EP1199470A2 - Zündsystem mit einer Zündspule - Google Patents

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EP1199470A2
EP1199470A2 EP01123820A EP01123820A EP1199470A2 EP 1199470 A2 EP1199470 A2 EP 1199470A2 EP 01123820 A EP01123820 A EP 01123820A EP 01123820 A EP01123820 A EP 01123820A EP 1199470 A2 EP1199470 A2 EP 1199470A2
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    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to an ignition system with an ignition coil on the primary side is fed by a radio frequency source (HF source), the one from the HF source output voltage is pulse width modulated and a device for detecting the secondary-side current (actual value) is provided.
  • HF source radio frequency source
  • EP 0 547 258 A1 describes the peak value in the spark plug or Secondary circuit at the time of ignition or shortly thereafter flowing current by means of a regulation of the closing time compared with a target value. Is the peak due to any cause - gear ratio or quality of the ignition coil, Candle or cable condition, etc. - higher or lower than the specified setpoint, the closing time of the primary circuit is shortened accordingly or extended.
  • JP 55060664 A JP 53090531 A and JP 01008357 A are above also known ignition control devices in which the primary-side feed signal is regulated as a function of secondary measurement signals. So in JP 55060664 A then carried out a regulation on the primary side if the current on the secondary side is less than a predefined threshold value. In JP 5309031 A is used as the controlled variable for the secondary current and the burning time used. In JP 01008357 A, a pulse width control loop is provided for the primary-side switching operations based on a secondary-side tapped Regulate output signal.
  • the invention provides that a control device is provided, which the pulse width depending on the detected actual value of the current on the secondary side the ignition coil and a predetermined setpoint curve of the current amplitude regulates during a spark. You can use it to create a setpoint curve for the Specify the ignition current during a spark.
  • the control device detects during the ignition spark the actual value of the current and then influenced via the Pulse width modulation the delivered current such that the setpoint curve in the Current amplitude is essentially maintained.
  • the voltage regulation in this way is designed so that the secondary ignition voltage to a maximum value limited. With such a regulation, it is in particular possible to To achieve voltage limitation of the secondary ignition voltage.
  • FIG. 1 to 4 each show different exemplary embodiments of an ignition system according to the invention.
  • the spark plug is denoted by 1 and the ignition coil by 2.
  • This ignition coil has a secondary circuit 2b and a primary circuit 2a.
  • the primary circuit is fed by a high-frequency source 3, which outputs a pulse width modulated voltage, typically in the range from 50 to 100 kH, on line 4.
  • a current setpoint curve can be freely specified on line 5, as is shown, for example, in FIG. 5 in the second diagram (I soll ).
  • the primary-side voltage output on line 4 (shown without ignition of the spark) is pulse-width modulated and shown in FIG. 5 as U PRIMARY .
  • the resulting secondary-side high voltage U HS is shown in the fourth diagram in FIG. 5.
  • the secondary-side current I HS results from the last diagram in FIG. 5.
  • the secondary-side current provided (for example realized as a measuring shunt). Then the secondary-side actual value of the Current transmitted to the control device 8, a control signal on line 9 to the RF source.
  • This control signal 9 essentially indicates the pulse width, with which the RF source then at a predetermined, preferably adjustable Frequency on line 4 gives the actual primary voltage to the ignition coil 2.
  • the current control instead of Fig. 1 provided a voltage limitation control.
  • FIG. 3 shows, the current control of FIG. 1 with the Voltage limiting control of FIG. 2 can also be combined, with the Current control a first controller 8 and for the voltage limit control second controller 8 'is provided.
  • a trigger input 14 is provided, the beginning and the Defines the end of an ignition spark.
  • the trigger signal T is the uppermost in FIG. 5 Representation shown.

