so daß bei geöffnetem Schalter der Schwingkreis eine zweite, geringere Resonanzfrequenz aufweist. Vorzugsweise wird der Schalter wie im vorangehenden Beispiel jeweils im Betragsmaximum der Spannung U_Z betätigt, wobei die Signalform von U_Z asymmetrisch wird.

In Fig. 4 ist eine weitere bevorzugte Anordnung einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Zündeinheit dargestellt. Die Schalter der Anordnung können in Teil- oder Vollbrückenschaltungen entsprechend den Beispielen Fig. 1 bis 3 ausgebildet sein und sind nicht gesondert dargestellt. Eine Spannungsquelle liefert eine Spannung U_BR an einen Transformator 6. Die über der Hauptinduktivität L_H abfallende Spannung ist u₂ = U_BR.ü. Zusätzlich ist im Sekundärkreis des Transformators 6 eine weitere Spannungsquelle G implementiert. Vorzugsweise ist diese Spannungsquelle G eine Gleichspannungsquelle oder eine Spannungsquelle mit niederfrequenter Spannung. Diese kann vorteilhaft für Ionenstrommessungen verwendet werden, mit denen vorzugsweise Zustandsgrößen des Motors bestimmbar sind.

In Fig. 5 ist ein Spannungs-Zeitdiagramm in der Selbstinduktionsphase, der Durchbruchphase und darauf folgender Brennphase gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Im Zeitraum a wird die Energie im Magnetfeld der primärseitigen Spule des Transformators für den Durchbruch bzw. Spannungsüberschlag zur Erzeugung des Zündfunkens aufgebaut. Die Ansteuereinheit 5 gibt in dieser Zeit Ansteuersignale aus, so daß Schalter 1 und 4 geschlossen und die Schalter 2 und 3 geöffnet sind. Während die Selbstinduktionsspannung in Phase b aufgebaut wird, fließt elektrische Ladung an die Elektroden.

Im Transformator 6 können Mittel zur Strom-, Spannungs- und/oder Magnetfeldmessung vorgesehen sein, die die Werte an die Ansteuereinheit 5 zurückmelden. Reicht die Spannung bzw. die Energie im Magnetfeld des Transformators 6 zur Zündung aus, so gibt die Ansteuereinheit 5 das Signal, mindestens einen der Schalter 1 oder 4 zu öffnen. Wegen der Lenzschen Regel führt dies zu einem Spannungsanstieg auf der Sekundärseite des Transformators. Diese Phase entspricht dem Zeitintervall b in Fig. 5. Die Spannung baut sich bis zum Durchbruch, bei dem zwischen den Elektroden 8.1 und 8.2 ein Plasma zündet, auf, wobei leicht Spannungswerte um 30 kV erreicht werden können. Etwaige überschüssige Energie aus dem Transformator kann den anfänglichen Brennvorgang zwischen den Elektroden 8.1, 8.2 kurzzeitig aufrechterhalten. Nach dem Zünden des Plasmas bricht die Spannung auf einen geringeren Wert zusammen und erreicht nur noch Spitzenwerte bis zu 500 bis 600 V. Die genauen Spannungswerte sind unter anderem abhängig vom genauen Aufbau der Zündkerze 8 und den Eigenschaften des die Elektroden 8.1, 8.2 umgebenden Gases. Der nachfolgende Brennvorgang wird dann mittels resonanter Spannungstransformation aufrechterhalten. Dies entspricht Phase c in Fig. 5.

Zur Aufrechterhaltung der Brenndauer werden alternierend jeweils Schalter 1, 2, 3, 4 der Brückenschaltung so geöffnet und geschlossen, daß der Transformator 6 mit einer Wechselspannung oder Spannungspulsen einer Frequenz von bevorzugt mehr als 100 kHz, besonders bevorzugt von mehr als 1 MHz, versorgt wird. In diesem Fall ist eine starke magnetische Kopplung zwischen Primärseite und Sekundärseite des Transformators vorteilhaft. Ist die magnetische Kopplung zwischen Primärseite und Sekundärseite des Transformators schwach, ist die Beaufschlagung mit kleineren Frequenzen als 100 kHz zweckmäßig.

Der Gasdurchbruch kann vorzugsweise durch die Analyse der Wechselspannung in Bezug auf den Wechselstrom in der Phase c und/oder den Spannungszusammenbruch und/oder durch optische Erkennung des Plasmas detektiert werden. Ein entsprechendes Signal eines Nachweismittels der Zündung kann an die Ansteuerelektronik 5 weitergeleitet werden.

