EP0747595A2 - Device and method for detection of ignition - Google Patents

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EP0747595A2
EP0747595A2 EP96106063A EP96106063A EP0747595A2 EP 0747595 A2 EP0747595 A2 EP 0747595A2 EP 96106063 A EP96106063 A EP 96106063A EP 96106063 A EP96106063 A EP 96106063A EP 0747595 A2 EP0747595 A2 EP 0747595A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ignition
voltage
spark
pulse
wave
Prior art date
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Granted
Application number
EP96106063A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0747595A3 (en
EP0747595B1 (en
Inventor
Ekkehard Kollmann
Udo Mai
Roman Schichl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vogt Electronic AG
Original Assignee
Vogt Electronic AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0747595A2 publication Critical patent/EP0747595A2/en
Publication of EP0747595A3 publication Critical patent/EP0747595A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0747595B1 publication Critical patent/EP0747595B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for ignition detection according to the preamble of claim 1.
  • a pressure sensor can be installed inside the engine block. This is very time-consuming and expensive. In addition, the pressure sensor is then disadvantageously exposed to enormous thermal loads.
  • the angular velocity of the crankshaft is measured, which is higher when the combustion has taken place than when the combustion did not take place.
  • additional mechanical sensors are required for this, which must be extremely sensitive in order to be able to detect relatively small differences in speed.
  • Such sensors are also complex and expensive.
  • Another possibility of ignition detection is the measurement of the ion current.
  • the ion current which occurs due to the thermal ionization of the fuel mixture in the event of ignition, is measured.
  • This solution requires the use of diodes which are exposed to an enormous voltage during the ignition pulse. Such diodes are very expensive and sensitive.
  • an ignition detection in which two ignition sparks are generated within one working cycle of the internal combustion engine and the ignition voltage of the second ignition spark is compared with a predetermined threshold value. A The ignition of the fuel mixture is detected in that the ignition voltage is below this threshold value. If, on the other hand, the ignition voltage is above this threshold value, this is a criterion for the fuel mixture not igniting.
  • the measured ignition voltage is also dependent on external factors such as. B. Voltage drop at the distributor and electrode burn, depending. Such factors can slowly or z. B. suddenly change when replacing the spark plugs. If only a single threshold value is specified, these factors cannot be taken into account as a reliable decision criterion as to whether the fuel mixture ignited. Varying the threshold voltage depending on these factors would only be possible with great effort even with the use of an appropriate computer control.
  • the present invention has for its object to provide a method for ignition detection, which does not have the disadvantages mentioned above, and which in particular contains no mechanical components, which can be easily integrated into existing systems and works reliably.
  • the invention is based on igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber of a motor vehicle internal combustion engine by means of a first ignition spark and using at least one second ignition spark which is ignited within the same work cycle to demonstrate the ignition of the fuel mixture.
  • the alternating voltage for generating at least the second ignition spark but preferably also for generating the first ignition spark, provides one or more periods of two half-waves of different heights, the first half-wave having an amplitude between the maximum voltage required with ionization present between the Electrodes of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage in the absence of ionization and the second half-wave has an amplitude which is above the maximum necessary voltage.
  • it is determined whether or not the second ignition spark has formed during the first half-wave of the AC voltage.
  • the voltage of the first half-wave of the alternating voltage for generating the ignition spark or spark is preferably between 2 kV and 6 kV. According to the invention, the voltage of the second half-wave is greater than 30 kV and is preferably approximately 32 kV.
  • the first ignition pulse is generated from one or more periods (ignition part pulses) of the AC voltage, wherein the spark is formed during the second half-wave.
  • This first ignition pulse normally serves to ignite the fuel-air mixture.
  • a second ignition pulse is generated, which can also consist of several ignition part pulses. Now that there are ions generated by the flame between the electrodes of the spark plug, the low voltage of the first half-wave of the second ignition pulse can generate the ignition spark.
  • the time that elapses after the alternating voltage is switched on until the spark is formed can be used, for example, by measuring the current through the spark plugs to determine a statement about the ignition of the air-fuel mixture. If the ignition spark generated by the first ignition pulse has ignited, the ignition spark of the second ignition pulse occurs during the first half-wave. If the ignition from the first ignition pulse has failed to occur, the ignition spark only ignites during the second ignition pulse with the second half-wave, ie later than in the normal case. This is detected according to the invention.
  • the voltage required to generate the second spark is shifted downwards, that is to say less than 6 kV, for example.
  • the duration of the two half-waves can be changed with each other, which can be used to change the amplitude of the first half-wave.
  • a corresponding characteristic curve field stored in the control computer of the motor vehicle can, for example, control the Make the amplitude of the first half-wave.
  • the primary charging current of the ignition coil it turns out that the charging current is dependent on the primary inductance of the ignition coil as long as there is no ionization of the discharge gap. If, on the other hand, ionization is present, the effective primary inductance is reduced by connecting the leakage inductance in parallel. The current rise in the ignition coil is faster. This difference in the current increases, the z. B. can be determined by measuring the time from the start of the current flow until reaching a certain current amplitude, is also an evaluable measure of the ionization present between the electrodes.
  • Another development of the invention provides not only to generate two ignition pulses within one work cycle, but to divide each of these ignition pulses into at least two ignition part pulses.
  • Suitable ignition systems for this are e.g. B. high-frequency alternating current ignition systems that are able to generate several sparks very quickly in succession within a single work cycle.
  • the ignition part pulses of an ignition pulse are triggered so quickly in succession that the Ionization, caused by the respectively immediately preceding ignition part pulse and the partial spark that forms here, has only slightly reduced. If a spark is triggered due to the first ignition part pulse and the gas discharge has developed, a great difference can be determined between the ignition voltages of these two ignition part sparks. Such a difference does not appear if the first partial spark has not developed. In addition, a third case can occur.
  • This third case occurs when a fuel-air mixture in the combustion chamber has been ignited by the partial sparks of the first pulse. Now the ignition in the combustion chamber ensures that the discharge gap is ionized, which means that the first spark of the second spark occurs at a much lower ignition voltage than the first spark of the first spark. By evaluating the ignition voltages or charging currents of the partial sparks of the first and second sparks, it can thus be decided whether a non-ignition is due to a non-existent fuel / air mixture or the spark not being formed.
  • a corresponding signal is sent to a control unit as soon as no ignition of the air-fuel mixture has taken place.
  • the supply of the air-fuel mixture to the combustion chamber is prevented in order to avoid destruction of the catalytic converter.
  • the driver of the internal combustion engine is given an acoustic or optical signal that indicates the malfunction.
  • Figure 1 shows an embodiment of a circuit arrangement for an ignition output stage according to the invention.
  • the circuit arrangement has five terminals 1, 2, 3, 4 and 5. For example, 200V is present at terminal 1, 15V at terminal 2, a current control signal at terminal 3 and a switch-on signal at terminal 4.
  • Terminal 5 is connected to the reference potential.
  • a capacitor 6 is connected between the terminal 1 and the terminal 5, and a capacitor 7 is also connected between the terminal 2 and the terminal 5.
  • the series connection of a resistor 8 with a capacitor 9 is connected between the terminals 2 and 5, the resistor 8 is connected to terminal 2.
  • Terminal 2 is connected to terminal 4 via a further resistor 10.
  • Another capacitor 11 is connected between terminal 3 and terminal 5 for reference potential.
  • Terminal 3 is connected to the non-inverting input of a comparator 12, the inverting input of which is connected to the connection point of resistor 8 and capacitor 9 is.
  • the output of the comparator 12 is connected on the one hand to the terminal 4 and on the other hand to two base connections of two complementary transistors 14, 15 which are connected to one another by their emitter connections.
  • the collector of the npn transistor is connected to terminal 2 and the collector of the pnp transistor 15 is connected to terminal 5.
  • the connection point of the two emitter connections of these transistors 14, 15 is connected via a resistor 16 to the base connection of a power switching transistor 18.
  • the collector connection of this power transistor 18 is connected to the terminal 1 via the primary winding 19 of an ignition coil 20.
  • the emitter connection of the power transistor 18 is connected via a resistor 11 to the terminal 5 for reference potential.
  • a capacitor 23 is connected in parallel to the load path of the power transistor 18 and the resistor 11, as is a free-wheeling diode 24 which is connected to the primary winding 19 of the ignition coil 20 with its cathode connection.
  • connection point of the resistor 8 and the capacitor 9 is connected to the connection point of the power transistor 18 and the resistor 11 via a further resistor 13. This last-mentioned connection point is also connected via a resistor 17 to the base or the gate of the power transistor 18.
  • the ignition coil also has a secondary winding 21, at the two terminals of which the electrodes 25, 26 are connected.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 also has a clock generator.
  • This clock generator essentially consists of a clock generator module 28, the positive input of which is connected to the Q output.
  • the Q output is also connected via a diode 29 to the connection point of the Resistor 8 and the capacitor 9 in contact.
  • the cathode of the diode 29 is placed at this connection point.
  • the minus input of the clock generator component 28 is connected to the terminal 4, while the clock input is connected to the terminal 5 for reference potential via a capacitor 30.
  • Another resistor 31 is connected between the clock input of the clock generator component 28 and the terminal 2.
  • A is the switch-on signal for switching on the ignition output stage.
  • This switch-on signal is applied to terminal 4 of the ignition output stage and is a square-wave signal of a predetermined duration.
  • D denotes the gate or base voltage of the power switching transistor 18. This signal is a square wave voltage, the lengths of which depend on the current through the ignition coil.
  • C denotes the collector current, which is a triangular ramp signal. The slope of the ramp depends on the inductance of the ignition coil.
  • D denotes the collector voltage at the capacitor 23 of the ignition output stage of FIG. 1. The collector voltage is sinusoidal half-wave.
  • the signal curve E denotes the current flowing through this capacitor 23, F denotes the current through the free-wheeling diode 24.
  • FIG. 3 shows the typical signal profiles on the secondary side of the ignition output stage from FIG. 1.
  • the sinusoidal half-wave shape of the collector voltage is shown again using curve D.
  • G denotes the ideally transformed secondary voltage on the secondary side of the ignition output stage.
  • the dashed reference line which represents 0 volts, makes this clear Signal curve G through a range below 0 volts and a voltage range above 0 volts. The different hatched areas are the same size.
  • H is the secondary voltage with capacitance. In contrast to the signal curve G, this signal oscillates where the collector voltage shows a half wave.
  • the signal curve I shows the typical secondary voltage when the spark plug is connected to the secondary winding of the ignition coil.
  • FIG. 4 shows how the AC voltage for generating the ignition sparks is to be selected as an example in the present invention.
  • U1 2kV
  • U2 4kV
  • U3 6kV
  • U4 30kV
  • U5 32kV.
  • the sparks form in the ionized state of the gap between the electrodes. Ignition can be achieved in the non-ionized state between 6 kV and 30 kV, but the ignition is certainly achieved at a voltage of greater than 30 kV.
  • the alternating voltage for generating at least one second spark is chosen such that the first half-wave has an amplitude which is between the maximum voltage required with ionization present between the electrodes of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage in the absence of ionization.
  • the second. Half-wave is chosen so large that it is safely above the maximum necessary voltage that occurs between the electrodes of a spark plug of the ignition system when ionization is present. In the present case, the second half-wave must therefore be larger than U4.
  • the second half-wave is preferably chosen to be as large as U5.
  • first and the second ignition pulse are generated in the same way and therefore with the same AC voltage, it can be determined on the basis of the second ignition pulse whether the first ignition pulse caused ignition or not. If the ignition has taken place, the first half-wave of the second ignition pulse can generate an ignition spark. If there has been no ignition by the first ignition pulse, however, only the second half-wave of the second ignition pulse leads to ignition. This, of course, only if there is an air / fuel mixture in the combustion chamber.
  • the critical field strength required to form a gas discharge depends on the ions present in the combustion chamber and the external ionization present. With constant geometric dimensions and constant external influences, the formation of a gas discharge or a spark between two electrodes, e.g. B. the electrodes of a spark plug, necessary voltage also constant.
  • external ionization for. B. thermal ionization, as occurs when the fuel mixture ignites in the combustion chamber, ions are brought into the region of the electrodes, the ignition voltage required to generate a spark drops.
  • the first ignition pulse which ideally generates a spark, serves to ignite the air-fuel mixture.
  • a spark is also generated with the second ignition pulse. With the second ignition pulse, however, it is detected when exactly the spark is formed, that is to say during the first half-wave or the second half-wave.
  • a decision as to whether this ionization was caused by the first spark triggered by the first ignition pulse or by the ignition of the fuel mixture is not readily possible.
  • One way to safely decide this is to choose the length of time between the two ignition pulses so long that the ionization generated by the first spark is safely reduced. If the second voltage value is significantly lower than the first, this certainly indicates that the fuel mixture is on fire. Since the duration of this ionization depends on the high voltage applied itself and on the swirl conditions in the combustion chamber, a relatively long period of time may be necessary until the ionization has broken down. This can lead to time problems, in particular at high speeds, if the time period becomes longer than one work cycle time period, since then the second pulse can no longer be triggered during this one work cycle.
  • the duration of the two pulses is chosen to be so short that they are safely within one work cycle.
  • the duration can be constant or variable, e.g. B. depending on the speed.
  • the inventive method can also be used advantageously in ignition systems, for. B. use high-frequency alternating current ignition systems, in which several ignition pulses can be generated very quickly in succession within a working cycle. With these systems, as shown below, it is possible to make an additional distinction as to whether the fuel mixture is not ignited because no ignition spark was generated or because there is no fuel mixture in the combustion chamber.
  • the two ignition pulses mentioned above are generated as at least two ignition pulses each.
  • an ignition spark consists of only two partial sparks.
  • the time interval between these two partial sparks should be chosen to be so small that the ionization in the combustion chamber, which was caused by the partial spark, has decreased only insignificantly and the at least two partial sparks appear as a single spark.
  • a third case can occur here.
  • This third case occurs when a fuel-air mixture in the combustion chamber has been ignited by the first partial spark of a pulse.
  • the flame in the combustion chamber now ionizes the discharge gap, which means that the first partial spark of the second spark has a much lower ignition voltage than the first Partial spark of the first spark occurs.
  • pulses I1, I2 which are used within one work cycle AT of the internal combustion engine to generate ignition pulses.
  • each of these pulses I1, I2 consists of a single pulse I1A, I2A.
  • the rising edge of the first pulse I1A appears at time t1 and the rising edge of the second pulse I2A appears at time t2.
  • the two times t1, t2 lie within the working cycle AT.
  • the distance between the times t1, t2 is selected so that at the time t2 ionization within the combustion chamber due to sparking generated by the first pulse I1A has safely subsided.
  • 5b shows the ignition voltages U1A, U2A associated with the aforementioned ignition pulses I1A, I2A if no ignition has developed within the combustion chamber.
  • the amplitudes of the two ignition voltages U1A and U2A are the same or approximately the same size, since at the time of the occurrence of the second ignition pulse I2A there is no ionization within the Combustion chamber is more available.
  • the non-ignition can be due either to the fact that there is no fuel-air mixture within the combustion chamber or to the fact that the first pulse I1A did not lead to an ignition spark.
  • the ignition voltage U2A of the second ignition pulse I2A which is lower than the ignition voltage U1A of the first pulse I1A, can be clearly seen.
  • FIG. 5d shows the ignition voltages that arise when a spark has formed within the combustion chamber and a gas discharge occurs due to the first ignition part pulse I1A, but there is no fuel-air mixture within the combustion chamber. Inflammation cannot occur. Similar to FIG. 5b, this non-ignition is detected by the fact that the ignition voltage U2A is approximately the same size as the ignition voltage U1A. The fact that a spark has formed due to the first ignition pulse I1A can be seen from the significantly lower ignition voltages U1B and U2B compared to the ignition voltages U1A and U2A. This lower ignition voltage U1B or U2B stems from that caused by the sparking of the first ignition part pulse I1A or I2A conditional ionization within the combustion chamber.
  • this ionization can be detected using the lower ignition voltage U1B or U2B.
  • the lower ignition voltage can be detected by a steeper course of the collector current on the primary side of the ignition system.
  • the ignition voltages U1A, U1B and U2A and U2B are approximately the same size.
  • 5f shows the conditions when the ignition has taken place.
  • the ignition voltages U1B, U2A and U2B are significantly lower than the ignition voltage U1A.

