EP1238195B1 - Steuerbare zündschaltung - Google Patents

Steuerbare zündschaltung Download PDF

Info

Publication number
EP1238195B1
EP1238195B1 EP00984610A EP00984610A EP1238195B1 EP 1238195 B1 EP1238195 B1 EP 1238195B1 EP 00984610 A EP00984610 A EP 00984610A EP 00984610 A EP00984610 A EP 00984610A EP 1238195 B1 EP1238195 B1 EP 1238195B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ignition
voltage
spark
circuit
ignition coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00984610A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1238195A2 (de
Inventor
Carl Maria Prof. Dr. Fleck
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to AT00984610T priority Critical patent/ATE291695T1/de
Publication of EP1238195A2 publication Critical patent/EP1238195A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1238195B1 publication Critical patent/EP1238195B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • 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 invention relates to an ignition circuit according to the Preamble of claim 1.
  • ignition circuits In known such ignition circuits is a electronic switch connected in parallel with the capacitor and is triggered by a single pulse of the pulse generator driven. When switching on the electronic switch it comes to a short circuit capacitor and thereby a rapid breakdown of the voltage across the capacitor, causing a rapid increase in the flow of current over the Primary winding of trained as Spartrafo ignition coil comes. This causes a single ignition voltage pulse at the Secondary side of the ignition coil, which ignites a spark between the two electrodes of a spark plug should.
  • the ignition voltage is sufficient due to the pressure and / or the wear of the spark plug not for training of a spark, so flows after interrupting the electronic switch the stored energy in the Capacitor. The next time the switch is turned on This process is repeated, but it is practically too no increase in the ignition voltage. Is the ignition voltage just at the for a spark of a spark at each given state of the electrodes of the spark plug and the provided pressures in the combustion chamber of the internal combustion engine, so it comes because of the fluctuations of the pressure and the Supply voltage to an irregular ignition and thus too a restless running of the internal combustion engine and thus a significant loss of performance of the same.
  • EP 0 070 572 discloses an ignition system at the primary winding of the transformer is part of an LC resonant circuit is, in turn, in series with a Chopper or switch acting transistor and a Resistor is switched.
  • the transistor is doing with Pulse trains with modulated in their duration individual pulses controlled so that the spark plugs with Zündimpuls Kunststoff with fed in their energy modulated single ignition pulses become.
  • the intended chopper is not suitable for the formation of ignition sequences, as for training a plasma as described below are necessary.
  • WO 98/19066 describes an ignition system in which the primary coil of a transformer is part of a resonant circuit in which a capacitor and a discharge switch are arranged.
  • the resonant circuit is excited externally controlled.
  • the first ignition is done by discharging a capacitor after closing a discharge switch.
  • By excitation of the resonant circuit during the "return oscillation" enough energy is introduced to maintain the spark for any length of time.
  • the ignition frequency is thus tied to the natural frequency of the resonant circuit and thus can hardly be varied, in particular, a circuit in this embodiment is not suitable to produce very rapidly successive ignition pulses.
  • the primary winding of an ignition coil is used, on the one hand, to transform the ignition energy stored in a storage capacitor to the high value required for ignition, and, on the other hand, to transform the DC voltage supplied by a battery to the ignition energy to be stored in the capacitor ,
  • This is also realized by using switching transistors, which are controlled by phase-shifted pulse trains, but with a constant duty cycle.
  • the aim of this invention is to replace the voltage converter, which has the task of converting the originating from the electrical system battery DC voltage in the much higher DC charging voltage, so as to equip the ignition more compact and with a smaller number of components.
  • the proposed circuit is, however, not suitable for using the energy stored on the secondary side of the transformer for a subsequent ignition, if the formation of a spark should be omitted.
  • the aim of the invention is to overcome these disadvantages avoid and an ignition circuit of the type mentioned to propose, even at high compression Internal combustion engines ensure safe ignition and at it only leads to a low current load on the electrodes of the Spark plugs is coming.
