EP0827569B1 - Inductive ignition device - Google Patents
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- EP0827569B1 EP0827569B1 EP96945739A EP96945739A EP0827569B1 EP 0827569 B1 EP0827569 B1 EP 0827569B1 EP 96945739 A EP96945739 A EP 96945739A EP 96945739 A EP96945739 A EP 96945739A EP 0827569 B1 EP0827569 B1 EP 0827569B1
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- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
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- F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
- F02P3/0453—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
- F02P3/0456—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
Definitions
- the invention is based on an inductive ignition device for spark plugs of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, also by one Method for controlling a spark plug Internal combustion engine according to the preamble of the claim 10th
- Inductive ignition devices of those mentioned here Kind are known. You can use single spark coils have or with an electronic high-voltage distribution be equipped. Also are Methods of the type mentioned above are known. In particular at high engine speeds it is often problematic to measure ion current perform the combustion behavior the internal combustion engine can be monitored. It has also been shown that in this operating state the one intended for a discharge process Energy not completely dissipated via a spark plug can be, but rather that residual energy after Termination of the ignition process is due to the power loss in the ignition device can rise sharply. It has already been tried a current limitation in the ignition output stage of the ignition device to provide or a current limit to perform over primary resistors. In both However, cases result in high power losses in the ignition stage or in the ignition coil. It was also tries to run the energy through the ignition coil Reduce the withdrawal of the closing time at high speeds. However, the problem has arisen here that not in all operating conditions sufficient voltage and energy supply ensured can be.
- the inductive ignition device according to the invention with the features mentioned in claim 1 and the method with the features listed in claim 10 are characterized by the fact that the mentioned here Disadvantages are avoided. It's sure, that performed an ion current measurement can be without the tension and the secondary initial current supplied to the spark plug will have to be reduced. In addition, a so-called residual energy operation in multi-cylinder engines even at high speed, even when activated with only one power amplifier, avoided. It can triggering of the spark plugs at a given energy with a low initial current, so that there is less candle wear.
- FIG. 1 shows a schematic diagram of a inductive ignition device 1, in which each spark plug 3 of an internal combustion engine also as a single spark coil designated ignition coil 5 assigned which can be controlled via an ignition output stage, from which only the control signal 7 via the time is indicated that on a switching device, here a transistor 9 is given.
- a transistor 9 is given.
- a high-voltage switch 13 is provided, which in the connection path 15 between the high voltage output 11 and spark plug 3 is arranged.
- the Measuring circuit 19 comprises a in parallel connection Zener diode 21 with its cathode at a connection point 23 and is connected to ground with its anode. Is parallel between the connection point 23 and ground a series connection to the Zener diode 21 a capacitor 25 and a diode 27, the cathode to ground and its anode with the capacitor 25 is connected. At the anode of the diode 27 respectively the capacitor 25 is a resistor 29 connected, which is on the other hand to ground. The resistor 29 is therefore parallel to the diode 27. At the junction between diode 27 and the capacitor 25, on which the resistor 29 is connected, there is a measuring voltage output 31, to which a proportional ion current Voltage can be measured.
- each spark plug 3 of the internal combustion engine an ignition coil 5 and preferably also a measuring circuit 19 provided.
- the core of the inductive ignition device 1 is the high-voltage switch 13, which is provided on the secondary side of the ignition coil 5 and is designed here as a high-voltage breakover diode, the cathode of which is at the high-voltage output 11 and the anode of which is at the spark plug 3.
- the high-voltage switch 13 is designed to conduct backwards.
- the diode 33 allows a positive potential to reach the high-voltage output 11 and the connection path 15 to the spark gap 35 of the spark plug 3 even when the high-voltage switch is switched off.
- the positive potential U is applied to the spark gap 35 via the capacitor 25 in order to be able to measure an ionization current I ION in a known manner.
- This ionization current provides information about the combustion process, in particular about knocking of the cylinder assigned to the spark plug 3 and about the combustion taking place in the combustion chamber.
- the current flowing on the primary side of the ignition coil 5 through the transistor 9 is designated I 1 , the current flowing on the secondary side I 1 .
- the control signal applied to the base of the transistor 9, which comes from an output stage control, not shown here, is referred to as U ES .
- the ignition timing is indicated by a lightning symbol.
- the inductive ignition device 1 ' which is shown in FIG is shown schematically, points in principle same components as the ignition device in Figure 1. Matching parts were the same Provide reference numbers.
- inductive ignition device 1 In the inductive ignition device 1 'according to FIG. 2 is a control signal 7 of a not shown here Power stage control on a turn here switch indicated as transistor 9, which drives a single ignition coil 5 the plurality of spark plugs 3a to 3n lying in parallel can be connected. Between the high voltage output 11 on the secondary side of the ignition coil 5 are the spark plugs via a connection path 15 3a to 3n each via high voltage switch 13a connected up to 13n. Every spark plug is there a separate high-voltage switch is assigned. Through a parallel to the high voltage switches 13a to 13n, dashed lines Diode 33a to 33n is indicated that the high voltage switch are designed to conduct backwards.
- Figure 2 thus shows an ignition device electronic high voltage distribution.
- a measuring circuit 19 is provided, whose structure is identical to that in Figure 1 illustrated and explained. It will therefore referred to what has been said for FIG. 1.
- a current I 1 On the primary side of the ignition coil 5, a current I 1, on the secondary side of a current I 2 which is forwarded via the high voltage switches 13a to 13n to the respective spark plug 3a to 3n.
- the ignition coil 5 is in turn driven by a drive signal 7, referred to as U ES , of an output stage drive, not shown here, which is connected to the base of the transistor 9.
- U ES drive signal 7, referred to as U ES , of an output stage drive, not shown here, which is connected to the base of the transistor 9.
- the ignition point is again indicated by a lightning symbol.
- the high-voltage switch 13a to 13n is designed here purely by way of example as a light-triggered breakover diode (LKD), which comprises an overhead high-voltage diode 13'a or 13'n and a light-controllable switch 13''a or 13 "n.
- LLD light-triggered breakover diode
- the light-controllable switch can be via a light signal
- the light required for switching through is indicated by two wavy arrows, and the current required to generate the light is identified by I EHV .
- the two diodes i.e. the light-controllable switch and the switch which can be switched overhead, are connected in series, the anode of the switch 13'a / 13'n which can be switched overhead being connected to the spark plug 3a / 3n and the cathode thereof the anode of the light-controllable switch 13''a / 13''n.
- the cathodes of the light-controllable switches are connected to the high-voltage output 11 of the ignition coil 5 via the connection path 15.
- the spark plugs 3a to 3n are driven with a negative potential.
- the light-triggered breakover diodes 13a to 13n are designed to be reverse conducting, that is to say they are conductive at a certain positive measuring potential, the charge on the capacitor 25, so that the ion current I ION given over the spark gap of the spark plugs 3a to 3n can be detected.
- the measuring voltage used for the ion current measurement is 100 V to 500 V, preferably 200 V to 300 V. This applies to all circuit variations.
- FIG. 3 shows an embodiment variant of the one in FIG 2 shown inductive ignition device 1 ' electronic high voltage distribution.