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Abstract

Das Verfahren zur Zündungserkennung für eine Zündanlage einer Brennkraftmaschine, bei dem innerhalb eines Arbeitstaktes ein erster Zündimpuls zur Erzeugung eines ersten Zündfunkens und mindestens ein zweiter Zündimpuls zur Erzeugung eines zweiten Zündfunkens mittels Wechselspannung erzeugt wird, sieht vor, daß die Wechselspannung zum Erzeugen mindestens des zweiten Zündfunkens eine oder mehrere Perioden von unterschiedlich hohen Halbwellen aufweist. Die erste Halbwelle hat eine Amplitude, die zwischen der maximal notwendigen Spannung bei vorhandener Ionisierung zwischen den Elektroden einer Zündkerze der Zündanlage und der minimal notwendigen Spannung bei nicht vorhandener Ionisierung liegt. Die zweite Halbwelle hat eine Amplitude, die über der maximal notwendigen Spannung liegt. Als Kriterium für eine erfolgte Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird erfaßt, ob sich der zweite Zündfunke bei der ersten Halbwelle der Wechselspannung ausgebildet hat oder nicht. <IMAGE>The method for ignition detection for an ignition system of an internal combustion engine, in which a first ignition pulse for generating a first ignition spark and at least a second ignition pulse for generating a second ignition spark is generated by means of alternating voltage, provides that the alternating voltage for generating at least the second spark has one or more periods of differently high half-waves. The first half-wave has an amplitude that lies between the maximum necessary voltage if there is ionization between the electrodes of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage if ionization is not present. The second half wave has an amplitude that is above the maximum necessary voltage. As a criterion for the ignition of the air-fuel mixture, it is determined whether or not the second ignition spark has formed during the first half-wave of the AC voltage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zündungserkennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for ignition detection according to the preamble of claim 1.

Bei modernen Kraftfahrzeugen ist es aus Gründen des Umweltschutzes notwendig, die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Verbrennungsmotor zu erkennen und sofort Gegenmaßnahmen einzuleiten, sofern keine Zündung erfolgt. Werden nämlich keine Gegenmaßnahmen getroffen, kann das unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Katalysator gelangen und diesen zerstören. Es ist deshalb erforderlich, daß jeder Zündaussetzer erkannt wird.In modern motor vehicles, it is necessary for environmental reasons to recognize the ignition of the air-fuel mixture in the internal combustion engine and to take countermeasures immediately if no ignition takes place. If no countermeasures are taken, the unburned air-fuel mixture can get into the catalytic converter and destroy it. It is therefore necessary that every misfire be recognized.

Zur Erkennung der Zündung bzw. Zündaussetzer sind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt.Various devices and methods are already known for detecting the ignition or misfiring.

So ist es möglich, den Druckanstieg im Brennraum, der durch die Verbrennung des Kraftstoff-Gemisches erfolgt, zu messen. Hierfür kann ein Drucksensor innerhalb des Motorblocks angebracht werden. Dies ist sehr aufwendig und kostspielig. Außerdem ist der Drucksensor dann nachteiligerweise enormen thermischen Belastungen ausgesetzt.It is thus possible to measure the pressure increase in the combustion chamber, which is caused by the combustion of the fuel mixture. For this purpose, a pressure sensor can be installed inside the engine block. This is very time-consuming and expensive. In addition, the pressure sensor is then disadvantageously exposed to enormous thermal loads.