  • the circuit should be suitable to deliver ignition impulses in the fuel mixture, too if initially no ignition occurs, induce ionization and thus initiate plasma formation before it becomes the actual Ignition comes.
  • the duty cycle of the firing order is intended variable and the energy stored in the transformer Failed ignitions in suitable storage capacitors traceable.
  • the proposed measures ensure that several ignition pulses can be generated during the intended firing period. This increases the likelihood of a successful ignition.
  • the primary winding of the ignition coil is connected in the shunt branch of a series circuit of two similar electronic switches and a series circuit of two capacitors bridge circuit, wherein the electronic switches each have a diode is connected in anti-parallel and a pulse during the intended firing time, the electronic switch with several order each 180 ° out of phase pulses impinged.
  • This also results in the very significant advantage that when ignoring a spark between the electrodes, a spark plug, the energy in the circuit is stored to a considerable extent and is also available for the next ignition pulse. This also ensures that it comes during the scheduled ignition duration even under difficult ignition conditions to form a spark.
  • Ignition circuit is in the fact that the ignition, at already ignited spark between the electrodes of the spark plug by changing the frequency and the width of the Switch driving pulses can be controlled. Thereby is a very extensive protection of the electrodes of the spark plug possible, since just during the burning time of the spark a very significant reduction of the ignition current is possible and As a result, the wear of the electrodes significantly reduced can be.
  • the illustrated circuit has a control part 1 on, which is designed essentially as a frequency divider, at its two exits II, III by 180 ° phase-shifted signal trains supplies. This results in this Signal trains with respect to ground or a further terminal 2, with one pole of the primary winding L1 of an ignition coil 3rd connected is.
  • This pole of the primary winding L1 is further with a central connection one of two electronic switches T1, T2 formed series connection, whose Control electrodes with outputs II and III of the control unit 1 are connected.
  • This series connection of the two electronic Switch T1, T2 is connected to ground GND and to a voltage source U connected, preferably a controllable voltage of 12 delivers up to 300V DC.
  • each electronic switch T1, T2 is a Diode D1, D2 connected in anti-parallel, preferably very rapidly switching diodes are provided.
  • T2 To the series connection of the two electronic Switch T1, T2 is further a series connection of two Capacitors C2, C3 connected in parallel, at whose Middle terminal of the second pole of the primary winding L1 as Fully transformer trained ignition coil 3 is connected, which is preferably provided with a ferrite core.
  • a storage capacitor C1 is provided, which is also connected to the voltage source U.
  • One pole of the secondary coil L2 of the ignition coil 3 is over a resistor R1 to ground and the second pole to a Electrode of a spark plug 4 connected, the second electrode connected to ground.
  • a sensor 6 for detecting the Zündstromes provided with a control circuit. 5 connected is.
  • This is with a signal train VIII (FIG. 2) supplied, the delivery of control pulses I to the control part 1 at a given time and for a given one Time allows.
  • the control circuit 5 with a signal train IX acted upon. This puts within the Time period for the delivery of control pulses I a period of time fixed, after which the setpoint for the ignition current is reduced.
  • a pulse train is applied to the input I of the control part 1, its duty cycle, as can be seen from Fig. 2, over the ignition duration decreases. It can also be provided, the To change the frequency of this pulse train over the duration of the ignition, in particular to reduce the duration of ignition.
  • the pulse train I causes at the outputs II, III of the Control part 1, the pulse trains II, III (Fig. 2), the are mutually phase-shifted by 180 ° and their Pulse duration and frequency of pulse train I depends.