- the ignition device 1 "in Figure 3 differs only in that the spark plugs 3a to 3n driven with a positive potential via the high voltage output 11 and the connection path 15 via the high voltage switch 13a to 13n is placed on the spark plugs 3a to 3n.
- the high voltage switches 13a to 13n are again designed as light-triggered breakover diodes (LKD) and each have a light controllable switch 13''a to 13 "n and a high voltage breakover diode, which have an overhead switch 13'a to 13'n.
- LDD light-triggered breakover diodes
- the polarity of the diodes of the high voltage switch 13a to 13n is the reverse of that shown in FIG Embodiment.
- the anodes of the light controllable Switches 13''a to 13 "n are therefore located via the connection path 15 at the high voltage output 11, while the cathodes of the overhead switchable Switches 13'a to 13'n on the spark plugs 3a to 3n lie.
- the measuring circuit 19 includes, for example, a series circuit comprising a resistor 37, a diode 39 and a resistor 41.
- the resistor 37 is connected to the primary side of the ignition coil 5, specifically here to the Collector of transistor 9.
- On the other side of resistor 37 is the anode of diode 39, the cathode of which is connected to resistor 41 and capacitor 42.
- connection point 23 to which the high-voltage switches associated with the spark plugs 3a to 3n, here high-voltage diodes 43a to 43n, are connected, the anodes of which are connected to the connection point 23 and the cathodes of which are connected to the spark gap 3a to 3n are connected, to which the high-voltage switches 13a to 13n are also located.
- the opposite end of the spark gap of the spark plugs 3a to 3n is grounded.
- a positive voltage signal is applied to the spark plugs 3a to 3n via the measuring circuit 19 'in order to detect the ion current I ION .
- the polarization of the high-voltage diodes 43a to 43n prevents the high voltage applied to the spark plugs 3a to 3n from reaching the measuring circuit 19 '.
- FIG. 4 schematically shows the course of the drive voltage U ES applied to the base of the transistor 9 over time t, including the primary current I 1 in the ignition coil 5 over time, and also the secondary current I 2 in the ignition coil 5, which feeds the controlled spark plugs and in a fourth partial diagram the secondary voltage U 2 applied to the spark plugs over time t.
- the last, lowest partial diagram in FIG. 1 indicates the current I EHV , which is used to control the light-controllable switches 13''a to 13''n mentioned in FIGS. 2 and 3 and thus the electronic high-voltage distribution.
- control voltage U ES is present during the so-called closing time up to the time t 1 and is switched off at the ignition time, which is indicated by a lightning symbol.
- the primary current I 1 increases linearly up to the time t 1 and then drops suddenly.
- the secondary current I 2 remains at zero until the time t 1 and rises to its maximum value at the time t 1 .
- the peak for the ignition voltage U 2 results at the time t 1 .
- the desired spark duration extends over the period t 1 to time t 2 . It can be seen from FIG. 4 that the secondary current I 2 drops essentially linearly during the period t 1 t t t t 2 .
- the high-voltage switches of the inductive ignition devices in FIGS. 1 to 3 can be selected such that the switches switch off at the current value of I 2 given at time t2, because the so-called holding current of these high-voltage switches is not reached.
- the voltage peak of U 2 causes the high-voltage switch 13 of the inductive ignition device 1 according to FIG. 1, which is designed as an overhead switchable high-voltage breakover diode, to be switched through at time t 1 , so that the secondary current I 2 flows across the spark gap 35 of the spark plug 3, the ignition spark burning.
- the spark goes out as soon as the high-voltage switch switches off. This can be done by the secondary current falling below the holding current value.
- the special design of the high-voltage switch can thus ensure that the spark duration is limited. However, the spark duration can also be limited by forcibly switching off the secondary current I 2 and thereby falling below the holding current value of the high-voltage switch.
- the secondary current is switched off in that a second control signal A is emitted via the control circuit at time t 2 , on the basis of which the current I 1 flows again.
- the second control signal of the output stage control is maintained for a period of 10 ⁇ s to 500 ⁇ s.
- a control signal with a duration of 100 ⁇ s has proven particularly useful.
- the current I 1 rises and falls back to zero.
- the current flow I 2 is forcibly ended.
- the current I 2 thus drops in a defined and inevitable manner to a value which is below the holding current of the high-voltage switch.
- a voltage can again be applied to the high-voltage switch in the forward direction.
- the high-voltage switches 13a to 13n which are designed as light-triggered breakover diodes, are switched on by activating the light-controllable switches 13''a to 13 "n. In the activated state, the light-triggered switches therefore release the connection between the switches which can be switched overhead and the high-voltage output 11, so that the overhead switches switchable switches 13'a to 13'n can be switched on by the overvoltage U 2.
- the switch which can be switched overhead is released by a current signal I EHV which is transmitted to the light-controllable switch 13 '' immediately before the ignition voltage U 2 occurs at time t 1 .
- a to 13 "n of the spark plug 3a to 3n is applied to which the energy of the ignition coil 5 is to be supplied.
- the switching signal I EHV is present for 100 ⁇ s before and after the time t 1 at one of the light-switchable switches 13 ′′ a to 13 ′′ n. It can be seen that for the defined termination of the spark duration no further signal I EHV has to be applied to the light switchable switch.
- the light-triggerable switches 13a to 13n, or the high-voltage breakover diodes 13'a to 13'n assigned to these switches, are switched off exclusively by the second control signal A applied at time t 2 , which is shown in the uppermost partial diagram of FIG.
- the primary current I 1 is also in the ignition means, which are shown in Figures 2 and 3, at time t 2 to rise again, so that there too the secondary current I 2 is forcibly terminated and -As from Figure 4 evident - drops by approximately 20 mA / 50 ⁇ s, so that the spark duration is forcibly ended.
- the secondary voltage U 2 will rise again at time t 3 when the second control signal U ES is switched off, but without reaching the blocking voltage of the switches 13'a to 13'n which can be switched overhead, and then against Fall off zero. The residual energy in the spark plug is thus rapidly reduced without the spark plugs igniting again.
- the circuits shown in FIGS. 1 to 3 are characterized in that the spark duration can be shortened in a targeted manner. On the one hand, this is possible by using high-voltage switches, such as those shown in FIG. 1 or those that have been explained with reference to FIGS. 2 and 3, whose holding current is selected such that the secondary current I 2 at time t 2 is switched on because the holding current of the high-voltage switch is undershot.
- a significantly reliable function of the circuits is obtained if the secondary current I 2 is specifically switched off by a second control signal A, which is generated at time t 2 and is delivered to the ignition coil.
- the second control signal at time t 2 leads the secondary current I 2 down to zero in a defined manner, so that the high-voltage switches are definitely switched off and remain switched off after a certain period of time (recovery time / release time).
- the spark plugs Due to the high-voltage switch being switched off, the spark plugs are decoupled from the ignition coil, so that the spark plugs cannot be re-ignited even after the secondary voltage U 2 rises after time t 3 .
- the function of the inductive ignition devices according to FIGS. 1 to 3 results, on the other hand the method for controlling a spark plug of an internal combustion engine with the aid of an inductive ignition device, which is characterized in that two control signals are generated to implement a defined spark duration of a spark plug become.