Verfahren zur Erzeugung zweier Zündimpulse innerhalb eines Arbeitstaktes zur Zündungs- bzw. Fehlzündungserkennung sind beispielsweise in DE 42 18 803 A1, EP 0 546 827 A2 und US 53 88 560 beschrieben. Während in DE 42 18 803 A1 die Amplitude des bei der zweiten Zündung entstehenden Funkenspannungs-Nadelimpulses ausgewertet wird, erfolgt in US 53 88 560 eine zeitliche Analyse des Abfalls der gemessenen Funkenspannung nach der zweiten Zündung. In EP 0 546 827 A2 wird eine entsprechende Analyse des Abfalls des entstehenden Ionenstromes durchgeführt.Methods for generating two ignition pulses within one work cycle for ignition or misfire detection are described, for example, in DE 42 18 803 A1, EP 0 546 827 A2 and US 53 88 560. While in DE 42 18 803 A1 the amplitude of the spark voltage needle pulse arising during the second ignition is evaluated, in US 53 88 560 there is a temporal analysis of the drop in the measured spark voltage after the second ignition. In EP 0 546 827 A2, a corresponding analysis of the drop in the resulting ion current is carried out.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle gemessen, die bei einer erfolgten Verbrennung höher als bei einer nicht erfolgten Verbrennung ist. Hierfür sind allerdings zusätzliche mechanische Sensoren notwendig, die äußerst empfindlich sein müssen, um verhältnismäßig geringe Geschwindigkeitsunterschiede erfassen zu können. Solche Sensoren sind ebenfalls aufwendig und kostspielig.In another known device, the angular velocity of the crankshaft is measured, which is higher when the combustion has taken place than when the combustion did not take place. However, additional mechanical sensors are required for this, which must be extremely sensitive in order to be able to detect relatively small differences in speed. Such sensors are also complex and expensive.

Eine weitere Möglichkeit der Zündungserkennung ist die Messung des Ionenstromes. Hierbei wird der Ionenstrom, der durch die thermische Ionisation des Kraftstoff-Gemisches bei einer Entflammung erfolgt, gemessen. Bei dieser Lösung müssen Dioden eingesetzt werden, die während des Zündimpulses einer enormen Spannung ausgesetzt sind. Solche Dioden sind sehr teuer und empfindlich.Another possibility of ignition detection is the measurement of the ion current. Here, the ion current, which occurs due to the thermal ionization of the fuel mixture in the event of ignition, is measured. This solution requires the use of diodes which are exposed to an enormous voltage during the ignition pulse. Such diodes are very expensive and sensitive.

Aus WO 92/20912 ist eine Zündungserkennung bekannt, bei der innerhalb eines Arbeitstaktes des Verbrennungsmotors zwei Zündfunken erzeugt werden und die Zündspannung des zweiten Zündfunkens mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird. Eine erfolgte Entflammung des Kraftstoff-Gemischs wird dadurch detektiert, daß die Zündspannung unterhalb dieses Schwellenwertes liegt. Liegt die Zündspannung dagegen über diesem Schwellenwert, so ist dies ein Kriterium für ein Nichtzünden des Kraftstoff-Gemisches.From WO 92/20912 an ignition detection is known, in which two ignition sparks are generated within one working cycle of the internal combustion engine and the ignition voltage of the second ignition spark is compared with a predetermined threshold value. A The ignition of the fuel mixture is detected in that the ignition voltage is below this threshold value. If, on the other hand, the ignition voltage is above this threshold value, this is a criterion for the fuel mixture not igniting.

Problematisch an diesem Verfahren ist, daß nur die Zündspannung des zweiten Zündfunkens gemessen wird. Hierdurch kann nicht unterschieden werden, ob die Verringerung der Zündspannung allein durch die Ionisation des ersten Funkens oder wirklich durch eine erfolgte Entflammung innerhalb des Brennraumes erfolgte. Außerdem kann bei diesem Verfahren nicht festgestellt werden, ob eine Entflammung nicht erfolgte, weil kein geeigneter Zündfunke erzeugt wurde, oder weil kein Kraftstoff-Gemisch für die Entflammung im Brennraum zur Verfügung stand.The problem with this method is that only the ignition voltage of the second spark is measured. This makes it impossible to distinguish whether the ignition voltage was reduced solely by the ionization of the first spark or really by the ignition within the combustion chamber. In addition, this method cannot be used to determine whether the ignition did not take place because no suitable ignition spark was generated or because no fuel mixture was available for the ignition in the combustion chamber.

Darüber hinaus ist die gemessene Zündspannung auch noch von äußeren Faktoren, wie z. B. Spannungsabfall am Zündverteiler und Elektrodenabbrand, abhängig. Solche Faktoren können sich im Laufe der Zeit langsam oder z. B. beim Austausch der Zündkerzen plötzlich verändern. Diese Faktoren können bei Vorgabe nur eines einzigen Schwellenwertes als sicheres Entscheidungskriterium, ob eine Entflammung des Kraftstoff-Gemisches erfolgte, nicht berücksichtigt werden. Die Schwellenspannung abhängig von diesen Faktoren zu variieren, wäre auch bei Einsatz einer entsprechenden Rechnersteuerung nur unter großem Aufwand möglich.In addition, the measured ignition voltage is also dependent on external factors such as. B. Voltage drop at the distributor and electrode burn, depending. Such factors can slowly or z. B. suddenly change when replacing the spark plugs. If only a single threshold value is specified, these factors cannot be taken into account as a reliable decision criterion as to whether the fuel mixture ignited. Varying the threshold voltage depending on these factors would only be possible with great effort even with the use of an appropriate computer control.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zündungserkennung anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, und die insbesondere keine mechanischen Komponenten enthält, die einfach in vorhandene Systeme integrierbar ist, und zuverlässig arbeitet.The present invention has for its object to provide a method for ignition detection, which does not have the disadvantages mentioned above, and which in particular contains no mechanical components, which can be easily integrated into existing systems and works reliably.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the features of claim 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht darauf, mittels eines ersten Zündfunkens das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors zu entflammen und mit mindestens einem zweiten Zündfunken, der innerhalb desselben Arbeitstaktes gezündet wird, die Entflammung des Kraftstoff-Gemisches nachzuweisen. Erfindungsgemäß sieht die Wechselspannung zum Erzeugen mindestens des zweiten Zündfunkens, vorzugsweise jedoch auch zum Erzeugen des ersten Zündfunkens, eine oder mehrere Perioden von zwei unterschiedlich hohen Halbwellen vor, wobei die erste Halbwelle eine Amplitude aufweist, die zwischen der maximal notwenigen Spannung bei vorhandener Ionisierung zwischen den Elektroden einer Zündkerze der Zündanlage und der minimal notwendigen Spannung bei nicht vorhandener Ionisierung liegt und die zweite Halbwelle eine Amplitude aufweist, welche über der maximal notwenigen Spannung liegt. Als Kriterium für eine erfolgte Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird erfaßt, ob sich der zweite Zündfunke bei der ersten Halbwelle der Wechselspannung ausgebildet hat oder nicht.The invention is based on igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber of a motor vehicle internal combustion engine by means of a first ignition spark and using at least one second ignition spark which is ignited within the same work cycle to demonstrate the ignition of the fuel mixture. According to the invention, the alternating voltage for generating at least the second ignition spark, but preferably also for generating the first ignition spark, provides one or more periods of two half-waves of different heights, the first half-wave having an amplitude between the maximum voltage required with ionization present between the Electrodes of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage in the absence of ionization and the second half-wave has an amplitude which is above the maximum necessary voltage. As a criterion for the ignition of the air-fuel mixture, it is determined whether or not the second ignition spark has formed during the first half-wave of the AC voltage.

Vorzugsweise liegt die Spannung der ersten Halbwelle der Wechselspannung zum Erzeugen des oder der Zündfunken zwischen 2kV und 6kV. Die Spannung der zweiten Halbwelle ist erfindungsgemäß größer als 30kV und beträgt vorzugsweise etwa 32kV.The voltage of the first half-wave of the alternating voltage for generating the ignition spark or spark is preferably between 2 kV and 6 kV. According to the invention, the voltage of the second half-wave is greater than 30 kV and is preferably approximately 32 kV.

Ist die Periodendauer der Wechselspannung deutlich kleiner als die Dauer des Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine, kann folgender Funktionsablauf erzeugt werden:
Der erste Zündimpuls wird aus einer oder mehreren Perioden (Zündteilimpulse) der Wechselspannung bestehend erzeugt, wobei die Ausbildung des Zündfunkens während der zweiten Halbwelle erfolgt. Dieser erste Zündimpuls dient normalerweise zur Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Nach einer bestimmten Zeit, wie bereits erwähnt, innerhalb des gleichen Arbeitstaktes, wird ein zweiter Zündimpuls erzeugt, der ebenfalls aus mehreren Zündteilimpulsen bestehen kann. Da sich jetzt durch die Flamme erzeugte Ionen zwischen den Elektroden der Zündkerze befinden, kann die niedrige Spannung der ersten Halbwelle des zweiten Zündimpulses den Zündfunken erzeugen. Die Zeit, die nach dem Einschalten der Wechselspannung bis zur Ausbildung des Funkens vergeht, kann zum Beispiel durch Messung des Stromes durch die Zündkerzen zur Ermittlung einer Aussage über die Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches dienen. Ist eine Entflammung durch den durch den ersten Zündimpuls erzeugten Zündfunken erfolgt, tritt der Zündfunke des zweiten Zündimpulses während der ersten Halbwelle auf. Ist die Entflammung durch den ersten Zündimpuls ausgeblieben, zündet der Zündfunken während des zweiten Zündimpulses erst mit der zweiten Halbwelle, also später als im Normalfall. Dies wird erfindungsgemäß detektiert.If the period of the AC voltage is significantly smaller than the duration of the work cycle of the internal combustion engine, the following functional sequence can be generated:
The first ignition pulse is generated from one or more periods (ignition part pulses) of the AC voltage, wherein the spark is formed during the second half-wave. This first ignition pulse normally serves to ignite the fuel-air mixture. After a certain time, as already mentioned, within the same work cycle, a second ignition pulse is generated, which can also consist of several ignition part pulses. Now that there are ions generated by the flame between the electrodes of the spark plug, the low voltage of the first half-wave of the second ignition pulse can generate the ignition spark. The time that elapses after the alternating voltage is switched on until the spark is formed can be used, for example, by measuring the current through the spark plugs to determine a statement about the ignition of the air-fuel mixture. If the ignition spark generated by the first ignition pulse has ignited, the ignition spark of the second ignition pulse occurs during the first half-wave. If the ignition from the first ignition pulse has failed to occur, the ignition spark only ignites during the second ignition pulse with the second half-wave, ie later than in the normal case. This is detected according to the invention.