  • Ignites a spark between the electrodes of the Spark plug 4, so causes the forming Zündstrom (Diagram VII), which also flows through the secondary coil L2, a corresponding reaction on the primary coil L1 of Ignition coil 3 and it will return energy to the circuit supplied, whereby the ignition current, the electrodes of the Spark plug 4 loaded, sinks.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei bekannten derartigen Zündschaltungen ist ein elektronischer Schalter parallel zum Kondensator geschaltet und wird durch jeweils einen einzigen Impuls des Impulsgebers angesteuert. Beim Durchschalten des elektronischen Schalters kommt es zu einem Kurzschluß es Kondensators und dadurch zu einem raschen Zusammenbruch der Spannung über dem Kondensator, wodurch es zu einem raschen Anstieg des Stromflusses über die Primärwicklung der als Spartrafo ausgebildeten Zündspule kommt. Dies bewirkt einen einzigen Zündspannungsimpuls an der Sekundärseite der Zündspule, der zum Zünden eines Funkens zwischen den beiden Elektroden einer Zündkerze ausreichen sollte.
Die Durchschlagspannung der Strecke zwischen den beiden Elektroden einer Zündkerze steigt mit dem Druck, dem das zwischen den Elektroden befindlichen Gasgemisches ausgesetzt ist. Dadurch ergeben sich bei hochverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, wie z.B. bei Gasmotoren, erhebliche Probleme. Bei solchen Motoren kommt es immer wieder zu Zündaussetzern, wenn nicht extrem hohe Zündspannungen an die Zündkerzen gelegt werden. Bei solchen hohen Zündspannungen wird aber auch eine entsprechend hohe Energie in der Zündspule gespeichert, die nach jedem Zünden der Funkenstrecke der Zündkerze zum größten Teil über den Funken abfließt.
Dabei ergeben sich jedoch entsprechend hohe Zündströme, die zu einem raschen Verschleiß der Elektroden der Zündkerze führen.
Reicht die Zündspannung jedoch aufgrund des Druckes und bzw. oder der Abnutzung der Zündkerze nicht zur Ausbildung eines Funkens aus, so fließt nach dem Unterbrechen des elektronischen Schalters die gespeicherte Energie in den Kondensator. Beim nächsten Durchschalten des Schalters wiederholt sich dieser Vorgang, wobei es jedoch praktisch zu keinem Anstieg der Zündspannung kommt. Liegt die Zündspannung gerade an der für ein Zünden eines Funkens bei dem jeweils gegebenen Zustand der Elektroden der Zündkerze und den vorgesehenen Drücken im Brennraum der Brennkraftmaschine, so kommt es aufgrund der Schwankungen des Druckes und der Speisespannung zu einem unregelmäßigen Zünden und damit zu einem unruhigen Lauf der Brennkraftmaschine und damit zu einem erheblichen Leistungsverlust derselben.
So offenbart etwa EP 0 070 572 ein Zündsystem, bei dem die Primärwicklung des Transformators Teil eines LC-Schwingkreises ist, der wiederum in Serie mit einem als Zerhacker bzw. Schalter wirkenden Transistor und einem Widerstand geschalten ist. Der Transistor wird dabei mit Impulsfolgen mit in ihrer Dauer modulierten Einzelimpulsen angesteuert, sodass die Zündkerzen mit Zündimpulsfolgen mit in ihrer Energie modulierten Einzel-Zündimpulsen gespeist werden. Falls es allerdings nicht zu einer Ausbildung eines Zündfunkens kommen sollte, geht bei diesem Aufbau die auf der Sekundärseite des Transformators gespeicherte Energie für eine darauffolgende Zündung zu einem erheblichen Teil verloren. Weiters eignet sich der vorgesehene Zerhacker nicht für die Formierung von Zündfolgen, wie sie zur Ausbildung eines Plasmas wie im folgenden beschrieben notwendig sind. In EP 0 942 519 A1 werden Maßnahmen auf der Sekundärseite eines Transformators einer Gleichspannungsquelle vorgeschlagen, durch die bei zwei vorgesehenen Gleichrichtertransistoren die Verwendung von Dioden vermieden wird, was die Effizienz der Spannungsquelle erhöht. Insbesondere wird die Sekundärseite des Transformators in Form zweier getrennter Sekundärwindungen ausgeführt. Die Primärwicklung des Transformators befindet sich dabei im Querzweig einer Halbbrückenschaltung, in der außerdem auch zwei Schaltelemente vorgesehen sind. Diese Ausführung ist allerdings nicht dazu geeignet, rasche Zündfolgen, bei denen die einzelnen Zündimpulse innerhalb von Mikrosekunden aufeinanderfolgen, mit variablem Tastverhältnis zu generieren. Insbesondere ist keine entsprechende Abstimmung der Kapazitäten mit der Induktivität der Zündspule in Verbindung mit der Frequenz der vom Impulsgeber gelieferten Impulse zur Ansteuerung von Transistoren vorgesehen. Schließlich eignet sich diese Schaltung nicht dazu Hochspannungsimpulse zu erzeugen, weil die auf der Sekundärseite verwendeten FETs nicht hochspannungsverträglich sind.
WO 98/19066 beschreibt ein Zündsystem, bei dem die Primärspule eines Transformators Bestandteil eines Schwingkreises ist, in dem ein Kondensator und ein Entladeschalter angeordnet sind. Der Schwingkreis wird extern kontrolliert angeregt. Die erste Zündung erfolgt durch Entladung eines Kondensators nach Schließen eines Entladeschalters. Durch Anregung des Schwingkreises während des "Rückschwingens" wird genug Energie eingebracht, um den Zündfunken über eine beliebig lange Zeit aufrechtzuerhalten. Die Zündfrequenz ist somit an die Eigenfrequenz des Schwingkreises gebunden und kann somit kaum variiert werden, insbesondere ist eine Schaltung in dieser Ausführungsform nicht dazu geeignet, sehr rasch aufeinanderfolgende Zündimpulse zu erzeugen.
