EP1444434A1 - Zündsystem und verfahren für eine brennkraftmaschine mit mikrowellen-quellen - Google Patents

Zündsystem und verfahren für eine brennkraftmaschine mit mikrowellen-quellen

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EP1444434A1
EP1444434A1 EP02764604A EP02764604A EP1444434A1 EP 1444434 A1 EP1444434 A1 EP 1444434A1 EP 02764604 A EP02764604 A EP 02764604A EP 02764604 A EP02764604 A EP 02764604A EP 1444434 A1 EP1444434 A1 EP 1444434A1
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
frequency
ignition
ignition system
coupling elements
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EP02764604A
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EP1444434B1 (de
Inventor
Ottmar Stiegler
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves

Definitions

  • the invention relates to an ignition system for an internal combustion engine with at least two high-frequency coupling elements, in particular microwave coupling elements, provided in the combustion chamber, which are fed by a high-frequency energy source, in particular a microwave generator. Furthermore, the invention relates to a method for igniting an at least locally ignitable fuel-air mixture located in a combustion chamber of an internal combustion engine with an ignition system according to the invention.
  • a high-frequency energy source in particular a microwave generator.
  • the invention relates to a method for igniting an at least locally ignitable fuel-air mixture located in a combustion chamber of an internal combustion engine with an ignition system according to the invention.
  • spark-ignited internal combustion engines in series are practically generally equipped with a high-voltage ignition system with which spark plugs functioning as ignition sources, which protrude into the internal combustion engine combustion chambers, are operated.
  • spark plugs functioning as ignition sources, which protrude into the internal combustion engine combustion chambers.
  • a high-frequency energy source is used as the energy source, by means of which high-frequency energy waves, in particular microwaves, are coupled into the internal combustion engine combustion chamber.
  • the latter document suggests various shapes for the microwave coupling element projecting into the combustion chamber, which is generally referred to there as an ignition means with a coupling structure area, and explains that the combustion chamber - as usual - enclosed by metallic parts forms a cavity resonator for the microwaves ,
  • the solution to this problem is characterized in that at least two high-frequency coupling elements or microwave coupling elements are provided in the combustion chamber and that the required ignition energy is generated in the combustion chamber by superimposing the high-frequency waves emitted by the coupling elements.
  • interference is generated in the combustion chamber of the internal combustion engine with the high-frequency waves, in particular microwaves, emitted by said coupling elements, by means of which the necessary ignition energy is provided.
  • microwave coupling elements in the following the special term "microwave” is used only as a representative for the general form of a "high-frequency wave"
  • the waves from these coupling elements can fundamentally be those from wave theory known interference phenomena occur.
  • the freedom with regard to the location of those locations at which there is sufficient ignition energy for the ignition becomes considerable by providing at least one second microwave coupling element and thus the occurrence of interference phenomena or superimpositions between the waves emitted by the two (or more) coupling elements increased.
  • a particularly advantageous development of the invention is when the phase shift between at least two high-frequency waves or microwaves or the like emitted by different high-frequency coupling elements can be changed. The location of those locations at which interference or amplitude-increasing superpositions occur between the waves emitted by the different coupling elements can thus be specifically influenced or changed. By choosing a suitable phase shift between the different microwaves or the like, it can thus be determined at which points in the combustion chamber there is a sufficiently high ignition energy due to interference phenomena. These points can then be placed where the likelihood of an ignitable fuel-air mixture is greatest.
  • a method according to the invention for igniting an at least locally ignitable fuel-air mixture in an internal combustion engine combustion chamber with an ignition system according to the present invention is characterized in that preferably by varying the phase shift between at least two high-frequency waves emitted by different high-frequency coupling elements in the combustion chamber
  • the ignition location in the combustion chamber can be set specifically.
  • the amplitude and / or the frequency of at least one of the emitted microwaves or high-frequency waves can also be changed and thus specifically adjusted.
  • this also makes it possible to set the ignition method according to the invention in such a way that the required ignition energy is provided at several locations in the combustion chamber and / or at several times at one or more locations.
  • the frequency of the microwave can be adapted to the size or geometry of the combustion chamber.
