DE4406830C2 - Schaltungsanordnung zum Steuern und Regeln der Zündenergie von Zündfunken bei Zündkerzen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Steuern und Regeln der Zündenergie von Zündfunken bei Zündkerzen von Brennkraftmaschinen

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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Steuern und Regeln der Primärspannung einer oder mehrerer Zündspulen bei Brennkraftmaschinen zur Zündfunkenbildung an Zündkerzen. Damit ist es möglich, bei einfachem Aufbau der Schaltungsanordnung zuverlässig die optimale Zündenergie zu liefern, wobei die Größe der Versorgungsspannung für die Zündspule in Abhängigkeit von der Führungsgröße geregelt wird.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung kann die optimale Zündenergie ohne Schließzeit- oder auch Schließwinkelsteuerungen bereitgestellt werden.
Ein einfacher nachträglicher Einbau ist mit geringem Verdrahtungsaufwand in bereits bestehende Zündanlagen kostengünstig möglich.
Bisherige Zündeinrichtungen arbeiten üblicherweise mit einer Primärspannung der Zündspule, die der Höhe der Batteriespannung entspricht.
Die in der Zündspule während der Aufladephase durch den Spulenstrom gespeicherte magnetische Energie, wird bei Unterbrechung des Primärspulenstromes als Zündenergie über die Sekundärspule (Hochspannungsseite der Zündspule) an die Zündkerzen zugeführt. Diese Zündenergie bildet an der Funkenstrecke der Zündkerze den sogenannten Zündfunken, der zur Entzündung des Gasgemisches nötig ist.
Die Zündspule wird nach Schließen der Primärstromkreises mit magnetischer Energie aufgeladen. Die in der Spule gespeicherte magnetische Energie läßt sich durch die Formel Wmagn. = I2 . L/2 beschreiben, wobei I der Primärspulenstrom im Abschaltzeitpunkt ist.
Der Stromanstieg des Primärstromes erfolgt mit guter Näherung einer e-Funktion, wobei die Zeitkonstante des Stromanstieges durch die Gesamtinduktivität L und den ohmschen Gesamtwiderstand R des Primärkreises festgelegt ist.
Die Einschaltdauer des Primärstromes wird durch die Einschaltzeit des Unterbrecherschalters bestimmt, welche umgekehrt proportional von der Motordrehzahl abhängt.
Bei kurzer Einschaltdauer (hoher Motordrehzahl) erreicht so der Primärstrom geringere Abschaltwerte, was einer geringeren gespeicherten magnetischen Energie Wmagn. entspricht.
Auch sind Zündeinrichtungen (z. B.: sogenannte Hochspannungskondensatorzündeinrichtungen HKZ) bekannt, die mit einer höheren Gleichspannung (z. B.: 400 VDC) betrieben werden. Weiter ist eine Hochenergie-Zündeinrichtung bekannt, bei der zur Zündspannung auf der Ausgangsseite eine Gleichspannung in Serie hinzugeschaltet wird (EP 0 156 917 B1).
In P2145285.7-13 ist eine Spulenzündanlage für eine Brennkraftmaschine genannt, bei der die Zündenergie über das Tastverhältnis auf der Primärseite der Zündspule gesteuert wird.
In DE 30 32 751 A1 ist ein Verfahren zur elektromechanischen Erzeugung einer drehzahlab­ hängigen Spannung bekannt, die zur Bordnetzspannung addiert wird und deren Summe die Versorgungsspannung der Zündspule ist.
In US 48 41 944 ist eine Hochspannungskondensatorzündanlage mit den bekannten Nachteilen einer sehr kurzen Zündfunkendauer genannt, bei der ein Kondensator auf eine konstante Hochspannung von 100 V bis 1000 V aufgeladen wird. Die gespeicherte Energie aus dem Kondensator bildet über die Zündspule die konstante, nicht verstellbare Zündenergie.
Bei US 34 52 731 geschieht die Steuerung der Zündenergie nur während der Anlaßphase der Brennkraftmaschine durch Addition einer gepulsten ungeregelten hohen Gleichspannung zur Batteriespannung, deren Summe die Versorgungsspannung der Zündspule ist.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 1. Hierbei wird die Versorgungsspannung Us der Zündspule über einen DC/DC-Converter (4) bereitgestellt. Die Höhe dieser Versorgungsspannung Us wird durch die Führungsgröße Uref bestimmt. Die Führungsgröße nimmt bei der Drehzahl n = 0 den Wert Uref0 an, wodurch sich beim Startvorgang des Motors eine Mindestversorgungsspannung Us0 für die Zündspule ergibt. Das aus der Drehzahl n über den Unterbrecher (oder Drehzahlgeber) gewonnene Steuersignal X wird einem Frequenz-/Spannungswandler (2) zugeführt, der die Frequenz f (Drehzahl n) in die Spannung U umsetzt. Die Signalspannung U kann hierbei einer linearen oder nichtlinearen Kennlinie folgen. Mit Hilfe des Addierers (3) wird aus den beiden Spannungen U und Uref0 die Führungsgröße Uref gewonnen.
Fig. 2 zeigt nach Anspruch 2 eine Schaltungsergänzung zu Anspruch 1, bei der die Führungsgröße Uref des DC/DC-Converters mit Hilfe einer Signalverarbeitungseinheit (9) aus den Signalgrößen Uref0, sowie U1 bis Un gewonnen wird.