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Abstract

Zündsystem mit einer Zündspule, die primärseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF-Quelle) gespeist wird, wobei die von der HF-Quelle abgegebene Spannung pulsweitenmoduliert ist und eine Einrichtung (6) zum Erfassen des sekundärseitigen Stromes (Istwert) vorgesehen ist, wobei eine Regeleinrichtung (8) vorgesehen ist, die die Pulsweite in Abhängigkeit vom erfaßten Istwert des Stromes auf der Sekundärseite der Zündspule und von einem vorgegebenen Sollwert-Verlauf der Stromamplitude während eines Zündfunkens regelt. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zündsystem mit einer Zündspule, die primärseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF-Quelle) gespeist wird, wobei die von der HF-Quelle abgegebene Spannung pulsweitenmoduliert ist und eine Einrichtung zum Erfassen des sekundärseitigen Stromes (Istwert) vorgesehen ist.
In der EP 0 547 258 A1 wird der Spitzenwert des im Zündkerzen- oder Sekundärstromkreis zum Zündzeitpunkt oder kurz danach fließenden Stromes mittels einer Regelung der Schließdauer mit einem Sollwert verglichen. Ist der Spitzenwert infolge irgendeiner Ursache - Übersetzungsverhältnis oder Qualität der Zündspule, Kerzen- oder Kabelzustand, usw. - höher oder niedriger als der vorgegebene Sollwert, so wird die Schließdauer des Primärstromkreises entsprechend verkürzt oder verlängert.
Moderne Zündsysteme begnügen sich nicht mehr damit, einen Zündfunken abzugeben, sondern wollen den Verlauf des Zündfunkens für jeden einzelnen Zündfunken gestalten, um eine optimierte Verbrennung zu erzielen. Es ist bereits bekannt, als primärseitige Versorgung für eine Zündspule eine Hochfrequenzquelle zu verwenden und die von der Hochfrequenz abgegebene Spannung pulsweitenzumodulieren.
Aus den Schriften JP 55060664 A, JP 53090531 A sowie JP 01008357 A sind darüber hinaus Zündregeleinrichtungen bekannt, bei denen das primärseitige Einspeisesignal in Abhängigkeit von sekundärseitigen Meßsignalen geregelt wird. So wird in der JP 55060664 A dann primärseitig eine Regelung vorgenommen, wenn der sekundärseitige Strom kleiner als ein vorab definierter Schwellwert ist. In der JP 5309031 A wird als Regelgröße die sekundärseitige Stromstärke und die Brenndauer herangezogen. In der JP 01008357 A ist ein Pulsweitenregelkreis vorgesehen, um die primärseitigen Schaltvorgänge auf der Basis eines sekundärseitgen abgegriffenen Ausgangssignals zu regeln.
Erfindungsgemäß soll nun die Möglichkeit gegeben sein, den Verlauf des Zündfunkens frei vorggebbar zu gestalten.
Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die die Pulsweite in Abhängigkeit vom erfaßten Istwert des Stromes auf der Sekundärseite der Zündspule und von einem vorgegebenen Sollwert-Verlauf der Stromamplitude während eines Zündfunkens regelt. Man kann damit einen Sollwert-Verlauf für den Zündstrom während eines Zündfunkens vorgeben. Die Regeleinrichtung erfaßt während des Zündfunkens den Istwert des Stromes und beeinflußt dann über die Pulsweitenmodulation den abgegebenen Strom derart, daß der Sollwertverlauf in der Stromamplitude im wesentlichen eingehalten wird.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, daß die Spannungsregelung derart ausgelegt ist, daß sie die sekundärseitige Zündspannung auf einen Maximalwert begrenzt. Mit einer solchen Regelung ist es insbesondere möglich, eine Spannungsbegrenzung der sekundärseitigen Zündspannung zu erzielen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Zündsystems. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zündsystem ist die Zündkerze mit 1 und die Zündspule mit 2 bezeichnet. Diese Zündspule weist einen Sekundärkreis 2b und einen Primärkreis 2a auf. Der Primärkreis wird von einer Hochfrequenzquelle 3 gespeist, die eine pulsweitenmodulierte Spannung, typischerweise im Bereich von 50 bis 100 kH auf der Leitung 4 abgibt. Auf der Leitung 5 kann ein Stromsollwert-Verlauf frei vorgegeben werden, wie er beispielsweise in Fig. 5 im zweiten Diagramm gezeigt ist (Isoll). Die auf der Leitung 4 abgegebene primärseitige Spannung (dargestellt ohne Zündung des Zündfunkens) ist pulsweitenmoduliert und in Fig. 5 als UPRIMÄR dargestellt. Die sich ergebende, sekundärseitige Hochspannung UHS ist im vierten Diagramm der Fig. 5 dargestellt. Der sekundärseitige Strom IHS ergibt sich aus dem letzten Diagramm der Fig. 5.
Erfindungsgemäß ist nun gemäß Fig. 1 auf der Sekundärseite 2b der Zündspule 2 eine Einrichtung 6 zur Erfassung des sekundärseitigen Stromes vorgesehen (beispielsweise realisiert als Meß-Shunt). Über die Leitung 7 wird dann der sekundärseitige Istwert des Stromes an die Regeleinrichtung 8 übertragen, die auf der Leitung 9 ein Steuersignal an die HF-Quelle abgibt. Dieses Steuersignal 9 gibt im wesentlichen die Pulsweite an, mit der dann die HF-Quelle bei einer vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Frequenz auf Leitung 4 die tatsächliche Primärspannung an die Zündspule 2 abgibt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle der Stromregelung der Fig. 1 eine Spannungsbegrenzungsregelung vorgesehen. Dazu gibt es eine Einrichtung 11 zur Erfassung der sekundärseitigen Spannung. Es handelt sich bei dieser Einrichtung 11 im einfachsten Fall um einen Anbindungsknoten für die Leitung 7'. Dieses Signal gelangt in eine Regeleinrichtung 10, die einen Vergleich mit einem Spannungsmaximalwert vorgibt. Wenn dieser überschritten wird, gibt es auf Leitung 12 ein Signal an die Regeleinrichtung 8, was zu einer Reduzierung der Pulsweite und damit zu einer Reduzierung der sekundärseitigen Spannung führt.
Wie die Fig. 3 zeigt, kann die Stromregelung der Fig. 1 mit der Spannungsbegrenzungsregelung der Fig. 2 auch kombiniert werden, wobei für die Stromregelung ein erster Regler 8 und für die Spannungsbegrenzungsregelung ein zweiter Regler 8' vorgesehen ist.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch zusätzlich über ein logisches Rundgatter 13 ein Triggereingang 14 vorgesehen, der den Beginn und das Ende eines Zündfunkens festlegt. Das Triggersignal T ist in Fig. 5 als oberste Darstellung gezeigt.