- the first control signal is used to trigger the ignition process at time t 1 ;
- the second control signal A emitted at time t 2 has the purpose of switching off the secondary current in the spark plug in a defined manner and thus limiting the spark duration.
- the second control signal must be provided for a period of preferably 100 microseconds so that, on the one hand, the recovery time / release time for the high-voltage switch used is observed.
- the short duration of the second control signal ensures that when the primary current I 1 is switched off, the secondary current I 2 does not rise again at time t 3 .
- the spark plugs can be moved with a measuring current are applied, with measuring circuits 19 and 19 'can be used in the Figures 1 and 2 and 3 shown and have been explained.
- the measuring current over the spark gap the spark plug flows is evaluated, while the ignition spark is no longer burning. He flows due to the in the combustion chamber during combustion existing ions. With this also as ion current measurement designated method can be the combustion process be monitored.
- the measuring current lies in a range from 20 ⁇ A to 200 ⁇ A. Preferably becomes a measuring current of 50 ⁇ A to 100 ⁇ A chosen.
Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer induktiven Zündeinrichtung
für Zündkerzen einer Brennkraftmaschine
nach der Gattung des Anspruchs 1, außerdem von einem
Verfahren zur Ansteuerung einer Zündkerze einer
Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs
10.The invention is based on an inductive ignition device
for spark plugs of an internal combustion engine
according to the preamble of
Induktive Zündeinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie können Einzelfunkenspulen aufweisen oder mit einer elektronischen Hochspannungsverteilung ausgerüstet sein. Außerdem sind Verfahren der oben genannten Art bekannt. Insbesondere bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine ist es häufig problematisch, eine Ionenstrommessung durchzuführen, anhand derer das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine überwacht werden kann. Es hat sich auch gezeigt, daß in diesem Betriebszustand die für einen Entladungsvorgang vorgesehene Energie nicht restlos über eine Zündkerze abgebaut werden kann, sondern daß vielmehr Restenergie nach Beendigung des Zündvorgangs vorhanden ist, aufgrund derer die Verlustleistung in der Zündeinrichtung stark ansteigen kann. Es wurde bereits versucht, eine Strombegrenzung in der Zündendstufe der Zündeinrichtung vorzusehen oder eine Strombegrenzung über Primärwiderstände durchzuführen. In beiden Fällen ergeben sich jedoch hohe Verlustleistungen in der Zündendstufe oder in der Zündspule. Es wurde außerdem versucht, die Energie der Zündspule durch Rücknahme der Schließzeit bei hohen Drehzahlen abzusenken. Es hat sich hier jedoch das Problem ergeben, daß nicht in allen Betriebsbedingungen ein ausreichendes Spannungs- und Energieangebot sichergestellt werden kann.Inductive ignition devices of those mentioned here Kind are known. You can use single spark coils have or with an electronic high-voltage distribution be equipped. Also are Methods of the type mentioned above are known. In particular at high engine speeds it is often problematic to measure ion current perform the combustion behavior the internal combustion engine can be monitored. It has also been shown that in this operating state the one intended for a discharge process Energy not completely dissipated via a spark plug can be, but rather that residual energy after Termination of the ignition process is due to the power loss in the ignition device can rise sharply. It has already been tried a current limitation in the ignition output stage of the ignition device to provide or a current limit to perform over primary resistors. In both However, cases result in high power losses in the ignition stage or in the ignition coil. It was also tries to run the energy through the ignition coil Reduce the withdrawal of the closing time at high speeds. However, the problem has arisen here that not in all operating conditions sufficient voltage and energy supply ensured can be.
Die erfindungsgemäße induktive Zündeinrichtung mit
den in Anspruch 1 genannten Merkmalen und das Verfahren
mit den in Anspruch 10 aufgeführten Merkmalen
zeichnen sich dadurch aus, daß die hier genannten
Nachteile vermieden werden. Es ist sichergestellt,
daß eine Ionenstrommessung durchgeführt
werden kann, ohne daß das Spannungsangebot und der
sekundäre Anfangsstrom, der der Zündkerze zugeführt
wird, verringert werden müssen. Außerdem wird ein
sogenannter Restenergiebetrieb bei Mehrzylindermotoren
auch bei hoher Drehzahl, selbst bei Ansteuerung
mit nur einer Endstufe, vermieden. Dabei kann
bei vorgegebener Energie eine Ansteuerung der Zündkerzen
mit einem niedrigen Anfangsstrom erfolgen,
so daß sich ein niedriger Kerzenverschleiß ergibt. The inductive ignition device according to the invention with
the features mentioned in
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1- ein erstes Ausführungsbeispiel einer induktiven Zündeinrichtung, die jeweils eine Einzelfunkenspule für je eine Zündkerze aufweisen;
- Figur 2
- eine erste Ausführungsform einer induktiven Zündeinrichtung mit einer elektronischen Hochspannungsverteilung;
- Figur 3
- eine zweite Ausführungsform einer induktiven Zündeinrichtung mit elektronischer Hochspannungsverteilung und
- Figur 4
- ein schematisches Diagramm von Spannungen
und Strömen, die innerhalb der induktiven
Zündeinrichtungen gemäß den
Figuren 1 bis 3 gemessen werden können.
- Figure 1
- a first embodiment of an inductive ignition device, each having a single spark coil for each spark plug;
- Figure 2
- a first embodiment of an inductive ignition device with an electronic high-voltage distribution;
- Figure 3
- a second embodiment of an inductive ignition device with electronic high-voltage distribution and
- Figure 4
- a schematic diagram of voltages and currents that can be measured within the inductive ignition devices according to Figures 1 to 3.
Figur 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer
induktiven Zündeinrichtung 1, bei der jeder Zündkerze
3 einer Brennkraftmaschine eine auch als Einzelfunkenspule
bezeichnete Zündspule 5 zugeordnet
ist, die über eine Zündendstufe ansteuerbar ist,
von der hier lediglich das Ansteuersignal 7 über
der Zeit angedeutet ist, das auf eine Schalteinrichtung,
hier einen Transistor 9 , gegeben wird.
Auf der Primärseite der Zündspule 5 ist eine Primärwicklung
11' vorgesehen, die einerseits mit einer
mit einem Pluszeichen gekennzeichneten Spannungsversorgung
und anderseits über den Transistor
9 mit Masse verbunden ist. Auf der Sekundärseite
der Zündspule 5 ist an deren Hochspannungsausgang
11 ein Hochspannungsschalter 13 vorgesehen, der in
dem Verbindungspfad 15 zwischen Hochspannungsausgang
11 und Zündkerze 3 angeordnet ist. Die an dem
Hochspannungsausgang 11 angeschlossene Wicklung 17
der Sekundärseite der Zündspule 5 ist andererseits
über eine Meßschaltung 19 auf Masse gelegt. Die
Meßschaltung 19 umfaßt in Parallelschaltung eine
Zenerdiode 21, die mit ihrer Kathode an einem Anschlußpunkt
23 und mit ihrer Anode an Masse liegt.