In DE 40 09 145 A1 wird die Primärwicklung einer Zündspule einerseits dazu verwendet, die in einem Speicherkondensator gespeicherte Zündenergie auf den für die Zündung erforderlichen hohen Wert zu transformieren, andererseits aber auch die von einer Batterie gelieferte Gleichspannung auf die im Kondensator zu speichernde Zündenergie zu transformieren. Das wird ebenfalls durch Verwendung von Schalttransistoren realisiert, die von phasenverschobenen Impulszügen, allerdings mit gleichbleibendem Tastverhältnis, angesteuert werden. Ziel dieser Erfindung ist es, den Spannungswandler, der die Aufgabe hat, die aus der Bordnetzbatterie stammende Gleichspannung in die wesentlich höhere Ladegleichspannung umzuwandeln, zu ersetzen, um so die Zündanlage kompakter und mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen auszustatten. Die vorgeschlagene Schaltung ist allerdings nicht dazu geeignet, die auf der Sekundärseite des Transformators gespeicherte Energie für eine darauffolgende Zündung zu verwenden, falls die Ausbildung eines Zündfunkens unterbleiben sollte.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Zündschaltung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die auch bei hochverdichtenden Brennkraftmaschinen ein sicheres Zünden sicherstellt und bei der es nur zu einer geringen Strombelastung der Elektroden der Zündkerzen kommt. Insbesondere soll die Schaltung dazu geeignet sein Zündimpulse zu liefern, die im Kraftstoffgemisch, auch wenn zunächst keine Zündung eintritt, Ionisationen herbeiführen und somit Plasmabildung einleiten, bevor es zur eigentlichen Zündung kommt. Das Tastverhältnis der Zündfolge soll dabei variabel sein und die im Transformator gespeicherte Energie bei nicht erfolgten Zündungen in geeignete Speicherkondensatoren rückführbar.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Zündschaltung der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, dass während der vorgesehenen Zünddauer mehrere Zündimpulse erzeugt werden können. Auf diese Weise erhöht sich die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Zündung.
Die Primärwicklung der Zündspule ist dabei im Querzweig einer aus einer Reihenschaltung zweier gleichartiger elektronischen Schalter und einer Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren bestehenden Brückenschaltung geschaltet, wobei zu den elektronischen Schaltern jeweils eine Diode antiparallel geschaltet ist und ein Impulsgeber während der vorgesehenen Zünddauer die elektronischen Schalter mit mehreren um jeweils 180° phasenverschobenen Impulsen beaufschlagt. Dabei ergibt sich auch der sehr wesentliche Vorteil, dass bei unterbliebener Ausbildung eines Zündfunkens zwischen den Elektroden eine Zündkerze die Energie in der Schaltung zu einem erheblichen Teil gespeichert wird und für den nächsten Zündimpuls zusätzlich zur Verfügung steht. Dadurch ist auch sichergestellt, dass es während der vorgesehenen Zünddauer auch unter schwierigen Zündbedingungen zur Ausbildung eines Zündfunkens kommt.
Bei einer entsprechende Abstimmung der Kapazitäten mit der Induktivität der Zündspule in Verbindung mit der Frequenz der vom Impulsgeber gelieferten Impulse können die Kondensatoren über die Versorgungsspannung der Schaltung aufgeladen werden, wenn es beim ersten Zündimpuls zu keiner Funkenbildung zwischen den Elektroden der von der Zündschaltung versorgten Zündkerze kommt. Dieses langsame Auftasten der Feldstärke in den einzelnen Impulsen führt zu einer Vorbereitung des Zündfunkens, da die sich bereits bei den ersten Impulsen bildenden Vorfunken ("streamer") zu einer vermehrten Bildung von Ionen führen, die in den kurzen Pausen zwischen den Spannungsimpulsen nicht abgebaut werden können.
Dadurch ergibt sich durch die erfindungsgemäße Zündschaltung zum Unterschied zu den herkömmlichen Zündschaltungen, bei denen während der vorgesehenen Zünddauer lediglich ein einziger Zündimpuls erzeugt wird, eine wesentlich höhere Zündsicherheit auch bei sehr schwierigen Zündbedingungen, wie sie eben bei fremdgezündeten hochverdichtenden Motoren gegeben sind.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zündschaltung liegt in dem Umstand, dass der Zündstrom, bei bereits gezündetem Funken zwischen den Elektroden der Zündkerze mittels einer Änderung der Frequenz und der Breite der die Schalter ansteuernden Impulse gesteuert werden kann. Dadurch ist eine sehr weitgehende Schonung der Elektroden der Zündkerze möglich, da eben während der Brenndauer des Zündfunkens eine sehr erhebliche Reduzierung des Zündstromes möglich ist und dadurch der Verschleiß der Elektroden wesentlich reduziert werden kann.