Es kann der Fall eintreten, besonders bei hohen Drehzahlen, daß die Ionisierung, die durch den ersten Funken selbst erzeugt wurde, noch nicht vollständig abgebaut wurde. Das bedeutet, daß die zum Erzeugen des zweiten Funkens notwenige Spannung nach unten verschoben wird, also kleiner als beispielsweise 6kV wird. Um die Amplitude der ersten Halbwelle der Zündwechelspannung wieder in den optimalen Bereich, d. h. in die Mitte zwischen maximal notwendiger Spannung mit voller thermischer Ionisierung und minimal notweniger Spannung mit durch den ersten Funken verursachten Restionisierung zu bringen, kann z. B. die Dauer der beiden Halbwellen untereinander verändert werden, was zu einer Änderung der Amplitude der ersten Halbwelle ausgenutzt werden kann. Ein entsprechendes, im Steuerrechner des Kraftfahrzeuges abgelegtes Kennlinienfeld kann beispielsweise die Steuerung der Amplitude der ersten Halbwelle vornehmen.It can happen, especially at high speeds, that the ionization, which was generated by the first spark itself, has not yet been completely broken down. This means that the voltage required to generate the second spark is shifted downwards, that is to say less than 6 kV, for example. In order to bring the amplitude of the first half-wave of the ignition alternating voltage back into the optimal range, ie in the middle between the maximum necessary voltage with full thermal ionization and the minimum necessary voltage with restionization caused by the first spark. B. the duration of the two half-waves can be changed with each other, which can be used to change the amplitude of the first half-wave. A corresponding characteristic curve field stored in the control computer of the motor vehicle can, for example, control the Make the amplitude of the first half-wave.

Obwohl es grundsätzlich ausreicht, die Zündspannung der beiden Zündimpulse zu messen, ist es ebenso möglich, nicht die Hochspannung selbst, sondern einen ihr proportionalen Wert auszuwerten. Ein solcher Wert kann beispielsweise die Primärspannung an einem Zündübertrager der Zündanlage sein. Es ist jedoch auch möglich, den primären Ladestrom einer Zündspule der Zündanlage als proportionalen Wert für die Zündspannung auszuwerten.Although it is generally sufficient to measure the ignition voltage of the two ignition pulses, it is also possible not to evaluate the high voltage itself, but rather a value proportional to it. Such a value can be, for example, the primary voltage on an ignition transformer of the ignition system. However, it is also possible to evaluate the primary charging current of an ignition coil of the ignition system as a proportional value for the ignition voltage.

Ebenso ist es möglich, einen anderen Parameter, der eine Information über die Ionisierung der Gasentladungsstrecke enthält, auszuwerten. Beim Heranziehen des primären Ladestromes der Zündspule zeigt sich nämlich, daß der Ladestrom von der Primärinduktivität der Zündspule abhängig ist, solange keine Ionisierung der Entladungsstrecke vorhanden ist. Ist dagegen eine Ionisierung vorhanden, wird die wirksame Primärinduktivität durch die Parallelschaltung der Streuinduktivität verringert. Der Stromanstieg in der Zündspule erfolgt schneller. Dieser Unterschied in den Stromanstiegen, der z. B. durch Messungen der Zeit vom Beginn des Stromflusses bis zum Erreichen einer bestimmten Stromamplitude ermittelt werden kann, stellt ebenfalls ein auswertbares Maß für die zwischen den Elektroden vorhandene Ionisierung dar.It is also possible to evaluate another parameter that contains information about the ionization of the gas discharge path. When the primary charging current of the ignition coil is used, it turns out that the charging current is dependent on the primary inductance of the ignition coil as long as there is no ionization of the discharge gap. If, on the other hand, ionization is present, the effective primary inductance is reduced by connecting the leakage inductance in parallel. The current rise in the ignition coil is faster. This difference in the current increases, the z. B. can be determined by measuring the time from the start of the current flow until reaching a certain current amplitude, is also an evaluable measure of the ionization present between the electrodes.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, innerhalb eines Arbeitstaktes nicht nur zwei Zündimpulse zu erzeugen, sondern jeden dieser Zündimpulse in mindestens zwei Zündteilimpulse zu unterteilen. Geeignete Zündanlagen hierfür sind z. B. Hochfrequenz-Wechselstromzündanlagen, die in der Lage sind, mehrere Funken sehr schnell hintereinander innerhalb eines einzigen Arbeitstaktes zu erzeugen. Die Zündteilimpulse eines Zündimpulses werden so schnell hintereinander ausgelöst, daß sich die Ionisierung, hervorgerufen durch den jeweilig unmittelbar vorhergehenden Zündteilimpuls und den sich hierbei ausbildenden Teilfunken, nur unwesentlich abgebaut hat. Wird hierbei aufgrund des ersten Zündteilimpulses ein Funke ausgelöst und hat sich die Gasentladung ausgebildet, so ist ein großer Unterschied zwischen den Zündspannungen dieser beiden Zündteilfunken festzustellen. Ein solcher Unterschied stellt sich nicht ein, wenn sich der erste Teilfunke nicht ausgebildet hat. Zusätzlich kann ein dritter Fall auftreten. Dieser dritte Fall tritt auf, wenn ein im Brennraum befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Teilfunken des ersten Impulses gezündet wurde. Jetzt sorgt die im Brennraum befindliche Entflammung für eine Ionisierung der Entladungsstrecke, was dazu führt, daß der erste Teilfunke des zweiten Funkens bei einer viel geringeren Zündspannung als bei dem ersten Teilfunken des ersten Funkens auftritt. Durch Auswertung der Zündspannungen bzw. Ladeströme der Teilfunken des ersten und des zweiten Funkens kann somit entschieden werden, ob eine nicht erfolgte Zündung auf nicht vorhandenes Kraftstoff-Luft-Gemisch oder Nichtausbildung des Funkens zurückzuführen ist.Another development of the invention provides not only to generate two ignition pulses within one work cycle, but to divide each of these ignition pulses into at least two ignition part pulses. Suitable ignition systems for this are e.g. B. high-frequency alternating current ignition systems that are able to generate several sparks very quickly in succession within a single work cycle. The ignition part pulses of an ignition pulse are triggered so quickly in succession that the Ionization, caused by the respectively immediately preceding ignition part pulse and the partial spark that forms here, has only slightly reduced. If a spark is triggered due to the first ignition part pulse and the gas discharge has developed, a great difference can be determined between the ignition voltages of these two ignition part sparks. Such a difference does not appear if the first partial spark has not developed. In addition, a third case can occur. This third case occurs when a fuel-air mixture in the combustion chamber has been ignited by the partial sparks of the first pulse. Now the ignition in the combustion chamber ensures that the discharge gap is ionized, which means that the first spark of the second spark occurs at a much lower ignition voltage than the first spark of the first spark. By evaluating the ignition voltages or charging currents of the partial sparks of the first and second sparks, it can thus be decided whether a non-ignition is due to a non-existent fuel / air mixture or the spark not being formed.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein entsprechendes Signal an eine Steuereinheit gesendet, sobald keine Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches stattgefunden hat. Darüber hinaus wird die Zufuhr des Luft-Kraftstoff-Gemisches an den Brennraum verhindert, um eine Zerstörung des Katalysators zu vermeiden. Schließlich wird dem Fahrer der Brennkraftmaschine ein akustisches oder optisches Signal übermittelt, das die Fehlfunktion anzeigt.In a development of the invention, a corresponding signal is sent to a control unit as soon as no ignition of the air-fuel mixture has taken place. In addition, the supply of the air-fuel mixture to the combustion chamber is prevented in order to avoid destruction of the catalytic converter. Finally, the driver of the internal combustion engine is given an acoustic or optical signal that indicates the malfunction.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang eines Ausführungsbeispieles und Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
ein Blockschaltbild einer beispielhaften Zündendstufe zur Zündungserkennung,
Fig. 2
typische Signalverläufe auf der Primärseite der in Figur 1 dargestellten Zündendstufe,
Fig. 3
typische Signalverläufe auf der Sekundärseite der in Figur 1 dargestellten Zündendstufe,
Fig. 4
ein Spannungsdiagrammm,
Fig. 5
Spannungs- Zeitdiagramme von jeweils vier innerhalb eines Arbeitstaktes einer Brennkraftmaschine aufeinanderfolgenden Zündfunken bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen.
The invention is explained in more detail in the context of an embodiment and figures. Show it:
Fig. 1
2 shows a block diagram of an exemplary ignition output stage for ignition detection,
Fig. 2
typical signal curves on the primary side of the ignition output stage shown in FIG. 1,
Fig. 3
typical signal curves on the secondary side of the ignition output stage shown in FIG. 1,
Fig. 4
a voltage diagram,
Fig. 5
Voltage-time diagrams of four ignition sparks in succession within one working cycle of an internal combustion engine under different operating conditions.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung für eine Zündendstufe nach der Erfindung. Die Schaltungsanordnung weist fünf Klemmen 1, 2, 3, 4 und 5 auf. An der Klemme 1 liegen beispielsweise 200V, an der Klemme 2 15V, an der Klemme 3 ein Stromsteuersignal und an der Klemme 4 ein Einschaltsignal an. Die Klemme 5 ist mit Bezugspotential verbunden. Zwischen der Klemme 1 und der Klemme 5 ist ein Kondensator 6 geschaltet, ebenfalls zwischen die Klemme 2 und die Klemme 5 ein Kondensator 7. Zwischen die Klemmen 2 und 5 ist zusätzlich die Reihenschaltung eines Widerstandes 8 mit einem Kondensator 9 geschaltet, wobei der Widerstand 8 mit der Klemme 2 in Verbindung steht. Die Klemme 2 ist über einen weiteren Widerstand 10 mit der Klemme 4 in Verbindung. Zwischen der Klemme 3 und der Klemme 5 für Bezugspotential ist ein weiterer Kondensator 11 geschaltet. Die Klemme 3 steht mit dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 12 in Verbindung, dessen invertierender Eingang an den Verbindungspunkt des Widerstandes 8 und des Kondesators 9 geschaltet ist. Der Ausgang des Komparators 12 ist einerseits mit der Klemme 4 in Verbindung und andererseits mit zwei Basisanschlüssen von zwei komplementären Transistoren 14, 15, die mit ihren Emitteranschlüssen miteinander in Verbindung stehen. Der Kollektor des npn-Transistors ist an die Klemme 2 und der Kollektor des pnp-Transistors 15 an die Klemme 5 geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden Emitteranschlüsse dieser Transistoren 14, 15 ist über einen Widerstand 16 mit dem Basisanschluß eines Leistungsschalttransistors 18 in Verbindung. Der Kollektoranschluß dieses Leistungstransistors 18 ist über die Primärwicklung 19 einer Zündspule 20 mit der Klemme 1 in Verbindung. Der Emitteranschluß des Leistungstransistors 18 ist über einen Widerstand 11 an die Klemme 5 für Bezugspotential geschaltet. Parallel zur Laststrecke des Leistungstransistors 18 und dem Widerstand 11 ist ein Kondensator 23 geschaltet, ebenso eine Freilaufdiode 24, die mit ihrem Katodenanschluß an die Primärwicklung 19 der Zündspule 20 gelegt ist.Figure 1 shows an embodiment of a circuit arrangement for an ignition output stage according to the invention. The circuit arrangement has five terminals 1, 2, 3, 4 and 5. For example, 200V is present at terminal 1, 15V at terminal 2, a current control signal at terminal 3 and a switch-on signal at terminal 4. Terminal 5 is connected to the reference potential. A capacitor 6 is connected between the terminal 1 and the terminal 5, and a capacitor 7 is also connected between the terminal 2 and the terminal 5. In addition, the series connection of a resistor 8 with a capacitor 9 is connected between the terminals 2 and 5, the resistor 8 is connected to terminal 2. Terminal 2 is connected to terminal 4 via a further resistor 10. Another capacitor 11 is connected between terminal 3 and terminal 5 for reference potential. Terminal 3 is connected to the non-inverting input of a comparator 12, the inverting input of which is connected to the connection point of resistor 8 and capacitor 9 is. The output of the comparator 12 is connected on the one hand to the terminal 4 and on the other hand to two base connections of two complementary transistors 14, 15 which are connected to one another by their emitter connections. The collector of the npn transistor is connected to terminal 2 and the collector of the pnp transistor 15 is connected to terminal 5. The connection point of the two emitter connections of these transistors 14, 15 is connected via a resistor 16 to the base connection of a power switching transistor 18. The collector connection of this power transistor 18 is connected to the terminal 1 via the primary winding 19 of an ignition coil 20. The emitter connection of the power transistor 18 is connected via a resistor 11 to the terminal 5 for reference potential. A capacitor 23 is connected in parallel to the load path of the power transistor 18 and the resistor 11, as is a free-wheeling diode 24 which is connected to the primary winding 19 of the ignition coil 20 with its cathode connection.