Im einfachsten Fall wird der Resonanzkreis für die Resonanztransformation durch die Streuinduktivität L_S des Transformators 6 und die parasitäre Kapazität 7 der Zündkerze 8 gebildet. Es kann jedoch auch eine separate resonante Transformationsschaltung mit Kondensator und Induktivität vorgesehen sein, wobei bevorzugt jede Zündkerze 8 eine solche Schaltung aufweist.

Falls der Generator eine ausreichend hohe Eingangsspannung, z. B. einige hundert Volt, liefert, kann eine Spule statt einem Transformator 6 verwendet werden.

Der Transformator 6 kann, da der nur zur Zündung notwendige Energieinhalt kleiner ist als der Energieinhalt, der zur Zündung und Aufrechterhaltung der Brennphase notwendig wäre, relativ klein ausgelegt werden, so daß dieser in eine Zündeinheit integriert werden kann. Jede Zündkerze 8 weist dann automatisch eine separate resonante Transformationsschaltung auf.

Es ist auch möglich, die Ansteuerelektronik 5 mit der Zündkerze 8 und dem Transformator 6 in einer Zündeinheit in einem Bauteil zusammenzufassen. Diese besonders platzsparende Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Der Transformator 6 ist im Innern einer Zündeinheit 8' angeordnet und besteht aus zwei Spulen, welche koaxial übereinander gewickelt sind. Über einen Stecker 9 wird die Zündeinheit 8' mit Spannung versorgt, welche von einem nicht dargestellten Energiespeicher oder einem Generator geliefert wird. Eingangsseitig ist der Transformator 6 mit einer integrierten Schaltung 10 verbunden, welche die Brückenschaltung mit Schaltern enthält und auch die Ansteuerelektronik 5 enthalten kann. Ausgangsseitig versorgt der Transformator 6 die Elektroden 8.1 und 8.2 der Zündeinheit 8'.

Besonders günstig ist, daß sich die Anordnung soweit minimieren läßt, daß sie in einen Zylinderkopf integrierbar ist.

Claims (6)

1. Verfahren für die Zündung einer Brennkraftmaschine, bei der im Arbeitstakt eine Hochspan­ nung an die Elektroden (8.1, 8.2) einer Zündkerze (8) angelegt wird, wobei die Hochspannung einen Spannungsüberschlag an den Elektroden (8.1, 8.2) der Zündkerze (8) bewirkt und auf den Spannungsüberschlag eine Brennphase aufrecht erhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführung von elektrischer Energie zur Auslösung eines Spannungsüberschlags an den Elektroden (8.1, 8.2) der Zündkerze (8) mit einem Selbstinduktionsverfahren erfolgt, wobei die Zündkerze (8) durch einen Transformator (6) mit Spannung versorgt wird, wobei ein Stromfluß durch die Primärseite des Transformators (6) durch Aufbau eines magnetischen Feldes im Transformator die zur Zündung notwendige Energie liefert,
und wobei der die Zündung bewirkende Spannungsüberschlag durch eine sprungartige Verrin­ gerung des Stromflusses durch die Primärseite des Transformators (6) hervorgerufen wird, und daß die Aufrechterhaltung der Brennphase mittels resonanter Spannungstransformation erfolgt, wobei eine Resonanzfrequenz durch induktive und kapazitive Elemente auf der Sekundärseite eines Transformators (6) bestimmt wird, und der energiekonsumierende Aufbau einer Zünd­ spannung vor der Zündung vermieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Selbstinduktion und zur resonanten Spannungstransformation ein einziger Transformator (6) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz mehr als 100 kHz beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz im Bereich von 1 MHz bis zu einigen hundert MHz liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (8) in der Brennphase mit hochfrequenter Wechselspannung versorgt wird, der eine Gleichspannung oder eine niederfrequente Wechselspannung, deren Frequenz höchstens 1/10 der hochfrequenten Wechselspannung beträgt, überlagert wird.

6. Integrierte Zündeinheit (8') für die Zündung einer Brennkraftmaschine
mit einer Zündkerze (8) und einem Transformator (6),
mit einer integrierten Schaltung (10) enthaltend eine Ansteuerelektronik (5) und mindestens zwei Schalter (1, 2) in einer Teilbrückenschaltung oder Gegentaktschaltung oder vier Schalter (1, 2, 3, 4) in einer Vollbrückenschaltung zur Versorgung der Elektroden (8.1, 8.2),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Transformator (6) und die integrierte Schaltung (10) Teil einer resonanten Transformationsschaltung sind
und daß der Transformator (6) im Innern der Zündeinheit (8') angeordnet ist und aus zwei Spulen, welche koaxial übereinander gewickelt sind, besteht.