  • reference number 1 denotes a combustion chamber of a four-cylinder reciprocating piston internal combustion engine, into which a fuel-air mixture to be burned is introduced in the usual way. This fuel-air mixture is spark-ignited at a desired point in time by means of an ignition system according to the invention, by introducing ignition energy into the combustion chamber 1.
  • the microwaves are generated by a single microwave generator a, which can be regulated in frequency and amplitude, with a frequency of 2.4 gigahertz or higher or a multiple of this frequency in the power range of approximately 100 watts.
  • the microwave signal emitted by the microwave generator a is divided into a first direct path and a second path regulated by a controllable phase shifter c and is divided into each path by a high-frequency distributor d or e individual combustion chambers of the internal combustion engine distributed. There, these microwave signals are fed into the individual combustion chambers 1 through first and second coupling elements f
  • a connecting line leads from the second coupling element f 2 of the combustion chamber 1 to a second distributor, designated by the letter e, from which three further connecting lines, not shown, branch off from the points designated by the numbers 2, 3, 4, which lead to further second coupling elements of the other three combustion chambers mentioned.
  • Each distributor d or e is supplied with the necessary energy to activate the coupling elements fi or f 2 via a further line which leads from the distributor d or e to a (here only) attenuator b.
  • a microwave generator generally a high-frequency energy source
  • This microwave generator a like the attenuator b, the distributors d and e and a phase shifter c, which will be explained in the following, is controlled by an electronic control unit “ECU” as desired.
  • phase shifter designated by the letter c has just been mentioned and is provided in the connecting line leading from the attenuator b to the distributor e. If, as here, the two microwave coupling elements fi and f 2 of a combustion chamber 1 are supplied by a common microwave generator a as a high-frequency energy source, this phase shifter c can be used to achieve a desired phase shift between the microwaves emitted by the two coupling elements i and f 2 (or . generally high-frequency waves) can be set. Preferably, no constant phase shift is set in this phase shifter c, but this phase shift should be variable, ie freely selectable, which is represented by the “adjustment arrow” in the Greek letter ⁇ which symbolizes a phase shift. This is set in the phase shifter c The phase shift ⁇ corresponds to the command signals issued by the ECU.
  • the ignition energy required for ignition of the ignitable air-fuel mixture to be found there can be specifically prepared at one or more points in the combustion chamber be put.
  • the electronic control unit ECU not only specifies the phase shift ⁇ and the point in time at which microwaves are emitted by the coupling elements fi and f 2 of a particular one of the four combustion chambers here, but also the frequency f der according to their command signals Microwaves generated in the microwave generator a can be varied, which is represented by the “adjustment arrow” in the letter f entered in the microwave generator a, which symbolizes the frequency of the emitted high-frequency waves.
  • the amplitude A of the can also be corresponding to the command signals of the electronic control unit ECU the coupling elements fi and f 2 emitted microwaves or high-frequency waves are varied, which is represented by the “adjustment arrow” in the letter A entered in the attenuator b, which symbolizes the amplitude of the microwaves or high-frequency waves.
  • the ignition system described thus offers a large number of variabilities, with the aid of which, in accordance with the respective requirements in the combustion chamber 1 or in the combustion chambers 1 of the internal combustion engine, at the respectively desired locations and at the respectively desired times, those required for ignition of the ignitable mixture present therein at least locally Ignition energy can be made available, whereby - as already mentioned - it is also possible to provide this required ignition energy at several locations in the combustion chamber at the same time or at different times.
  • the ignition energy in the combustion chamber 1 can be provided along a curve or a three-dimensional field, although it should also be pointed out that this and a large number of further details can deviate from the above explanations without departing from the content of the patent claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei im Brennraum (1) vorgesehenen Mikrowellen-Einkoppelelementen (f1, f2), die von einem Mikrowellengenerator (a) gespeist werden, wobei mit den von diesem abgegebenen Mikrowellen Interferenzen im Brennraum (1) erzeugt werden, durch die die erforderliche Zünderenergie somit durch Überlagerung bereitgestellt wird. Dabei ist die Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von unterschiedlichen Einkoppelelementen (f1, f2) ausgesendeten Mikrowellen veränderbar, daneben auch deren Amplitude sowie Frequenz. Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Zünden eines in einem Brennraum (1) einer Brennkraftmaschine befindlichen zumindest lokal zündfähigen Kraftstoff-Luftgemisches mit einem solchen Zündsystem wird durch Variation von zumindest einem der genannten Parameter der Ort der Zündung im Brennraum gezielt eingestellt. Dabei kann die benötigte Zündenergie an mehreren Orten und/oder zu mehreren Zeitpunkten bereitgestellt werden.