Zwischen dem Anschlußpunkt 23 und Masse liegt parallel
zur Zenerdiode 21 eine Reihenschaltung aus
einem Kondensator 25 und einer Diode 27, deren Kathode
an Masse und deren Anode mit dem Kondensator
25 verbunden ist. An der Anode der Diode 27 beziehungsweise
dem Kondensator 25 ist ein Widerstand 29
angeschlossen, der andererseits auf Masse liegt.
Der Widerstand 29 liegt damit parallel zur Diode
27. An der Verbindungsstelle zwischen Diode 27 und
dem Kondensator 25, an der auch der Widerstand 29
angeschlossen ist, ergibt sich ein Meßspannungsausgang
31, an den eine dem Ionenstrom proportionale
Spannung gemessen werden kann.Figure 1 shows a schematic diagram of a
Für jede Zündkerze 3 der Brennkraftmaschine ist
eine Zündspule 5 und vorzugsweise auch eine Meßschaltung
19 vorgesehen. For each spark plug 3 of the internal combustion engine
an
Der Kern der induktiven Zündeinrichtung 1 ist der
Hochspannungsschalter 13, der auf der Sekundärseite
der Zündspule 5 vorgesehen und hier als Hochspannungskippdiode
ausgebildet ist, deren Kathode am
Hochspannungsausgang 11 und deren Anode an der
Zündkerze 3 liegt. Durch eine parallel zum Hochspannungsschalter
liegende, gestrichelt eingezeichnete,
entgegengesetzt polarisierte Diode 33 ist angedeutet,
daß der Hochspannungsschalter 13 rückwärts
leitend ausgebildet ist. Die Diode 33 läßt
auch bei ausgeschaltetem Hochspannungsschalter ein
positives Potential vom Hochspannungsausgang 11 und
über den Verbindungspfad 15 zur Funkenstrecke 35
der Zündkerze 3 gelangen. Das positive Potential U
wird über den Kondensator 25 an die Funkenstrecke
35 angelegt, um einen Ionisierungsstrom IION, auf
bekannte Weise messen zu können. Dieser Ionisierungsstrom
gibt Aufschluß über den Verbrennungsvorgang,
insbesondere über ein Klopfen des der Zündkerze
3 zugeordneten Zylinders und über die im
Brennraum ablaufende Verbrennung.The core of the
Der auf der Primärseite der Zündspule 5 durch den
Transistor 9 fließende Strom wird mit I1 bezeichnet,
der auf der Sekundärseite fließende Strom mit
I2. Das an die Basis des Transistors 9 angelegte
Ansteuersignal, welches von einer hier nicht dargestellten
Endstufenansteuerung stammt, wird mit UES
bezeichnet. Durch ein Blitz-Symbol wird der Zündzeitpunkt
angedeutet.The current flowing on the primary side of the
Die induktive Zündeinrichtung 1', die in Figur 2 schematisch dargestellt ist, weist grundsätzlich gleiche Bauteile auf, wie die Zündeinrichtung in Figur 1. übereinstimmende Teile wurden mit gleichen Bezugsziffern versehen.The inductive ignition device 1 ', which is shown in FIG is shown schematically, points in principle same components as the ignition device in Figure 1. Matching parts were the same Provide reference numbers.
Bei der induktiven Zündeinrichtung 1' gemäß Figur 2
wird ein Ansteuersignal 7 einer hier nicht dargestellten
Endstufenansteuerung auf einen hier wiederum
als Transistor 9 angedeuteten Schalter gelegt,
der eine einzige Zündspule 5 ansteuert, an
die mehrere parallel liegende Zündkerzen 3a bis 3n
angeschlossen sein können. Zwischen dem Hochspannungsausgang
11 auf der Sekundärseite der Zündspule
5 sind über einen Verbindungspfad 15 die Zündkerzen
3a bis 3n jeweils über Hochspannungsschalter 13a
bis 13n angeschlossen. Dabei ist jeder Zündkerze
ein separater Hochspannungsschalter zugeordnet.
Durch eine parallel zu den Hochspannungsschaltern
13a bis 13n liegende, gestrichelt eingezeichnete
Diode 33a bis 33n ist angedeutet, daß die Hochspannungsschalter
rückwärtsleitend ausgebildet sind.In the inductive ignition device 1 'according to FIG. 2
is a
Durch entsprechende Ansteuerung der Hochspannungsschalter
wird die Energie der Zündspule 5
auf die Zündkerzen 3a bis 3n (elektronisch) verteilt.
Figur 2 zeigt also eine Zündeinrichtung mit
elektronischer Hochspannungsverteilung.By appropriately controlling the high-voltage switch
the energy of the
Auf der Sekundärseite der Zündspule 5 ist an dem
Hochspannungsausgang 11 gegenüberliegenden Ende der
Wicklung 17 wiederum eine Meßschaltung 19 vorgesehen,
deren Aufbau identisch ist, wie der in Figur
1 dargestellte und erläuterte. Es wird daher
auf das zu Figur 1 Gesagte verwiesen.On the secondary side of the
Auf der Primärseite der Zündspule 5 fließt ein
Strom I1, auf der Sekundärseite ein Strom I2, der
über die Hochspannungsschalter 13a bis 13n an die
jeweilige Zündkerze 3a bis 3n weitergeleitet wird.
Die Ansteuerung der Zündspule 5 erfolgt wiederum
über ein als UES bezeichnetes Ansteuersignal 7 einer
hier nicht dargestellten Endstufenansteuerung,
das an die Basis des Transistors 9 gelegt wird.
Durch ein Blitz-Symbol ist der Zündzeitpunkt wiederum
angedeutet.On the primary side of the
Der Hochspannungsschalter 13a bis 13n ist hier rein
beispielhaft als lichtgetriggerte Kippdiode (LKD)
ausgebildet, die eine überkopf schaltbare Hochspannungsdiode
13'a beziehungsweise 13'n sowie einen
lichtsteuerbaren Schalter 13''a beziehungsweise
13"n umfaßt. Der lichtsteuerbare Schalter kann
über ein Lichtsignal gesteuert werden, das über ein
geeignetes Lichtabgabeelement, beispielsweise eine
Leuchtdiode, erzeugt wird. Das zur Durchschaltung
erforderliche Licht wird durch zwei wellenförmige
Pfeile angedeutet. Der zur Erzeugung des Lichts erforderliche
Strom ist mit IEHV gekennzeichnet.The high-
Innerhalb des Hochspannungsschalters 13a beziehungsweise
13n sind die beiden Dioden, also der
lichtsteuerbare Schalter und der überkopf schaltbare
Schalter in Reihe geschaltet, wobei die Anode
des überkopf schaltbaren Schalters 13'a/13'n an der
Zündkerze 3a/3n angeschlossen ist und dessen Kathode
an der Anode des lichtsteuerbaren Schalters
13''a/13''n. Die Kathoden der lichtsteuerbaren
Schalter werden über den Verbindungspfad 15 mit dem
Hochspannungsausgang 11 der Zündspule 5 verbunden.