Der Verbindungspunkt des Widerstandes 8 und des Kondensators 9 ist über einen weiteren Widerstand 13 an den Verbindungspunkt des Leistungstransistors 18 und des Widerstandes 11 gelegt. Dieser zuletzt genannte Verbindungspunkt ist zugleich über einen Widerstand 17 an die Basis bzw. das Gate des Leistungstransistors 18 geschaltet.The connection point of the resistor 8 and the capacitor 9 is connected to the connection point of the power transistor 18 and the resistor 11 via a further resistor 13. This last-mentioned connection point is also connected via a resistor 17 to the base or the gate of the power transistor 18.

Die Zündspule weist darüber hinaus eine Sekundärwicklung 21 auf, an deren beiden Anschlüsse die Elektroden 25, 26 geschaltet sind.The ignition coil also has a secondary winding 21, at the two terminals of which the electrodes 25, 26 are connected.

Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist darüber hinaus einen Taktgenerator auf. Dieser Taktgenerator besteht im wesentlichen aus einem Taktgeneratorbaustein 28, dessen Pluseingang mit dem Q-Ausgang verbunden ist. Der Q-Ausgang steht darüber hinaus über eine Diode 29 mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 8 und des Kondesators 9 in Kontakt. An diesem Verbindungspunkt ist die Kathode der Diode 29 gelegt. Der Minus-Eingang des Taktgeneratorbausteines 28 ist an die Klemme 4 geschaltet, während der Takteingang über einen Kondensator 30 an die Klemme 5 für Bezugspotential geschaltet ist. Zwischen dem Takteingang des Taktgeneratorbausteines 28 und der Klemme 2 ist ein weiterer Widerstand 31 gelegt.The circuit arrangement shown in FIG. 1 also has a clock generator. This clock generator essentially consists of a clock generator module 28, the positive input of which is connected to the Q output. The Q output is also connected via a diode 29 to the connection point of the Resistor 8 and the capacitor 9 in contact. The cathode of the diode 29 is placed at this connection point. The minus input of the clock generator component 28 is connected to the terminal 4, while the clock input is connected to the terminal 5 for reference potential via a capacitor 30. Another resistor 31 is connected between the clock input of the clock generator component 28 and the terminal 2.

Mit der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung einer Zündstufe können im wesentlichen die in den Figuren 2 und 3 beschriebenen Signale generiert werden.With the circuit arrangement of an ignition stage shown in FIG. 1, essentially the signals described in FIGS. 2 and 3 can be generated.

In Figur 2 ist mit A das Einschaltsignal zum Einschalten der Zündendstufe bezeichnet. Dieses Einschaltsignal wird an die Klemme 4 der Zündendstufe angelegt und ist ein Rechtecksignal einer vorgegebenen Dauer. Mit D ist die Gate bzw. Basisspannung des Leistungsschalttransistors 18 bezeichnet. Dieses Signal ist eine Rechteckspannung, deren Längen von dem Strom durch die Zündspule abhängen. Mit C ist der Kollektor-Strom bezeichnet, welcher ein dreiecksförmiges Rampensignal ist. Die Steilheit der Rampe ist wiederum von der Induktivität der Zündspule abhängig. Mit D ist die Kollektor-Spannung am Kondensator 23 der Zündendstufe von Figur 1 bezeichnet. Die Kollektorspannung ist sinushalbwellenförmig. Der Signalverlauf E bezeichnet den durch diesen Kondensator 23 fließenden Strom, F bezeichnet den Strom durch die Freilaufdiode 24.In Figure 2, A is the switch-on signal for switching on the ignition output stage. This switch-on signal is applied to terminal 4 of the ignition output stage and is a square-wave signal of a predetermined duration. D denotes the gate or base voltage of the power switching transistor 18. This signal is a square wave voltage, the lengths of which depend on the current through the ignition coil. C denotes the collector current, which is a triangular ramp signal. The slope of the ramp depends on the inductance of the ignition coil. D denotes the collector voltage at the capacitor 23 of the ignition output stage of FIG. 1. The collector voltage is sinusoidal half-wave. The signal curve E denotes the current flowing through this capacitor 23, F denotes the current through the free-wheeling diode 24.

In Figur 3 sind die typischen Signalverläufe auf der Sekundärseite der Zündendstufe von Figur 1 dargestellt. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist nochmals der sinushalbwellenförmige Verlauf der Kollektorspannung anhand der Kurve D dargestellt. G bezeichnet die ideal transformierte Sekundärspannung auf der Sekundärseite der Zündendstufe. Wie die strichlierte Bezugslinie, die 0 Volt darstellt, deutlich macht, zeichnet sich dieser Signalverlauf G durch einen unterhalb von 0 Volt liegenden Bereich und einen über 0 Volt liegenden Spannungsbereich aus. Die unterschiedlich schraffierten Flächen sind gleichgroß.FIG. 3 shows the typical signal profiles on the secondary side of the ignition output stage from FIG. 1. For the sake of clarity, the sinusoidal half-wave shape of the collector voltage is shown again using curve D. G denotes the ideally transformed secondary voltage on the secondary side of the ignition output stage. As the dashed reference line, which represents 0 volts, makes this clear Signal curve G through a range below 0 volts and a voltage range above 0 volts. The different hatched areas are the same size.

Mit H ist die Sekundärspannung mit Kapazität dargestellt. Im Unterschied zum Signalverlauf G oszilliert dieses Signal dort, wo die Kollektorspannung eine Halbwelle zeigt.H is the secondary voltage with capacitance. In contrast to the signal curve G, this signal oscillates where the collector voltage shows a half wave.

Der Signalverlauf I zeigt die typische Sekundärspannung bei an die Sekundärwicklung der Zündspule angeschlossener Zündkerze.The signal curve I shows the typical secondary voltage when the spark plug is connected to the secondary winding of the ignition coil.