Durch die während der Zünddauer erzeugte Vielzahl an Zwischenfunken ergibt sich auch eine höhere Brenngeschwindigkeit des Gasgemisches in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine, wodurch sich deren Wirkungsgrad erhöht. Dabei steigt die Zahl der Zwischenfunken mit steigender Frequenz der die Schalter ansteuernden Impulse.
Aufgrund der großen Zahl von Zündfunken, die während der Zünddauer mit einer Frequenz zwischen 100 kHz und 500 kHz erzeugt werden bzw. zur Ausbildung kommen, verbleibt eine Plasmawolke im Bereich der Elektroden der Zündkerze, wodurch ein Wiederzünden eines Funkens wesentlich erleichtert wird. Dies ermöglicht es auch einen großen, gegen das Innere des Brennraumes gerichteten Öffnungswinkel von z.B. 60 bis 90° zwischen den Elektroden der Zündkerze vorzusehen. Bei einem großen Öffnungswinkel der Elektroden wird ein zwischen diesen brennender Funke gegen das Innere des Brennraumes aufgrund der durch den Stromfluß bedingten elektromagnetischen Kräfte getrieben und dadurch ein Durchzünden des brennbaren Gemisches im Brennraum erleichtert. Außerdem können auch größere Elektrodenabstände als bei herkömmlichen Zündschaltungen vorgesehen werden, da eben eine wesentlich höhere Zündsicherheit aufgrund der Vielzahl an Zündimpulsen gegeben ist, die während der vorgesehenen Zünddauer erzeugt werden.
Aufgrund der vorgeschlagenen Schaltung ergibt sich auch der Vorteil, dass ein Teil der in der Zündspule gespeicherten Energie nach dem Zünden eines Funkens zwischen den Elektroden einer Zündkerze in die Kondensatoren zurückfließt, wodurch es zu einer raschen Abnahme des Zündstromes und damit der Belastung der Elektroden der Zündkerze kommt. Dadurch ergibt sich auch eine entsprechend erhöhte Lebensdauer für die Zündkerze.
Um die Verluste gering zu halten, ist es vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 2 vorzusehen.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ist es auf einfache Weise möglich die momentane Speisespannung zu erhöhen, wobei die dazu nötige Energie aus der bei nicht erfolgter Zündung gespeicherten Energie bereitgestellt wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass der Zündfunken aufgrund der sich gegen den Brennraum zu öffnenden Elektroden gegen dessen Inneres getrieben wird und dadurch eine bessere Zündung des Gemisches erreicht wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 5 ist es möglich, die Belastung der Zündkerze gering zu halten und den Zündstrom durch Verminderung der Pulsdauer der die Schalter der Brückenschaltung ansteuernden Impulse nach erfolgter Zündung zu vermindern, wodurch der Zündstrom und damit die Belastung der Elektroden der Zündkerzen vermindert wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 6 wird ebenfalls eine Verminderung des Zündstromes nach erfolgter Zündung erreicht.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung und
  • Fig. 2 Diagramme der Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1.
    • Die dargestellte Schaltung weist einen Steuerteil 1 auf, der im wesentlichen als Frequenzteiler ausgebildet ist, der an seinen beiden Ausgängen II, III um 180° phasenverschobene Signalzüge liefert. Dabei ergeben sich diese Signalzüge in Bezug auf Masse bzw. einen weiteren Anschluß 2, der mit einem Pol der Primärwicklung L1 einer Zündspule 3 verbunden ist.
    Dieser Pol der Primärwicklung L1 ist weiters mit einem Mittelanschluß einer aus zwei elektronischen Schaltern T1, T2 gebildeten Serienschaltung verbunden, deren Steuerelektroden mit den Ausgängen II und III des Steuerteiles 1 verbunden sind.
    Diese Serienschaltung der beiden elektronischen Schalter T1, T2 ist an Masse GND und an eine Spannungsquelle U angeschlossen, die vorzugsweise eine regelbare Spannung von 12 bis 300V Gleichspannung liefert.
    Zu jedem elektronischen Schalter T1, T2 ist eine Diode D1, D2 antiparallel geschaltet, wobei vorzugsweise sehr rasch schaltende Dioden vorgesehen sind.
    Zu der Serienschaltung der beiden elektronischen Schalter T1, T2 ist weiters eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren C2, C3 parallel geschaltet, an deren Mittelanschluß der zweite Pol der Primärwicklung L1 der als Volltransformator ausgebildeten Zündspule 3 angeschlossen ist, die vorzugsweise mit einem Ferritkern versehen ist.
    Weiters ist ein Speicherkondensator C1 vorgesehen, der ebenfalls an die Spannungsquelle U angeschlossen ist.
    Es ergibt sich somit, dass die Serienschaltungen der elektronischen Schalter T1, T2, bzw. der Kondensatoren C2, C3 zwei Zweige einer Brückenschaltung bilden, in deren Querzweig die Primärspule L1 der Zündspule 3 geschaltet ist.
    Ein Pol der Sekundärspule L2 der Zündspule 3 ist über einen Widerstand R1 mit Masse und der zweite Pol mit einer Elektrode einer Zündkerze 4 verbunden, deren zweite Elektrode mit Masse verbunden ist.