In Figur 2 ist angedeutet, daß die Zündkerzen 3a
bis 3n mit einem negativen Potential angesteuert
werden. Die lichtgetriggerten Kippdioden 13a bis
13n sind, wie oben erwähnt, rückwärts leitend ausgebildet,
das heißt, sie sind bei einem bestimmten
positiven Meßpotential, der Ladung des Kondensators
25, leitend, so daß der über der Funkenstrecke der
Zündkerzen 3a bis 3n gegebene Ionenstrom IION erfaßt
werden kann. Die für die Ionenstrommessung
verwendete Meßspannung beträgt 100 V bis 500 V,
vorzugsweise 200 V bis 300 V. Dies gilt für alle
Schaltungsvariationen.Within the high-
Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante der in Figur
2 dargestellten induktiven Zündeinrichtung 1' mit
elektronischer Hochspannungsverteilung. Die Zündeinrichtung
1" in Figur 3 unterscheidet sich ausschließlich
dadurch, daß die Zündkerzen 3a bis 3n
mit einem positiven Potential angesteuert werden,
das über den Hochspannungsausgang 11 und den Verbindungspfad
15 über die Hochspannungsschalter 13a
bis 13n an die Zündkerzen 3a bis 3n gelegt wird.
Die Hochspannungsschalter 13a bis 13n sind wiederum
als lichtgetriggerte Kippdioden (LKD) ausgebildet
und weisen jeweils einen lichtsteuerbaren Schalter
13''a bis 13"n und eine Hochspannungskippdiode,
die einen überkopf schaltbaren Schalter 13'a bis
13'n darstellt, umfaßt. Die bei der in Figur 3 dargestellten
Schaltung verwendeten Schalter 13a bis
13 n sperren in Rückwärtsrichtung.FIG. 3 shows an embodiment variant of the one in FIG
2 shown inductive ignition device 1 '
electronic high voltage distribution. The
Die Polung der Dioden der Hochspannungsschalter 13a
bis 13n ist umgekehrt als bei dem in Figur 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Die Anoden der lichtsteuerbaren
Schalter 13''a bis 13"n liegen also
über den Verbindungspfad 15 am Hochspannungsausgang
11, während die Kathoden der überkopf schaltbaren
Schalter 13'a bis 13'n an den Zündkerzen 3a bis 3n
liegen.The polarity of the diodes of the
Die Meßschaltung 19' weicht allerdings gegenüber
der in Figur 1 und 2 dargestellten ab: Sie umfaßt
beispielweise eine Reihenschaltung aus einem Widerstand
37, einer Diode 39 sowie einem Widerstand 41.
Der Widerstand 37 ist mit der Primärseite der Zündspule
5 verbunden und zwar hier mit dem Kollektor
des Transistors 9. Auf der anderen Seite des Widerstands
37 liegt die Anode der Diode 39, deren Kathode
mit dem Widerstand 41 und dem Kondensator 42
verbunden ist. Das dem Widerstand 41 gegenüberliegende
Ende des Kondensators 42, an dem die dem Ionenstrom
IION proportionale Spannung abgegriffen
wird, ist über den Widerstand 44 an Masse gelegt.
An dem dem Kondensator 42 gegenüberliegenden Ende
des Widerstands 41 ist ein Anschlußpunkt 23 gegeben,
an dem den Zündkerzen 3a bis 3n zugeordnete
Hochspannungsschalter, hier Hochspannungsdioden 43a
bis 43n angeschlossen sind, deren Anoden am Anschlußpunkt
23 und deren Kathoden an dem Ende der
Funkenstrecke der Zündkerzen 3a bis 3n angeschlossen
sind, an dem auch die Hochspannungsschalter 13a
bis 13n liegen. Das gegenüberliegende Ende der Funkenstrecke
der Zündkerzen 3a bis 3n liegt auf
Masse.However, the measuring circuit 19 'differs from that shown in FIGS. 1 and 2: it includes, for example, a series circuit comprising a
Über die Meßschaltung 19' wird ein positives Spannungssignal
an die Zündkerzen 3a bis 3n angelegt,
um den Ionenstrom IION zu erfassen. Durch die Polarisierung
der Hochspannungsdioden 43a bis 43n wird
vermieden, daß die an die Zündkerzen 3a bis 3n gelegte
Hochspannung zur Meßschaltung 19' gelangt.A positive voltage signal is applied to the
Im übrigen entsprechen die Bauteile der induktiven
Zündeinrichtung 1" gemäß Figur 3 denen der in Figur
2 dargestellten Ausführungsvariante. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es
wird insofern auf die Beschreibung zu Figur 2 verwiesen.Otherwise, the components correspond to the inductive
Figur 4 zeigt schematisch den Verlauf der an die
Basis des Transistors 9 angelegten Ansteuerungsspannung
UES über der Zeit t, darunter den Primärstrom
I1 in der Zündspule 5 über der Zeit, außerdem
den Sekundärstrom I2 in der Zündspule 5, der den
angesteuerten Zündkerzen zugeleitet wird und in einem
vierten Teildiagramm die an den Zündkerzen anliegende
Sekundärspannung U2 über der Zeit t.
Schließlich wird in dem letzten, untersten Teildiagramm
in Figur 1 der Strom IEHV angedeutet, der der
Ansteuerung der in den Figuren 2 und 3 angesprochenen
lichtsteuerbaren Schalter 13''a bis 13''n
und damit der elektronischen Hochspannungsverteilung
dient.FIG. 4 schematically shows the course of the drive voltage U ES applied to the base of the
Aus der Darstellung in Figur 4 ist ersichtlich, daß während der sogenannten Schließzeit bis zum Zeitpunkt t1 die Ansteuerspannung UES anliegt und zum Zündzeitpunkt, der durch ein Blitz-Symbol angedeutet ist, abgeschaltet wird. Bis zum Zeitpunkt t1 steigt der Primärstrom I1 linear an und fällt dann schlagartig ab. Bis zum Zeitpunkt t1 bleibt der Sekundärstrom I2 auf Null und steigt zum Zeitpunkt t1 auf seinen Maximalwert an. Gleichzeitig ergibt sich zum Zeitpunkt t1 der Peak für die Zündspannung U2. It can be seen from the illustration in FIG. 4 that the control voltage U ES is present during the so-called closing time up to the time t 1 and is switched off at the ignition time, which is indicated by a lightning symbol. The primary current I 1 increases linearly up to the time t 1 and then drops suddenly. The secondary current I 2 remains at zero until the time t 1 and rises to its maximum value at the time t 1 . At the same time, the peak for the ignition voltage U 2 results at the time t 1 .
Die gewünschte Funkendauer erstreckt sich über den Zeitraum t1 bis zum Zeitpunkt t2. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß während des Zeitraums t1 ≤ t ≤ t2 der Sekundärstrom I2 im wesentlichen linear abfällt. Die Hochspannungsschalter der induktiven Zündeinrichtungen in den Figuren 1 bis 3 können so gewählt werden, daß die Schalter bei dem zum Zeitpunkt t2 gegebenen Stromwert von I2 abschalten, weil nämlich der sogenannte Haltestrom dieser Hochspannungsschalter unterschritten wird.The desired spark duration extends over the period t 1 to time t 2 . It can be seen from FIG. 4 that the secondary current I 2 drops essentially linearly during the period t 1 t t t t 2 . The high-voltage switches of the inductive ignition devices in FIGS. 1 to 3 can be selected such that the switches switch off at the current value of I 2 given at time t2, because the so-called holding current of these high-voltage switches is not reached.