Figur 4 zeigt, wie die Wechselspannung zum Erzeugen der Zündfunken bei der vorliegenden Erfindung beispielhaft zu wählen sind. Ausgehend von der Spannung 0 sind in dem in Figur 4 dargestellten Diagramm weitere Spannungen eingezeichnet, nämlich U1 = 2kV, U2 = 4kV, U3 = 6kV, U4 = 30kV und U5 = 32kV. Bei 2kV bilden sich die Funken im ionisierten Zustand des Elektrodenzwischenraumes aus. Zwischen 6kV und 30 kV kann eine Zündung im nichtionisierten Zustand erreicht werden, sicher wird die Zündung jedoch bei einer Spannung von größer 30kV erreicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wechselspannung zum Erzeugen mindestens eines zweiten Zündfunkens, vorzugsweise aber auch dem ersten Zündfunken so gewählt, daß die erste Halbwelle eine Amplitude aufweist, welche zwischen der maximal notwendigen Spannung bei vorhandener Ionisierung zwischen den Elektroden einer Zündkerze der Zündanlage und der minimal notwenigen Spannung bei nicht vorhandener Ionisierung liegt. Dies bedeutet im vorliegenden Fall, daß die erste Halbwelle zwischen U1 und U3 und damit im nicht schraffierten Bereich liegen muß. Vorzugsweise wird die erste Halbwelle bei U2 = 4kV gewählt. Die zweite. Halbwelle wird dagegen so groß gewählt, daß sie sicher über der maximal notwendigen Spannung liegt, die bei vorhandener Ionisierung zwischen den Elektroden einer Zündkerze der Zündanlage auftritt. Im vorliegenden Fall muß die zweite Halbwelle folglich größer als U4 sein. Vorzugsweise wird die zweite Halbwelle so groß wie U5 gewählt.FIG. 4 shows how the AC voltage for generating the ignition sparks is to be selected as an example in the present invention. Starting from the voltage 0, further voltages are drawn in the diagram shown in FIG. 4, namely U1 = 2kV, U2 = 4kV, U3 = 6kV, U4 = 30kV and U5 = 32kV. At 2kV, the sparks form in the ionized state of the gap between the electrodes. Ignition can be achieved in the non-ionized state between 6 kV and 30 kV, but the ignition is certainly achieved at a voltage of greater than 30 kV. According to the present invention, the alternating voltage for generating at least one second spark, but preferably also the first spark, is chosen such that the first half-wave has an amplitude which is between the maximum voltage required with ionization present between the electrodes of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage in the absence of ionization. In the present case, this means that the first half-wave must lie between U1 and U3 and thus in the non-hatched area. The first half-wave is preferably selected at U2 = 4kV. The second. Half-wave, however, is chosen so large that it is safely above the maximum necessary voltage that occurs between the electrodes of a spark plug of the ignition system when ionization is present. In the present case, the second half-wave must therefore be larger than U4. The second half-wave is preferably chosen to be as large as U5.

Wird der erste und der zweite Zündimpuls auf gleiche Weise und damit mit der gleichen Wechselspannung erzeugt, kann anhand des zweiten Zündimpulses bestimmt werden, ob der erste Zündimpuls für eine Entflammung sorgte oder nicht. Bei einer erfolgten Entflammung kann nämlich bereits die erste Halbwelle des zweiten Zündimpulses einen Zündfunken erzeugen. Hat keine Entflammung durch den ersten Zündimpuls stattgefunden, führt dagegen erst die zweite Halbwelle des zweiten Zündimpulses zur Entflammung. Dies natürlich nur, wenn ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum vorhanden ist.If the first and the second ignition pulse are generated in the same way and therefore with the same AC voltage, it can be determined on the basis of the second ignition pulse whether the first ignition pulse caused ignition or not. If the ignition has taken place, the first half-wave of the second ignition pulse can generate an ignition spark. If there has been no ignition by the first ignition pulse, however, only the second half-wave of the second ignition pulse leads to ignition. This, of course, only if there is an air / fuel mixture in the combustion chamber.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt also folgenden Effekt aus:The method according to the invention thus uses the following effect:

Die kritische Feldstärke, die zur Ausbildung einer Gasentladung notwendig ist, ist von den im Brennraum vorhandenen Ionen und der vorhandenen Fremdionisierung abhängig. Bei konstanten geometrischen Abmessungen und konstanten äußeren Einflüssen ist die zur Ausbildung einer Gasentladung bzw. eines Funkens zwischen zwei Elektroden, z. B. den Elektroden einer Zündkerze, notwendige Spannung ebenfalls konstant. Werden nun durch Fremdionisation, z. B. thermische Ionisation, wie sie sich bei einer Entflammung des Kraftstoff-Gemisches im Brennraum ereignet, Ionen in den Bereich der Elektroden gebracht, sinkt die zur Erzeugung eines Funkens notwendige Zündspannung.The critical field strength required to form a gas discharge depends on the ions present in the combustion chamber and the external ionization present. With constant geometric dimensions and constant external influences, the formation of a gas discharge or a spark between two electrodes, e.g. B. the electrodes of a spark plug, necessary voltage also constant. Are now by external ionization, for. B. thermal ionization, as occurs when the fuel mixture ignites in the combustion chamber, ions are brought into the region of the electrodes, the ignition voltage required to generate a spark drops.

Innerhalb eines Arbeitstaktes einer Brennkraftmaschine werden zwei Zündimpulse erzeugt. Der erste Zündimpuls, der idealerweise einen Funken erzeugt, dient zur Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemischs. Mit dem zweiten Zündimpuls wird ebenfalls ein Funke erzeugt. Bei dem zweiten Zündimpuls wird aber detektiert, wann genau sich der Funke ausbildet, also bei der ersten Halbwelle oder bei der zweiten Halbwelle.Two ignition pulses are generated within one work cycle of an internal combustion engine. The first ignition pulse, which ideally generates a spark, serves to ignite the air-fuel mixture. A spark is also generated with the second ignition pulse. With the second ignition pulse, however, it is detected when exactly the spark is formed, that is to say during the first half-wave or the second half-wave.

Eine Entscheidung, ob diese Ionisierung durch den durch den ersten Zündimpuls ausgelösten ersten Funken oder durch die Entflammung des Kraftstoff-Gemischs erfolgte, ist nicht ohne weiteres möglich. Eine Möglichkeit, dies sicher zu entscheiden, besteht darin, die Zeitdauer zwischen den beiden Zündimpulsen so groß zu wählen, daß die durch den ersten Funken erzeugte Ionisierung sicher abgebaut ist. Ist der zweite Spannungswert deutlich geringer als der erste, so deutet dies sicher auf eine Entflammung des Kraftstoff-Gemischs hin. Da die Dauer dieser Ionisierung von der angelegten Hochspannung selbst und den Verwirbelungsverhältnissen im Brennraum abhängt, kann eine relativ lange Zeitspanne notwendig sein, bis die Ionisierung abgebaut ist. Dies kann insbesondere bei hohen Drehzahlen zu Zeitproblemen führen, wenn die Zeitdauer länger als eine Arbeitstaktzeitdauer wird, da dann der zweite Impuls nicht mehr während dieses einen Arbeitstaktes gezündet werden kann.A decision as to whether this ionization was caused by the first spark triggered by the first ignition pulse or by the ignition of the fuel mixture is not readily possible. One way to safely decide this is to choose the length of time between the two ignition pulses so long that the ionization generated by the first spark is safely reduced. If the second voltage value is significantly lower than the first, this certainly indicates that the fuel mixture is on fire. Since the duration of this ionization depends on the high voltage applied itself and on the swirl conditions in the combustion chamber, a relatively long period of time may be necessary until the ionization has broken down. This can lead to time problems, in particular at high speeds, if the time period becomes longer than one work cycle time period, since then the second pulse can no longer be triggered during this one work cycle.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zeitdauer der beiden Impulse so kurz gewählt, daß sie sicher innerhalb eines Arbeitstaktes liegen. Die Zeitdauer kann dabei konstant oder variabel, z. B. drehzahlabhängig, gewählt werden.In the method according to the invention, the duration of the two pulses is chosen to be so short that they are safely within one work cycle. The duration can be constant or variable, e.g. B. depending on the speed.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise auch bei Zündanlagen, z. B. Hochfrequenz-Wechselstromzündanlagen anwenden, bei denen mehrere Zündimpulse sehr schnell hintereinander innerhalb eines Arbeitstaktes erzeugt werden können. Mit diesen Anlagen ist, wie nachfolgend gezeigt, eine zusätzliche Unterscheidung möglich, ob eine Entflammung des Kraftstoff-Gemischs nicht erfolgt, weil kein Zündfunke erzeugt wurde, oder weil sich kein Kraftstoff-Gemisch im Brennraum befindet.The inventive method can also be used advantageously in ignition systems, for. B. use high-frequency alternating current ignition systems, in which several ignition pulses can be generated very quickly in succession within a working cycle. With these systems, as shown below, it is possible to make an additional distinction as to whether the fuel mixture is not ignited because no ignition spark was generated or because there is no fuel mixture in the combustion chamber.

Dazu werden erfindungsgemäß die beiden oben erwähnten Zündimpulse als mindestens je zwei Zündimpulse erzeugt.For this purpose, according to the invention, the two ignition pulses mentioned above are generated as at least two ignition pulses each.

Im folgenden wird der Einfachheit halber angenommen, daß ein Zündfunken nur aus zwei Teilfunken besteht. Der zeitliche Abstand dieser beiden Teilfunken ist erfindungsgemäß so gering zu wählen, daß sich die Ionisierung im Brennraum, die durch den Teilfunken hervorgerufen wurde, nur unwesentlich abgebaut hat und die mindestens zwei Teilfunken wie ein einziger Funken erscheinen.In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that an ignition spark consists of only two partial sparks. According to the invention, the time interval between these two partial sparks should be chosen to be so small that the ionization in the combustion chamber, which was caused by the partial spark, has decreased only insignificantly and the at least two partial sparks appear as a single spark.