    Weiters ist ein Fühler 6 zur Erfassung des Zündstromes vorgesehen, der mit einer Regelschaltung 5 verbunden ist. Diese ist mit einem Signalzug VIII (Fig. 2) versorgt, der die Abgabe von Steuerimpulsen I an den Steuerteil 1 zu einem bestimmten Zeitpunkt und für eine bestimmte Zeitdauer ermöglicht. Weiters ist der Regelschaltung 5 mit einem Signalzug IX beaufschlagt. Dieser legt innerhalb der Zeitspanne für die Abgabe von Steuerimpulsen I eine Zeitspanne fest, nach der der Sollwert für den Zündstrom reduziert wird.
    Weiters besteht auch die Möglichkeit, die Regelschaltung 5 mit einem Impulszug X zu beaufschlagen, der innerhalb der durch den Impulszug VIII festgelegten Zeitspanne den Sollwert für den Zündstrom entsprechend einer festgelegten Kurve reduziert.
    Im Betrieb wird während einer vorgegebenen Zünddauer an den Eingang I des Steuerteiles 1 ein Impulszug gelegt, dessen Tastverhältnis, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, über die Zünddauer abnimmt. Dabei kann auch vorgesehen sein, die Frequenz dieses Impulszuges über die Zünddauer zu verändern, insbesondere über die Zünddauer zu vermindern.
    Der Impulszug I bewirkt an den Ausgängen II, III des Steuerteiles 1 die Impulszüge II, III (Fig. 2), die gegeneinander um 180° phasenverschoben sind und deren Impulsdauer und Frequenz vom Impulszug I abhängt.
    Diese Impulszüge II, III bewirken ein entsprechendes Durchschalten der elektronischen Schalter T1, T2. Wird der Schalter T1 durchgeschaltet, so kommt es zu einem Stromfluß über die Primärspule L1 von Punkt IV in Richtung Punkt V der Zündspule 3 und zu einem Entladen des Kondensators C2 und einem Aufladen des Kondensators C3 auf die Spannung der Spannungsquelle U.
    Die dabei in der Sekundärspule L2 der Zündspule 3 induzierte Spannung muss dabei, wie das Diagramm VI, das den Zündstrom über die Zündkerze 4 zeigt, nicht zur Zündung eines Funkens zwischen den Elektroden der Zündkerze 4 ausreichen.
    Nach dem Abschalten des Schalters T1 und Durchschalten des Schalters T2 aufgrund der Impulszüge II, III kommt es zur Ausbildung eines Stromflusses über die Primärspule L1 der Zündspule 3 in der Gegenrichtung, d.h. von Punkt V zu Punkt IV und zum Aufladen des Kondensators C2 und Entladen des Kondensators C3. Aufgrund der in der Zündspule zuvor gespeicherten Energie kann es dabei zu einem Aufladen der Kondensatoren C2, C3 über die Spannung der Spannungsquelle U hinaus kommen. Voraussetzung dafür ist eine entsprechende Abstimmung der Frequenz und des Tastverhältnisses der Impulszüge II und III sowie der Kapazität der Kondensatoren C2, C3 und der Induktivität der Zündspule 3.
    Dadurch erhöht sich auch der Stromfluss über die Primärspule L1 der Zündspule 3 und damit die in deren Sekundärspule L2 induzierte Spannung, die im wesentlichen mit jeder Umschaltung der Schalter T1, T2 ansteigt, bis die induzierte Spannung ausreicht, um einen Funken zwischen den Elektroden der Zündkerze 4 auszulösen.
    Zündet ein Funke zwischen den Elektroden der Zündkerze 4, so bewirkt der sich ausbildende Zündstrom (Diagramm VII), der auch die Sekundärspule L2 durchfließt, eine entsprechende Rückwirkung auf die Primärspule L1 der Zündspule 3 und es wird Energie in die Schaltung zurück geliefert, wodurch der Zündstrom, der die Elektroden der Zündkerze 4 belastet, sinkt.
    Da die Beaufschlagung der Schalter T1, T2 mit den Impulszügen während der gesamten vorgesehenen Zünddauer aufrecht bleibt, kommt es während der gesamten vorgesehenen Zünddauer zu Umladungen der Kondensatoren und damit aufgrund der damit verbundenen Stromflüsse über die Primärspule L1 der Zündspule 3 zum Induzieren von Spannungsspitzen mit wechselnder Polarität.
    Da nach dem Zünden eines Funkens zwischen den Elektroden der Zündkerze 4 eine Plasmawolke in diesem Bereich verbleibt, genügt ein relativ kleiner Spannungsimpuls, um erneut einen Funken zu zünden, wie dies aus den Diagrammen VI, VII der Fig. 2 ersichtlich ist.
    Durch entsprechende Anpassung der Frequenz und des Tastverhältnisses der Impulszüge II, III kann der sich dabei ausbildende Zündstrom rasch reduziert und dadurch eine Schonung, bzw. eine lange Lebensdauer der Zündkerze 4 erreicht werden. Dazu dient die Erfassung des Zündstromes durch den Fühler 6, wobei dessen Signal die durch die Regelschaltung 5 abgegebenen Impulszüge II, III beeinflusst, wobei bei zu hohem Zündstrom die Impulsbreite der Signalzüge II, III reduziert wird, um den Zündstrom zu vermindern.
    Da nicht nur ein Zündimpuls ausgelöst wird, wie dies bei den herkömmlichen Zündeinrichtungen der Fall ist, sondern eine Vielzahl solcher Impulse ist auch bei hochverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ein Zündversagen praktisch ausgeschlossen. Außerdem bewirken die wiederholten Zündfunken eine raschere Verbrennung eines Gemisches in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, wodurch deren Wirkungsgrad steigt.