Fig. 3 zeigt nach Anspruch 3 eine Schaltungsanordnung, bei der die Spulenversorgungsspannung Us auf einen vorgewählten Festwert eingestellt werden kann.
Hierbei wird die Spulenversorgungsspannung Us durch die Führungsgröße Uref vorgegeben, welche als Festwert Uref0 oder variabel über einen Sollwertgeber (10) manuell vorgegeben werden kann. Hierdurch wird eine ausreichende Zündspulenversorgungsspannung auch während des Startvorganges der Brennkraftmaschine trotz stark schwankender Bordnetzspannung erreicht.
Bezugszeichenliste zu Fig. 1:
1
: Unterbrecher (Steuerschalter), kann durch ein Steuersignal X angesteuert werden.
2
: Drehzahl (Frequenz)/Spannungswandler (z. B.: Drehzahlmesser-IC)
3
: Addierer (analog oder digital)
Eingangsgrößen:
1. - Summand = U
2. - Summand = Urefo
Urefo: konstanter Spannungswert, der die Mindestausgangsspannung
Uso des DC/DC-Wandlers festlegt.
Ausgangsgröße: Uref = U + Urefo
4
: geregelter DC/DC-Wandler, dem als die Führungsgröße (Sollwert) die Spannung Uref zugeführt wird. Die Ausgangsspannung Us wird durch die Führungsgröße Uref bestimmt.
5
: Zündspule(n)
6
: Zündkerze(n)
7
: Batterie (Akku)
8
: Zünd-Start-Schalter
Fig. 1a zeigt nach Anspruch 1 einen linearen Kurvenverlauf der Führungsgröße Uref in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n.
Fig. 2 zeigt nach Anspruch 2 eine Schaltungsergänzung zu Anspruch 1, bei der die Führungsgröße Uref des DC/DC-Converters mit Hilfe einer Signalverarbeitungseinheit (9) aus den Signalgrößen Uref0, sowie U1 bis Un gewonnen wird.
Fig. 3 zeigt nach Anspruch 3 eine Schaltungsanordnung, bei der die Spulenversorgungsspannung Us auf einen vorgewählten Festwert eingestellt werden kann.
Hierbei wird die Spulenversorgungsspannung Us durch die Führungsgröße Uref vorgegeben, welche als Festwert Uref0 oder variabel über einen Sollwertgeber (10) manuell vorgegeben werden kann. Hierdurch wird eine ausreichende Zündspulenversorgungsspannung auch während des Startvorganges der Brennkraftmaschine trotz stark schwankender Bordnetzspannung erreicht.
Bezugszeichenliste zu Fig. 3:
1
: Unterbrecher (Steuerschalter), kann durch ein Steuersignal X angesteuert werden
4
: Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) mit konstanter Ausgangsspannung US
5
: Zündspule(n)
6
: Zündkerze(n)
9
: Umschalter (Festwert oder variable Führungsgröße)
10
: Sollwertgeber (variable Führungsgröße)

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zum Steuern und Regeln der Zündenergie von Zündfunken bei Zündkerzen von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer von einer Batterie gespeisten und die Zündenergie den Zündkerzen zuführenden Zündspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (US) der mindestens einen Zündspule (5) von einem zwischen die Batterie (7) und die mindestens eine Zündspule (5) geschalteten Gleichspannungswandler (4) entsprechend der durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmten Größe eines dem Wandler (4) zugeführten und eine gesteuerte Wandlung der Batteriespannung (UB) bewirkenden Steuersignals (Uref) bereitgestellt wird und unter Führung durch das Steuersignal (Uref) oberhalb einer beim Startvorgang vorgegebenen Mindestversorgungsspannung (USO) bei sich ändernder Drehzahl der Brennkraftmaschine nach einer vorgegebenen Kennlinie linear oder nichtlinear verändert wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (US) in Abhängigkeit weiterer die Größe des Steuersignals (Uref) bestimmender Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine nach Kennlinien verändert wird, welche den einzelnen Zustandsgrößen jeweils zugeordnet sind, wobei diese Zustandsgrößen z. B. sein können: Motortemperatur, Ansauglufttemperatur, Gemischtemperatur, Abgaswerte, Gemischzustand, Luftmasse, Motorlast.
3. Schaltungsanordnung zum Steuern und Regeln der Zündenergie von Zündfunken bei Zündkerzen von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer von einer Batterie gespeisten und die Zündenergie den Zündkerzen zuführenden Zündspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (US) der mindestens einen Zündspule (5) von einem zwischen die Batterie (7) und die mindestens eine Zündspule (5) geschalteten Gleichspannungswandler (4) entsprechend der durch feste Vorgabe oder durch manuelle variable Vorwahl bestimmten Größe eines dem Wandler (4) zugeführten und eine gesteuerte Wandlung der Batteriespannung (UB) bewirkenden Steuersignals (Uref) bereitgestellt wird und unter Führung durch das Steuersignal (Uref) während der Anlaß- und Betriebsphase der Brennkraftmaschine unabhängig von der Größe der Batteriespannung (UB) konstant auf dem durch die Vorgabe oder Vorwahl bereitgestellten Wert gehalten wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3452731A (en) * 1967-10-16 1969-07-01 Mar Lin Safety Devices Inc Ignition control circuit and power supply therefor
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