Durch den Spannungspeak von U2 wird zum Zeitpunkt
t1 der als überkopf schaltbare Hochspannungskippdiode
ausgebildete Hochspannungsschalter 13 der induktiven
Zündeinrichtung 1 gemäß Figur 1 durchgeschaltet,
so daß der Sekundärstrom I2 über die Funkenstrecke
35 der Zündkerze 3 fließt, wobei der
Zündfunke brennt. Der Funke erlischt, sobald der
Hochspannungsschalter abschaltet. Dies kann dadurch
geschehen, daß der Sekundärstrom den Haltestromwert
unterschreitet. Durch die spezielle Auslegung der
Hochspannungsschalter kann also sichergestellt werden,
daß die Funkendauer begrenzt wird. Die Funkendauer
kann aber auch dadurch begrenzt werden,
daß der Sekundärstrom I2 zwangsweise abgeschaltet
wird und dadurch der Haltestromwert des Hochspannungsschalters
unterschritten wird. Die Abschaltung
des Sekundärstroms wird dadurch erreicht, daß über
die Ansteuerschaltung zum Zeitpunkt t2 ein zweites
Ansteuersignal A abgegeben wird, aufgrund dessen
der Strom I1 erneut fließt. Das zweite Ansteuersignal
der Endstufenansteuerung wird für einen Zeitraum
von 10 µs bis 500 µs aufrechterhalten. Besonders
bewährt hat sich ein Ansteuersignal von 100 µs
Zeitdauer. Während dieses Zeitraums t2 ≤ t ≤ t3
steigt der Strom I1 und fällt wieder auf den Wert
Null ab. Dadurch wird der Stromfluß I2 zwangsweise
beendet. Der Strom I2 sinkt damit definiert und
zwangsweise auf einen Wert ab, der unterhalb des
Haltestroms des Hochspannungsschalters liegt. Nach
einer Zeitspanne, die auch als Erholzeit beziehungsweise
Freiwerdezeit bezeichnet wird, von circa
50 µs kann wiederum eine Spannung in Vorwärtsrichtung
an den Hochspannungsschalter angelegt werden.The voltage peak of U 2 causes the high-
Nach dem Abschalten des Ansteuersignals A zum Zeitpunkt t3 steigt die Sekundärspannung U2 wieder kurz an und fällt dann gegen Null ab. Es findet hier ein rascher definierter Abbau der Restenergie in der Zündspule statt, wobei die Spannung U2 die Sperrspannung der Hochspannungsschalter nicht mehr überschreitet. Diese verbleiben also in ihrem ausgeschalteten Zustand, so daß die Zündkerzen nicht mehr zünden.After the control signal A is switched off at the time t 3 , the secondary voltage U 2 rises again briefly and then drops towards zero. There is a rapid, defined reduction in the residual energy in the ignition coil, the voltage U 2 no longer exceeding the blocking voltage of the high-voltage switch. These therefore remain in their switched-off state, so that the spark plugs no longer ignite.
Die in Figur 4 angedeuteten Spannungs- und Stromverläufe ergeben sich auch für die in den Figuren 2 und 3 dargestellten induktiven Zündsysteme.The voltage and current profiles indicated in FIG. 4 also result for those in FIGS and 3 illustrated inductive ignition systems.
Die als lichtgetriggerte Kippdioden ausgebildeten
Hochspannungsschalter 13a bis 13n werden durch Aktivierung
der lichtsteuerbaren Schalter 13''a bis
13"n eingeschaltet. Die lichtgetriggerten Schalter
geben also in aktiviertem Zustand die Verbindung
zwischen den überkopf schaltbaren Schaltern und dem
Hochspannungsausgang 11 frei, so daß die überkopf
schaltbaren Schalter 13'a bis 13'n durch die Überspannung
U2 eingeschaltet werden können. Die Freigabe
der überkopf schaltbaren Schalter erfolgt
durch ein Stromsignal IEHV, das unmittelbar vor
Auftreten der Zündspannung U2 zum Zeitpunkt t1 an
den lichtsteuerbaren Schalter 13''a bis 13"n der
Zündkerze 3a bis 3n angelegt wird, der die Energie
der Zündspule 5 zugeführt werden soll. Rein beispielhaft
wird davon ausgegangen, daß das Schaltsignal
IEHV 100 µs vor und nach dem Zeitpunkt t1 an
einem der lichtschaltbaren Schalter 13''a bis 13''n
anliegt. Es ist ersichtlich, daß zur definierten
Beendigung der Funkendauer kein weiteres Signal
IEHV an die lichtschaltbaren Schalter angelegt werden
muß. Die Abschaltung der lichttriggerbaren
Schalter 13a bis 13n, beziehungsweise der diesen
Schaltern zugeordneten Hochspannungskippdioden 13'a
bis 13'n, erfolgt ausschließlich durch das zum
Zeitpunkt t2 angelegte zweite Ansteuersignal A, das
im obersten Teildiagramm von Figur 4 dargestellt
ist.The high-
Durch das Signal UES wird also auch bei den Zündeinrichtungen, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt sind, der Primärstrom I1 zum Zeitpunkt t2 wieder ansteigen, so daß auch dort der Sekundärstrom I2 zwangsweise beendet wird und -wie aus Figur 4 ersichtlich- etwa um 20 mA/50 µs abfällt, so daß die Funkendauer zwangsweise beendet wird. Auch bei den Ausführungsvarianten gemäß den Figuren 2 und 3 wird die Sekundärspannung U2 bei Abschaltung des zweiten Ansteuersignals UES zum Zeitpunkt t3 wiederum ansteigen, ohne jedoch die Sperrspannung der überkopf schaltbaren Schalter 13'a bis 13'n zu erreichen, und dann gegen Null abfallen. Die Restenergie in der Zündkerze wird also rasch abgebaut, ohne daß die Zündkerzen erneut zünden. By the signal U ES Thus, the primary current I 1 is also in the ignition means, which are shown in Figures 2 and 3, at time t 2 to rise again, so that there too the secondary current I 2 is forcibly terminated and -As from Figure 4 evident - drops by approximately 20 mA / 50 µs, so that the spark duration is forcibly ended. Also in the embodiment variants according to FIGS. 2 and 3, the secondary voltage U 2 will rise again at time t 3 when the second control signal U ES is switched off, but without reaching the blocking voltage of the switches 13'a to 13'n which can be switched overhead, and then against Fall off zero. The residual energy in the spark plug is thus rapidly reduced without the spark plugs igniting again.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Schaltungen zeichnen sich also dadurch aus, daß die Funkendauer gezielt verkürzt werden kann. Dies ist einerseits dadurch möglich, daß Hochspannungsschalter -sei es solche, die in Figur 1 dargestellt sind oder solche, die anhand der Figuren 2 und 3 erläutert wurden- eingesetzt werden, deren Haltestrom so gewählt ist, daß der Sekundärstrom I2 zum Zeitpunkt t2 deshalb angeschaltet wird, weil der Haltestrom der Hochspannungschalter unterschritten wird.The circuits shown in FIGS. 1 to 3 are characterized in that the spark duration can be shortened in a targeted manner. On the one hand, this is possible by using high-voltage switches, such as those shown in FIG. 1 or those that have been explained with reference to FIGS. 2 and 3, whose holding current is selected such that the secondary current I 2 at time t 2 is switched on because the holding current of the high-voltage switch is undershot.