    Claims (6)

    1. Zündschaltung für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, insbesondere einer hochverdichtenden Brennkraftmaschine, mit einer sekundär mit einer Zündkerze (4) verbundenen Zündspule (3) zur Erzeugung von Hochspannung, deren Primärwicklung (L1) mit einem Kondensator (C2, C3) in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltung mit einer Gleichspannungsquelle (U) verbunden ist, wobei ein elektronischer Schalter (T1, T2) vorgesehen ist, dessen Steuerelektrode mit einem Impulsgeber (1) verbunden ist, der während einer vorgesehenen Zünddauer mindestens einen Steuerimpuls liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspule (3) als Volltransformator ausgebildet ist, deren Primärwicklung (L1) im Querzweig einer aus einer Reihenschaltung zweier gleichartiger elektronischen Schalter (T1, T2) und einer parallel dazu geschalteten Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren (C2, C3) bestehenden Brückenschaltung geschaltet ist, wobei zu den elektronischen Schaltern (T1, T2) jeweils eine Diode (D1, D2) antiparallel geschaltet ist und der Impulsgeber (1) während der vorgesehenen Zünddauer die elektronischen Schalter (T1, T2) mit mehreren um jeweils 180° phasenverschobenen Impulsen mit veränderlicher Pulsdauer und Frequenz beaufschlagt.
    2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspule (3) einen Ferritkern aufweist.
    3. Zündschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Kondensatoren (C2, C3) in Bezug auf die Induktivität der Zündspule (3) so erfolgt, dass das zerfallende Magnetfeld der Zündspule (3), die Spannung an den Kondensatoren (C2, C3) um die halbe bis um die doppelte Betriebsspannung (U), vorzugsweise um die Betriebsspannung (U) verschiebt.
    4. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden der an die Zündspule (3) angeschlossenen Zündkerzen gegen das Innere des Brennraumes gerichteten Öffnungswinkel von 60 bis 90° aufweisen.
    5. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fühler (6) zur Erfassung des Zündstromes vorgesehen ist, der mit einer Regelschaltung (5) verbunden ist, die in Abhängigkeit vom Zündstrom die Pulsdauer der Impulse des Impulsgebers (1) vermindert.
    6. Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fühler (6) zur Erfassung des Zündstromes vorgesehen ist, der mit einer Regelschaltung (5) verbunden ist, die in Abhängigkeit vom Zündstrom die Primärspannnung an der Brückenschaltung regelt.
    EP00984610A 1999-12-17 2000-12-18 Steuerbare zündschaltung Expired - Lifetime EP1238195B1 (de)