Wird in diesem Fall z. B. der erste Teilfunke ausgelöst und hat sich aufgrund des ersten Teilfunkens eine Gasentladung innerhalb des Brennraumes ausgebildet, so wird ein großer Unterschied zwischen den Zündspannungen dieses ersten Teilfunkens und des unmittelbar nachfolgenden zweiten Teilfunkens festgestellt. Darüber hinaus erreicht der auf der Primärseite der Zündanlage fließende Kollektorstrom schneller die für die Entflammung nötige Amplitude. Dieser große Unterschied zwischen den beiden Zündspannungen der beiden Teilfunken und zwischen den Steilheiten der Flanken des Kollektorstromes tritt dagegen nicht auf, wenn sich der erste Teilfunke aufgrund des ersten Teilimpulses nicht ausgebildet hat. Bei den nachfolgenden zwei Teilfunken des zweiten Funkens können sich die soeben beschriebenen Zustände ebenfalls einstellen, wobei der erste Teilfunke des zweiten Zündimpulses bei der ersten Halbwelle und damit früher auftritt als wenn der erste Zündimpuls zu keiner Entflammung geführt hat. Zusätzlich kann jedoch hier ein dritter Fall auftreten. Dieser dritte Fall stellt sich ein, wenn ein im Brennraum befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den ersten Teilfunken eines Impulses gezündet wurde. Jetzt sorgt nämlich die im Brennraum befindliche Flamme für eine Ionisierung der Entladungsstrecke, was dazu führt, daß der erste Teilfunke des zweiten Funkens bei einer viel geringeren Zündspannung als bei dem ersten Teilfunken des ersten Funkens auftritt. Durch Auswertung der Stromanstiege der Teilfunken des ersten und des zweiten Funkens bzw. der zugehörenden Ströme durch die Primärwicklung kann somit entschieden werden, ob eine nicht erfolgte Zündung auf ein nicht vorhandenes Kraftstoff-Luft-Gemisch oder eine Nichtausbildung eines Funkens innerhalb des Brennraumes zurückzuführen ist.In this case, e.g. B. triggered the first part spark and has formed a gas discharge within the combustion chamber due to the first part spark, a large difference between the ignition voltages of this first part spark and the immediately following second part spark is determined. In addition, the collector current flowing on the primary side of the ignition system reaches the amplitude required for the ignition more quickly. This large difference between the two ignition voltages of the two partial sparks and between the steepness of the edges of the collector current does not occur, however, if the first partial spark has not developed due to the first partial pulse. In the subsequent two partial sparks of the second spark, the states just described can also occur, the first partial spark of the second ignition pulse occurring during the first half-wave and thus earlier than if the first ignition pulse did not lead to ignition. In addition, a third case can occur here. This third case occurs when a fuel-air mixture in the combustion chamber has been ignited by the first partial spark of a pulse. The flame in the combustion chamber now ionizes the discharge gap, which means that the first partial spark of the second spark has a much lower ignition voltage than the first Partial spark of the first spark occurs. By evaluating the current increases in the partial sparks of the first and second sparks or the associated currents through the primary winding, it can thus be decided whether a non-ignition is due to a non-existent fuel-air mixture or a non-formation of a spark within the combustion chamber.

Dieses Prinzip wird nachfolgend anhand der Fig. 5 im Zusammenhang mit verschiedenen Spannungs-Zeit-Diagrammen näher erläutert. Um das Wesentliche besser darstellen zu können, sind die Kurven auf Symbole für den Zündspannungsverlauf bei ionisierten (Diagramm C, Kurve U2A) bzw. nicht ionisierten (Diagramm C, Kurve U1A) Elektroden-Zwischenraum reduziert.This principle is explained in more detail below with reference to FIG. 5 in connection with various voltage-time diagrams. In order to be able to show the essentials better, the curves are reduced to symbols for the ignition voltage curve for ionized (diagram C, curve U2A) or non-ionized (diagram C, curve U1A) electrode gap.

In Fig. 5a sind Impulse I1, I2 dargestellt, die innerhalb eines Arbeitstaktes AT der Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Zündimpulsen herangezogen werden. Zunächst wird davon ausgegangen, daß jeder dieser Impulse I1, I2 aus einem einzigen Impuls I1A, I2A besteht. Die ansteigende Flanke des ersten Impulses I1A erscheint zum Zeitpunkt t1 und die ansteigende Flanke des zweiten Impulses I2A zum Zeitpunkt t2. Die beiden Zeitpunkte t1, t2 liegen innerhalb des Arbeitstaktes AT. Der Abstand zwischen den Zeitpunkten t1, t2 ist so gewählt, daß im Zeitpunkt t2 eine aufgrund einer durch den ersten Impuls I1A erzeugten Funkenbildung einstellende Ionisierung innerhalb des Brennraumes sicher abgeklungen ist.5a shows pulses I1, I2 which are used within one work cycle AT of the internal combustion engine to generate ignition pulses. First, it is assumed that each of these pulses I1, I2 consists of a single pulse I1A, I2A. The rising edge of the first pulse I1A appears at time t1 and the rising edge of the second pulse I2A appears at time t2. The two times t1, t2 lie within the working cycle AT. The distance between the times t1, t2 is selected so that at the time t2 ionization within the combustion chamber due to sparking generated by the first pulse I1A has safely subsided.

In Fig. 5b sind die zu den erwähnten Zündimpulsen I1A, I2A zugehörenden Zündspannungen U1A, U2A dargestellt, wenn sich innerhalb des Brennraumes keine Entflammung ausgebildet hat. Die Amplituden der beiden Zündspannungen U1A und U2A sind gleich oder annähernd gleich groß, da zum Zeitpunkt des Auftretens des zweiten Zündimpulses I2A keinerlei Ionisierung innerhalb des Brennraumes mehr vorhanden ist. Die Nichtentflammung kann entweder dadurch bedingt sein, daß kein Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Brennraumes vorhanden ist oder dadurch, daß der erste Impuls I1A zu keinem Zündfunken führte.5b shows the ignition voltages U1A, U2A associated with the aforementioned ignition pulses I1A, I2A if no ignition has developed within the combustion chamber. The amplitudes of the two ignition voltages U1A and U2A are the same or approximately the same size, since at the time of the occurrence of the second ignition pulse I2A there is no ionization within the Combustion chamber is more available. The non-ignition can be due either to the fact that there is no fuel-air mixture within the combustion chamber or to the fact that the first pulse I1A did not lead to an ignition spark.

In Fig. 5c sind die Zündspannungsverhältnisse dargestellt, wenn sich innerhalb des Brennraumes eine Entflammung einstellt. Es ist deutlich die im Vergleich zur Zündspannung U1A des ersten Impulses I1A geringere Zündspannung U2A des zweiten Zündimpulses I2A erkennbar.5c shows the ignition voltage ratios when ignition occurs within the combustion chamber. The ignition voltage U2A of the second ignition pulse I2A, which is lower than the ignition voltage U1A of the first pulse I1A, can be clearly seen.

Gemäß einer bereits erwähnten Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, jedem der bereits erwähnten Impulse I1A, I2A unmittelbar einen weiteren Impuls I1B bzw. I2B folgen zu lassen. Diese weiteren Impulse I1B und I2B sind in Fig. 5a strichliert dargestellt. Diese beiden Impulse folgen den Impulsen I1A bzw. I2A zeitlich so eng aufeinander, daß diese wie ein einziger Zündimpuls erscheinen. In den Fig. 5d, 5e und 5f sind die zugehörenden Zündspannungen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen dargestellt.According to a development of the invention which has already been mentioned, it is possible to immediately follow each of the already mentioned pulses I1A, I2A with a further pulse I1B or I2B. These further pulses I1B and I2B are shown in broken lines in FIG. 5a. These two pulses follow the pulses I1A and I2A in time so closely that they appear as a single ignition pulse. 5d, 5e and 5f show the associated ignition voltages under different operating conditions.

In Fig. 5d sind die Zündspannungen gezeigt, die sich einstellen, wenn sich zwar aufgrund des ersten Zündteilimpulses I1A ein Funke innerhalb des Brennraumes gebildet hat und sich eine Gasentladung einstellt, jedoch kein Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Brennraumes vorhanden ist. Eine Entflammung kann sich damit nicht einstellen. Diese Nichtentflammung wird, ähnlich wie in Fig. 5b, dadurch detektiert, daß die Zündspannung U2A in etwa gleich groß der Zündspannung U1A ist. Daß sich ein Funke aufgrund des ersten Zündimpulses I1A ausgebildet hat, ist anhand der deutlich geringeren Zündspannungen U1B bzw. U2B im Vergleich zu den Zündspannungen U1A bzw. U2A erkennbar. Diese niedrigere Zündspannung U1B bzw. U2B rührt von der durch die durch die Funkenbildung des ersten Zündteilimpulses I1A bzw. I2A bedingten Ionisierung innerhalb des Brennraumes her. Da die Zündteilimpulse I1B und I2B unmittelbar den ersten Zündteilimpulsen I1A und I2A folgen, kann diese Ionisierung anhand der niedrigeren Zündspannung U1B bzw. U2B detektiert werden. Die niedrigere Zündspannung ist durch einen steileren Verlauf des Kollektorstromes auf der Primärseite der Zündanlage erfaßbar.5d shows the ignition voltages that arise when a spark has formed within the combustion chamber and a gas discharge occurs due to the first ignition part pulse I1A, but there is no fuel-air mixture within the combustion chamber. Inflammation cannot occur. Similar to FIG. 5b, this non-ignition is detected by the fact that the ignition voltage U2A is approximately the same size as the ignition voltage U1A. The fact that a spark has formed due to the first ignition pulse I1A can be seen from the significantly lower ignition voltages U1B and U2B compared to the ignition voltages U1A and U2A. This lower ignition voltage U1B or U2B stems from that caused by the sparking of the first ignition part pulse I1A or I2A conditional ionization within the combustion chamber. Since the ignition part pulses I1B and I2B immediately follow the first ignition part pulses I1A and I2A, this ionization can be detected using the lower ignition voltage U1B or U2B. The lower ignition voltage can be detected by a steeper course of the collector current on the primary side of the ignition system.