Eine wesentlich sichere Funktion der Schaltungen ergibt sich, wenn der Sekundärstrom I2 gezielt durch ein zweites Ansteuersignal A abgeschaltet wird, das zum Zeitpunkt t2 erzeugt und an die Zündspule abgegeben wird. Durch das zweite Ansteuersignal zum Zeitpunkt t2 wird, wie oben beschrieben, der Sekundärstrom I2 definiert auf Null heruntergeführt, so daß die Hochspannungsschalter definitiv abgeschaltet werden und nach einem gewissen Zeitraum (Erholungszeit/Freiwerdezeit) abgeschaltet bleiben.A significantly reliable function of the circuits is obtained if the secondary current I 2 is specifically switched off by a second control signal A, which is generated at time t 2 and is delivered to the ignition coil. The second control signal at time t 2 , as described above, leads the secondary current I 2 down to zero in a defined manner, so that the high-voltage switches are definitely switched off and remain switched off after a certain period of time (recovery time / release time).
Durch die abgeschalteten Hochspannungsschalter werden die Zündkerzen von der Zündspule abgekoppelt, so daß auch bei Ansteigen der Sekundärspannung U2 nach dem Zeitpunkt t3 ein Wiederzünden der Kerzen ausgeschlossen ist.Due to the high-voltage switch being switched off, the spark plugs are decoupled from the ignition coil, so that the spark plugs cannot be re-ignited even after the secondary voltage U 2 rises after time t 3 .
Aus diesen Erläuterungen ergibt sich einerseits die Funktion der induktiven Zündeinrichtungen gemäß den Figuren 1 bis 3, andererseits das Verfahren zur Ansteuerung einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine mit Hilfe einer induktiven Zündeinrichtung, das sich eben dadurch auszeichnet, daß zur Realisierung einer definierten Funkendauer einer Zündkerze zwei Ansteuersignale erzeugt werden. Das erste Ansteuersignal dient dazu, den Zündvorgang zum Zeitpunkt t1 auszulösen; das zweite zum Zeitpunkt t2 abgegebene Ansteuersignal A hat den Zweck, den Sekundärstrom in der Zündkerze definiert abzuschalten und damit die Funkendauer zu begrenzen. Es hat sich gezeigt, daß das zweite Ansteuersignal für einen Zeitraum von vorzugsweise 100 µs bereitgestellt werden muß, damit einerseits die Erholzeit/Freiwerdezeit für die verwendeten Hochspannungsschalter eingehalten wird. Andererseits ist aufgrund der kurzen Dauer des zweiten Ansteuersignals sichergestellt, daß beim Abschalten des Primärstroms I1 der Sekundärstrom I2 zum Zeitpunkt t3 nicht wieder ansteigt.From these explanations, on the one hand, the function of the inductive ignition devices according to FIGS. 1 to 3 results, on the other hand the method for controlling a spark plug of an internal combustion engine with the aid of an inductive ignition device, which is characterized in that two control signals are generated to implement a defined spark duration of a spark plug become. The first control signal is used to trigger the ignition process at time t 1 ; the second control signal A emitted at time t 2 has the purpose of switching off the secondary current in the spark plug in a defined manner and thus limiting the spark duration. It has been shown that the second control signal must be provided for a period of preferably 100 microseconds so that, on the one hand, the recovery time / release time for the high-voltage switch used is observed. On the other hand, the short duration of the second control signal ensures that when the primary current I 1 is switched off, the secondary current I 2 does not rise again at time t 3 .
Durch die spezielle Ausgestaltung der Schaltungen
der Figuren 1 bis 3 und durch die Auslegung des
Verfahrens können die Zündkerzen mit einem Meßstrom
beaufschlagt werden, wobei Meßschaltungen 19 beziehungsweise
19' eingesetzt werden können, die in den
Figuren 1 und 2 beziehungsweise 3 dargestellt und
erläutert wurden. Der Meßstrom, der über die Funkenstrecke
der Zündkerze fließt, wird ausgewertet,
während der Zündfunke nicht mehr brennt. Er fließt
aufgrund der im Verbrennungsraum während der Verbrennung
vorhandenen Ionen. Mit dieser auch als Ionenstrommessung
bezeichneten Methode kann der Verbrennungsvorgang
überwacht werden. Der Meßstrom
liegt in einem Bereich von 20 µA bis 200 µA. Vorzugsweise
wird ein Meßstrom von 50 µA bis 100 µA
gewählt. Aus den Erläuterungen zu den in den Figuren
1 und 2 verwendeten Hochspannungsschaltern wird
deutlich, daß für die Durchführung der Ionenstrommessung
rückwärts leitende Kippdioden, also rückwärts
leitende Hochspannungsdioden beziehungsweise
rückwärts leitende, lichtgetriggerte Kippdioden
eingesetzt werden, so daß die Durchführung der Ionenstrommessung
mit relativ geringem Aufwand erfolgen
kann. Wenn, wie anhand von Figur 1 erläutert,
Einzelfunkenspulen eingesetzt werden, ist es möglich,
für jede Zündkerze eine separate Meßschaltung
vorzusehen. Denkbar ist aber auch, für mehrere,
beispielsweise vier Zündkerzen, eine einzige Meßschaltung
einzusetzen.Due to the special design of the circuits
of Figures 1 to 3 and by the interpretation of
The spark plugs can be moved with a measuring current
are applied, with measuring
In Figur 3 werden rückwärts sperrende Hochspannungsschalter eingesetzt. Die in Figur 3 dargestellte Meßschaltung ist auch für Anordnungen nach Figur 1 anwendbar, die Hochspannungsschalter 13 nach Figur 1 sind dann rückwärtssperrend auszugestalten.In Figure 3 reverse high-voltage switches used. The one shown in Figure 3 Measuring circuit is also available for arrangements Figure 1 applicable, the high voltage switch 13th according to Figure 1 are then designed to be reverse-locking.
Aus dem oben Gesagten wird ersichtlich, daß die Ionenstrommessung bei den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten induktiven Zündeinrichtungen möglich ist, ohne daß das an die Zündkerzen abgegebene Spannungsangebot oder der sekundäre Anfangsstrom I2 verringert werden müssen. Durch die definierte "Abschaltung" des Sekundärstroms kann eine hohe Energie in der Zündspule an die Kerzen abgegeben werden, so daß unter allen Betriebsbedingungen ein ausreichendes Spannungs- und Energieangebot gegeben ist.From what has been said above, it can be seen that the ion current measurement is possible in the inductive ignition devices shown in FIGS. 1 to 3 without the voltage supply delivered to the spark plugs or the secondary initial current I 2 having to be reduced. Due to the defined "shutdown" of the secondary current, a high amount of energy can be delivered to the candles in the ignition coil, so that there is a sufficient supply of voltage and energy under all operating conditions.