    Priority Applications (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    AT00984610T ATE291695T1 (de) 1999-12-17 2000-12-18 Steuerbare zündschaltung

    Applications Claiming Priority (5)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    AT213499 1999-12-17
    AT213499 1999-12-17
    AT2122000 2000-02-11
    AT2122000 2000-02-11
    PCT/AT2000/000346 WO2001044655A2 (de) 1999-12-17 2000-12-18 Steuerbare zündschaltung

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1238195A2 EP1238195A2 (de) 2002-09-11
    EP1238195B1 true EP1238195B1 (de) 2005-03-23

    Family

    ID=25597775

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00984610A Expired - Lifetime EP1238195B1 (de) 1999-12-17 2000-12-18 Steuerbare zündschaltung

    Country Status (4)

    Country Link
    EP (1) EP1238195B1 (de)
    AU (1) AU2126201A (de)
    DE (1) DE50009885D1 (de)
    WO (1) WO2001044655A2 (de)

    Families Citing this family (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    CN110369855A (zh) * 2019-08-19 2019-10-25 无锡前元自动化科技有限公司 一种高周波火花保护器

    Family Cites Families (8)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    GB1263248A (en) * 1968-06-10 1972-02-09 Rotax Ltd Ignition systems
    FR2510199A1 (fr) 1981-07-22 1983-01-28 Siemens Sa Systeme d'allumage pour des moteurs a combustion interne
    US4493306A (en) * 1982-12-20 1985-01-15 Ford Motor Company Enhanced spark energy distributorless ignition system (B)
    DE4009145A1 (de) 1990-03-21 1991-09-26 Bayerische Motoren Werke Ag Kondensatorzuendanlage fuer brennkraftmaschinen
    FR2665999B1 (fr) * 1990-08-14 1994-01-28 General Electric Cgr Sa Dispositif d'obtention d'une tension continue reglable.
    FR2717015B1 (fr) * 1994-03-03 1996-04-26 Alcatel Converters Alimentation à découpage adaptée pour permettre des commutations sous tension réduite.
    DE19643785C2 (de) 1996-10-29 1999-04-22 Ficht Gmbh & Co Kg Elektrische Zündvorrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, und Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung
    JP3673075B2 (ja) 1998-03-09 2005-07-20 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置

    Also Published As

    Publication number Publication date
    WO2001044655A2 (de) 2001-06-21
    DE50009885D1 (de) 2005-04-28
    WO2001044655A3 (de) 2002-03-21
    AU2126201A (en) 2001-06-25
    EP1238195A2 (de) 2002-09-11

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    DE102012106207B3 (de) Verfahren zum Ansteuern einer Funkenstrecke, insbesondere einer Zündkerze
    DE3221885C2 (de) Plasma-Zündsystem für eine mehrere Zylinder aufweisende Brennkraftmaschine
    DE102007034390B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs und Zündsystem
    EP1792523B1 (de) Zündgerät
    DE102008064783B3 (de) Kapazitive Hochspannungs-Entladungszündung mit verstärkenden Triggerimpulsen
    EP2895734B1 (de) Zündsystem für eine verbrennungskraftmaschine
    WO2012130649A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verlängerung der brenndauer eines von einer zündkerze gezündeten funkens in einem verbrennungsmotor
    DE102013218227A1 (de) Zündsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
    DE112010003325T5 (de) Multiplex-Treiberschaltkreis für eine Wechselstrom-Zündanlage
    DE10138936A1 (de) Einschalteinrichtung für eine Gasentladungslampe
    WO2015071062A1 (de) Zündsystem und verfahren zum betreiben eines zündsystems
    DE102015208033B4 (de) Zündvorrichtung
    DE2362472C3 (de) Zündanlage mit Magnetgenerator für Brennkraftmaschinen
    DE1576328C2 (de) Vorrichtung zur elektronischen Steuerung für Kraftstoffeinspritzdüsen
    DE2433155B2 (de) Zündschaltung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
    WO1998053647A1 (de) Zündvorrichtung für eine entladungslampe und verfahren zum zünden einer entladungslampe
    EP1238195B1 (de) Steuerbare zündschaltung
    EP1924770A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum entzünden eines brennbaren gasgemisches in einem verbrennungsmotor
    DE2418265C2 (de) Zündanlage für Brennkraftmaschinen
    EP3436687B1 (de) Verfahren zum betreiben eines mit einem hochsetzsteller ausgestatteten zündsystems
    DE102014215369A1 (de) Zündsystem und Verfahren zum Steuern eines Zündsystems für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
    EP1105643A1 (de) Elektronische schaltung zur pulserzeugung
    AT4565U1 (de) Steuerbare zündschaltung
    DE10231511A1 (de) Zündspulensystem mit wenigstens zwei induktiven Spulen
    DE1539228C3 (de)

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    17P Request for examination filed

    Effective date: 20020617

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A2

    Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    RBV Designated contracting states (corrected)

    Designated state(s): AT BE CH CY DE FR IT LI

    GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

    RBV Designated contracting states (corrected)

    Designated state(s): AT DE FR IT

    GRAS Grant fee paid

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): AT DE FR IT

    REG Reference to a national code

    Ref country code: IE

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: GERMAN

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 50009885

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20050428

    Kind code of ref document: P

    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20051227

    ET Fr: translation filed
    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Payment date: 20071210

    Year of fee payment: 8

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: FR

    Payment date: 20071213

    Year of fee payment: 8

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Payment date: 20080130

    Year of fee payment: 8

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: AT

    Payment date: 20081223

    Year of fee payment: 9

    REG Reference to a national code

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: ST

    Effective date: 20090831

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20090701

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: FR

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20081231

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: AT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20091218

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20081218