Claims (4)

  1. Zündsystem mit einer Zündspule, die primärseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF-Quelle) gespeist wird, wobei die von der HF-Quelle abgegebene Spannung pulsweitenmoduliert ist und eine Einrichtung zum Erfassen des sekundärseitigen Stromes (Istwert) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (8) vorgesehen ist, die die Pulsweite in Abhängigkeit vom erfaßten Istwert des Stromes auf der Sekundärseite der Zündspule und von einem vorgegebenen Sollwert-Verlauf der Stromamplitude während eines Zündfunkens regelt.
  2. Zündsystem mit einer Zündspule, die primärseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF-Quelle) gespeist wird, wobei die von der HF-Quelle abgegebene Spannung pulsweitenmoduliert ist, insbesondere nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (11) zum Erfassen der sekundärseitigen Zündspannung (Istwert) und eine Regeleinrichtung (10) vorgesehen sind, die die Pulsweite in Abhängigkeit vom erfaßten Istwert der sekundärseitigen Spannung und von einem vorgebbaren Spannungssollwert regelt.
  3. Zündsystem nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsregelung derart ausgelegt ist, daß sie die sekundärseitige Zündspannung auf einen Maximalwert begrenzt.
  4. Zündsystem nach einem der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der HF-Quelle (3) auf die Resonanzfrequenz des Zündkreises abgestimmt ist.
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