Durch die gezielte Abschaltung der Hochspannungsschalter, entweder durch eine spezielle Vorgabe des Haltestroms der Hochspannungsschalter oder vorzugsweise durch ein zweites Ansteuersignal, wird sichergestellt, daß sich keine erhöhte Verlustleistung in der Endstufenansteuerung oder der Zündkerze einstellt.By deliberately switching off the high-voltage switches, either by a special specification of the Holding current of the high voltage switch or preferably a second control signal ensures that that there is no increased power loss in the output stage control or the spark plug sets.
Durch das Sperren des Hochspannungsschalters kann die in der Zündspule verbliebene Energie mit kleiner Zeitkonstante ausschwingen, ohne daß es zum Wiederzünden der Zündkerzen kommt. Schließlich kann durch das gezielte Beenden der Funkendauer ein Restenergiebetrieb bei Mehrzylindermotoren, beispielsweise bei Motoren mit mehr als fünf Zylindern, bei einer hohen Drehzahl und bei einer Ansteuerung mit nur einer Endstufe vermieden werden. Dabei kann bei vorgegebener Energie ein relativ niedriger Anfangsstrom für die Zündkerzen gewählt werden, wobei sich eine entsprechend lange Funkendauer einstellt. Durch den niedrigen Anfangswert des Sekundärstroms I2 stellt sich ein relativ niedriger Kerzenverschleiß ein. Diese Betriebsweise ist besonders im Zusammenhang mit einer elektronischen Hochspannungsverteilung, wie sie anhand der Figuren 2 und 3 erläutert wurde, realisierbar.By blocking the high-voltage switch, the energy remaining in the ignition coil can swing out with a small time constant without the spark plugs being re-ignited. Finally, by deliberately ending the spark duration, residual energy operation in multi-cylinder engines, for example in engines with more than five cylinders, at high speed and when controlled with only one output stage, can be avoided. For a given energy, a relatively low initial current can be selected for the spark plugs, with a correspondingly long spark duration. The low initial value of the secondary current I 2 results in a relatively low spark plug wear. This mode of operation can be implemented particularly in connection with an electronic high-voltage distribution, as was explained with reference to FIGS. 2 and 3.
Claims (14)
- Inductive ignition device (1, 1') for sparkplugs (3, 3a-3n) of an internal combustion engine, having at least one drive circuit (9) for at least one ignition coil (5) and having at least one sparkplug (3), characterized by a high-voltage switch (13; 13a to 13n) which is associated with at least one sparkplug and is changed to a conductive, switched-on state by a first drive signal of the drive circuit, has the spark current (I2) of the at least one sparkplug (3; 3a to 3n) flowing through it in the switched-on state, and is designed such that, without any further drive, it remains in the conductive state until the spark current becomes less than a specific value (latching current).
- Ignition device according to Claim 1, characterized in that the drive circuit emits a second drive signal in order to end the spark duration in a defined manner.
- Ignition device according to Claim 1 or 2, characterized in that the second drive signal is sufficiently short that no renewed secondary current (I2) is produced, and in that the second drive signal is sufficiently long that the high-voltage switch (13; 13a to 13n) remains in the switched-off state after a recovery time.
- Ignition device according to Claim 3, characterized in that the time for which the second drive signal is switched on is 10 µs to 500 µs, preferably about 100 µs.
- Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the high-voltage switch (13; 13a to 13n) is arranged between the sparkplug (3; 3a to 3n) and a high-voltage output (11) on the secondary side of the ignition coil.
- Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the high-voltage switch is designed as a breakover diode, or is designed to be triggerable.
- Ignition device according to Claim 6, characterized in that the high-voltage switch (13) is designed as a reverse-conducting high-voltage breakover diode.
- Ignition device according to Claim 6, characterized in that the high-voltage switch (13a to 13n) is designed as a reverse-conducting, light-triggered breakover diode.
- Ignition device according to one of the preceding claims, characterized by a measurement circuit (19; 19'), which applies a measurement voltage to the sparkplugs (3; 3a to 3n), in order to detect the ion current.
- Method for driving a sparkplug of an internal combustion engine with the aid of an inductive ignition device, in particular by means of an inductive ignition device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that two drive signals are produced in order to provide a defined spark duration for a sparkplug, in which case the first drive signal is used to produce the ignition spark, and the second drive signal is used to switch off the secondary current, and thus to end the spark duration.
- Method according to Claim 10, characterized in that the second drive signal is used to switch off the high-voltage switch via which the spark current flows to the sparkplug.
- Method according to Claim 10 or 11, characterized in that the second drive signal is provided for a time period of from 10 µs to 500 µs, preferably of about 100 µs.
- Method according to one of Claims 10 to 12, characterized in that a measurement voltage is applied to the sparkplugs, in order to monitor the combustion process by means of an ion current measurement.
- Method according to the preceding Claims 10 to 13, characterized in that a measurement voltage of from 100 V to 500 V, preferably of from 200 V to 300 V, is chosen.
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Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19849258A1 (en) | 1998-10-26 | 2000-04-27 | Bosch Gmbh Robert | Energy regulation of internal combustion engine ignition system with primary side short circuit switch involves controlling closure time/angle depending on shorting phase primary current |
JP2000205034A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | Combustion condition detector for internal combustion engine |
AT409406B (en) | 2000-10-16 | 2002-08-26 | Jenbacher Ag | IGNITION SYSTEM WITH AN IGNITION COIL |
JP4528469B2 (en) * | 2000-12-21 | 2010-08-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Ignition device for internal combustion engine |
US6779517B2 (en) * | 2001-11-29 | 2004-08-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition device for internal combustion engine |
US6666196B2 (en) * | 2002-01-10 | 2003-12-23 | Delphi Technologies, Inc. | Ignition system having improved spark-on-make blocking diode implementation |
DE10250736A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-05-13 | Daimlerchrysler Ag | Suppression method for suppressing early sparking in an externally ignited internal combustion engine ignites a fuel-air mixture while triggering a discharge in a previously charged ignition device |
DE102005044030B4 (en) * | 2005-09-14 | 2011-02-17 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Method and device for ionization measurement in internal combustion engines with suppression of Zündrestspannung |
DE102007029953A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for controlling the ignition energy |
US8286617B2 (en) | 2010-12-23 | 2012-10-16 | Grady John K | Dual coil ignition |
KR20180018562A (en) * | 2015-05-14 | 2018-02-21 | 엘도르 코포레이션 에쎄.피.아. | Electronic ignition system for internal combustion engine |
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US5293129A (en) * | 1990-11-09 | 1994-03-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ionic current sensing apparatus for engine spark plug with negative ignition voltage and positive DC voltage application |
DE4117808C2 (en) * | 1991-05-31 | 1994-09-22 | Bosch Gmbh Robert | Ignition systems for internal combustion engines with high-voltage switches |
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DE4417164C1 (en) * | 1994-05-17 | 1995-06-22 | Bosch Gmbh Robert | High voltage tripping diode used as stationary spark voltage distributor |
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