In Fig. 5e sind die Verhältnisse gezeigt, wenn sich aufgrund des ersten Zündteilimpulses I1A kein Funke und damit keine Gasentladung und damit auch keine Entflammung innerhalb des Brennraumes ausbildet. Die Zündspannungen U1A, U1B sowie U2A und U2B sind etwa gleich groß.5e shows the situation when no spark and therefore no gas discharge and therefore no ignition develop within the combustion chamber due to the first ignition part pulse I1A. The ignition voltages U1A, U1B and U2A and U2B are approximately the same size.

In Fig. 5f sind die Verhältnisse bei erfolgter Entflammung dargestellt. Die Zündspannungen U1B, U2A und U2B sind deutlich geringer als die Zündspannung U1A.5f shows the conditions when the ignition has taken place. The ignition voltages U1B, U2A and U2B are significantly lower than the ignition voltage U1A.

BezugszeichenlisteReference list

11
KlemmeClamp
22nd
KlemmeClamp
33rd
KlemmeClamp
44th
KlemmeClamp
55
KlemmeClamp
66
Kondensatorcapacitor
77
Kondensatorcapacitor
88th
Widerstandresistance
99
Kondensatorcapacitor
1010th
Widerstandresistance
1111
Widerstandresistance
1212th
KomparatorComparator
1313
Widerstandresistance
1414
Transistortransistor
1515
Transistortransistor
1616
Widerstandresistance
1717th
Widerstandresistance
1818th
Transistortransistor
1919th
PrimärwicklungPrimary winding
2020th
Zündspuleignition coil
2121
SekundärwicklungSecondary winding
2323
Kondensatorcapacitor
2424th
FreilaufdiodeFree-wheeling diode
2525th
Elektrodeelectrode
2626
Elektrodeelectrode
2727
Zündkerzespark plug
2828
TaktgeneratorbausteinClock generator block
2929
Diodediode
3131
Widerstandresistance
AA
Ein-SignalOn signal
BB
BasisspannungBase voltage
CC.
KollektorstromCollector current
DD
KollektorspannungCollector voltage
EE
KondensatstromCondensate flow
FF
DiodenstromDiode current
GG
SekundärspannungSecondary voltage
HH
Sekundärspannung mit KapazitätSecondary voltage with capacity
II.
Sekundärspannung mit ZündkerzeSecondary voltage with spark plug
I1, I2I1, I2
Impuls, ZündimpulsPulse, ignition pulse
I1A, I2AI1A, I2A
ZündteilimpulsIgnition pulse
I1B, I2BI1B, I2B
ZündteilimpulsIgnition pulse
t1, t2t1, t2
Zeitpunkttime
U1A, U2AU1A, U2A
ZündspannungIgnition voltage
U1B, U2BU1B, U2B
ZündspannungIgnition voltage
UsUs
SchwellenwertThreshold

Claims (16)

Verfahren zur Zündungserkennung für eine Zündanlage einer Brennkraftmaschine, bei dem innerhalb eines Arbeitstaktes ein erster Zündimpuls (I1A) zur Erzeugung eines ersten Zündfunkens und mindestens ein zweiter Zündimpuls zur Erzeugung eines zweiten Zündfunkens mittels Wechselspannung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung zum Erzeugen mindestens des zweiten Zündfunkens eine oder mehrere Perioden von unterschiedlich hohen Halbwellen hat, wobei die erste Halbwelle eine Amplitude aufweist, die zwischen der maximal notwendigen Spannung (U1) bei vorhandener Ionisierung zwischen den Elektroden (25, 26) einer Zündkerze der Zündanlage und der minimal notwendigen Spannung (U3) bei nicht vorhandener Ionisierung liegt und die zweite Halbwelle eine Amplitude aufweist, die über der maximal notwendigen Spannung (U4) bei nicht vorhandener Ionisierung liegt, und daß als Kriterium für eine erfolgte Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erfaßt wird, ob sich der zweite Zündfunke bei der ersten Halbwelle der Wechselspannung ausgebildet hat oder nicht.Method for ignition detection for an ignition system of an internal combustion engine, in which a first ignition pulse (I1A) for generating a first ignition spark and at least one second ignition pulse for generating a second ignition spark is generated by means of an alternating voltage, characterized in that the alternating voltage for generating at least the second spark has one or more periods of differently high half-waves, the first half-wave having an amplitude between the maximum necessary voltage (U1) with ionization present between the electrodes (25, 26) of a spark plug of the ignition system and the minimum necessary voltage ( U3) is in the absence of ionization and the second half-wave has an amplitude which is above the maximum necessary voltage (U4) in the absence of ionization, and that the criterion for the ignition of the air-fuel mixture is whether the second spark at the first half wave of the AC voltage or not. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zündfunke mit der gleichen Wechselspannung wie der zweite Zündfunke erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the first spark is generated with the same AC voltage as the second spark. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der ersten Halbwelle der Wechselspannung zwischen 2 kV und 6kV liegt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage of the first half-wave of the AC voltage is between 2 kV and 6kV. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der ersten Halbwelle größer als 30kV vorzugsweise etwa 32kV, beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the voltage of the first half-wave is greater than 30 kV, preferably about 32 kV. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbwellen einer Periode der Wechselspannung untereinander variiert werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two half-waves of a period of the alternating voltage are varied with one another. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer nach dem Einschalten der Wechselspannung für den zweiten Zündimpuls bis zur Ausbildung des Zündfunkens gemessen und als Kriterium für eine erfolgte Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches herangezogen wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the time period after switching on the alternating voltage for the second ignition pulse until the ignition spark is formed is used and is used as a criterion for the ignition of the air-fuel mixture. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vom Einschalten der Wechselspannung an der Strom durch die Zündspule erfaßt wird und daß die Zeitdauer bestimmt wird, bis der Strom eine die Entflammung kennzeichnende Amplitude erreicht hat.A method according to claim 6, characterized in that the switching on of the AC voltage on the current through the ignition coil is detected and that the time period is determined until the current has reached an amplitude which characterizes the ignition. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium zur Erkennung der Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ein Parameter, der eine Information über die Ionisierung der Gasentladungsstrecke enthält, auf der Primärseite der Zündanlage erfaßt wird.Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a parameter, which contains information about the ionization of the gas discharge gap, is recorded on the primary side of the ignition system as a criterion for recognizing the ignition of the air-fuel mixture. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primärseite der Zündanlage der Ladestrom einer Zündspule (19) der Zündanlage erfaßt wird.Method according to Claim 8, characterized in that the charging current of an ignition coil (19) of the ignition system is detected on the primary side of the ignition system. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanstieg durch die Zündspule (19) erfaßt wird, und daß ein vorgegebener steiler Stromanstieg als Kriterium für eine erfolgte Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemisches herangezogen wird.Method according to claim 9, characterized in that the current rise is detected by the ignition coil (19) and that a predetermined steep current rise is used as a criterion for the ignition of the air-fuel mixture. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromanstieg durch die Zündspule durch Messung der Zeit vom Beginn des Stromflusses durch die Zündspule (19) bis zum Erreichen einer vorgegebenen Stromamplitude erfaßt wird.Method according to Claim 10, characterized in that the current rise through the ignition coil is detected by measuring the time from the start of the current flow through the ignition coil (19) until a predetermined current amplitude is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zündfunken mittels einer Hochfrequenz-Wechselstromzündanlage erzeugt werden, und die beiden Zündfunken jeweils aus mehreren, mindestens aber aus zwei Teilfunken (I1A, I1B, I2A, I2B) bestehen, daß die Zündspannungen (U1A, U1B, U2A, U2B) oder ein ihr proportionaler Wert, der jeweils zuerst auftretenden Teilfunken erfaßt werden, und daß aus diesen beiden Werten die Differenz (U) gebildet und als Kriterium für eine erfolgte Entflammung herangezogen wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first and second ignition sparks are generated by means of a high-frequency alternating current ignition system, and the two ignition sparks each consist of several, but at least two, partial sparks (I1A, I1B, I2A, I2B), that the ignition voltages (U1A, U1B, U2A, U2B), or a value proportional to them, of the partial sparks that occur first, and that the difference (U) is formed from these two values and used as a criterion for a successful ignition. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden zu einem Zündimpuls (I1, I2) gehörenden Teilimpuls (I1A, I1B, I2A, I2B) die zugehörige Zündspannung (U1A, U1B, U2A, U2B) oder ein ihr proportionaler Wert erfaßt wird, daß jeweils deren Differenz (dU) gebildet wird, und daß aus dieser Differenz abgeleitet wird, ob sich ein Zündfunke ausgebildet hat.Method according to Claim 12, characterized in that for each partial pulse (I1A, I1B, I2A, I2B) belonging to an ignition pulse (I1, I2) the associated ignition voltage (U1A, U1B, U2A, U2B) or a value proportional to it is recorded, that their respective difference (dU) is formed, and that it is derived from this difference whether an ignition spark has developed. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Werten von dU und U geschlossen wird, ob eine Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemischs nicht stattgefunden hat, weil sich kein Zündfunke ausgebildet hat, oder weil kein Kraftstoff im Brennraum vorhanden war.Method according to Claim 12, characterized in that it is concluded from the values of dU and U whether the air-fuel mixture has not ignited because no spark or because there was no fuel in the combustion chamber. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als proportionaler Wert für die Zündspannung die Stromflußzeiten durch die Zündspule der Zündanlage erfaßt und ausgewertet werden.Method according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the current flow times through the ignition coil of the ignition system are recorded and evaluated as a proportional value for the ignition voltage. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß, falls keine Entflammung des Luft-Kraftstoff-Gemischs stattgefunden hat, ein Signal an eine Steuereinheit gesendet wird, die Zufuhr des Luft-Krafstoff-Gemischs an den entsprechenden Brennraum verhindert und dem Fahrer der Brennkraftmaschine ein entsprechendes Signal übermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that, if no ignition of the air-fuel mixture has taken place, a signal is sent to a control unit, preventing the supply of the air-fuel mixture to the corresponding combustion chamber and to the driver a corresponding signal is transmitted to the internal combustion engine.
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