Description

Zündsystem und -Verfahren für eine Brennkraftmaschine mit Mikrowellen-Quellen
Die Erfindung betrifft ein Zündsystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei im Brennraum vorgesehenen Hochfrequenz- Einkoppelelementen, insbesondere Mikrowellen-Einkoppelelementen, die von einer Hochfrequenz-Energiequelle, insbesondere einem Mikrowellenge- nerator gespeist werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zünden eines in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine befindlichen zumindest lokal zündfähigen Kraftstoff-Luftgemisches mit einem erfindungsgemäßen Zündsystem. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 196 38 787 A1 verwiesen.
In Serie befindliche fremdgezündete Brennkraftmaschinen sind heutzutage praktisch generell mit einer Hochspannungszündanlage ausgerüstet, mit der als Zündquellen fungierende Zündkerzen, die in die Brennkraftmaschinen- Brennräume hineinragen, betrieben werden. Zumeist befindet sich im Brennraum nur eine einzige Zündkerze, durch die somit der Ort des Zündbeginns oder Verbrennungsbeginns von zündfähigem Luft- Kraftstoffgemisch im Brennraum festgelegt ist. Es muss also dafür Sorge getragen werden, dass sich zum gewünschten Zündzeitpunkt stets zündfähiges Gemisch zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze befindet, was insbesondere bei mit Kraftstoff-Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschinen problematisch sein kann. Nachdem Hochspannungs-Zündanlagen zwar die benötigte Zündenergie sicher bereit stellen können, jedoch hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit von Kraftfahrzeugen nicht einfach zu beherrschen sind, werden in jüngster Zeit auch mikrowellentechnische Zündeinrichtungen für Brennkraftmaschinen untersucht. Neben der DE 198 02 745 C2 zeigt die eingangs bereits genannte DE 196 38 787 A1 hierfür ein Beispiel. Dabei wird als Energiequelle eine Hochfrequenzenergiequelle eingesetzt, mittels derer hochfrequente Energiewellen, insbesondere Mikrowellen in den Brennkraft- maschinen-Brennraum eingekoppelt werden. Die letztgenannte Schrift schlägt hierfür verschiedene Formgebungen für das in den Brennraum hineinragende Mikrowellen-Einkoppelelement, das dort allgemein als Zündmittel mit einem Koppelstrukturbereich bezeichnet ist, vor, und erläutert, dass der - wie üblich - von metallischen Teilen umschlossene Brennraum einen Hohlraumresonator für die Mikrowellen bildet.
Zwar ist man bei der Verwendung von hochenergetischen Hochfrequenzwellen als Energie-„Quelle" für die Zündenergie im Brennraum nicht mehr darauf angewiesen, dass exakt an einer einzigen Stelle im Brennraum (nämlich zwischen den bislang üblichen Zündkerzen-Elektroden) ein zündfähiges Gemisch vorliegt, jedoch ist auch bei der Verwendung eines einzigen Hochfrequenz-Einkoppelelements im Brennraum der Bereich, an dem ausreichende Zündenergie vorliegt, beschränkt und nur durch Variation der vom Einkoppelelement abgegebenen elektrischen Feldstärke veränderbar.
An einem mit Hochfrequenz-Einkoppelelementen, insbesondere Mikrowellen-Einkoppelelementen arbeitenden Zündsystem für eine Brennkraftmaschine diesbezüglich Verbesserungen aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Hochfrequenz-Einkoppelelemente bzw. Mikrowellen-Einkoppelelemente im Brennraum vorgesehen sind und dass die erforderliche Zünderenergie im Brennraum durch Überlagerung der von den Einkoppelelementen abgegebenen Hochfrequenzwellen erzeugt wird. In anderen Worten ausgedrückt werden somit im Brennraum der Brennkraftmaschine mit den von besagten Einkoppelelementen ausgesendeten Hochfrequenzwellen, insbesondere Mikrowellen, Interferenzen erzeugt, durch welche die erforderliche Zündenergie bereitgestellt wird.
Wenn erfindungsgemäß zumindest zwei Mikrowellen-Einkoppelelemente (im folgenden wird der spezielle Begriff „Mikrowelle" nur stellvertretend für die allgemeine Form einer „Hochfrequenzwelle" verwendet) im Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind, so können zwischen den von diesen Einkoppelelementen ausgesandten Wellen die aus der Wellentheorie grundsätzlich bekannten Interferenzerscheinungen auftreten. Neben gegenseitigen örtlichen Auslöschungen gibt es dabei auch Orte mit aufgrund von Überlagerungen deutlich verstärkter Amplitude und somit deutlich höherer Energie, an denen dann äußerst willig eine Zündung von dort anzutreffendem zündfähigen Gemisch erfolgen kann. Die Freiheiten hinsichtlich der Lage derjenigen Orte, an denen eine für die Zündung ausreichende Zündenergie vorliegt, werden durch Vorsehen zumindest eines zweiten Mikrowellen-Einkoppelelements und somit dem Auftreten von Interferenzerscheinungen bzw. Überlagerungen zwischen den von den beiden (oder noch mehreren) Einkoppelelementen ausgesandten Wellen erheblich gesteigert. Dabei sei nochmals ausdrücklich erwähnt, dass mehr als ein Hochfrequenz-Einkoppelelement bzw. Mikrowellen-Einkoppelelement erforderlich ist, um die genannten Interferenzeffekte nutzen zu können; keineswegs ist man hierbei auf exakt zwei Einkoppelelemente beschränkt. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt vor, wenn die Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von unterschiedlichen Hochfrequenz-Einkoppelelementen ausgesendeten Hochfrequenzwellen bzw. Mikrowellen oder dgl. veränderbar ist. Damit ist auch die Ortslage derjenigen Stellen, an denen im Brennraum Interferenzen bzw. die Amplitude steigernde Überlagerungen zwischen den von den unterschiedlichen Einkoppelelementen ausgesandten Wellen auftreten, gezielt beeinflussbar bzw. veränderbar. Durch Wahl einer geeigneten Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Mikrowellen oder dgl. kann somit festgelegt werden, an welchen Stellen im Brennraum durch Interferenzerscheinungen eine ausreichend hohe Zündenergie vorliegt. Diese Stellen können dann gezielt dorthin gelegt werden, wo die Wahrscheinlichkeit für das Antreffen von zündfähigem Kraftstoff-Luftgemisch am höchsten ist.
In diesem Zusammenhang sei auf die dem Fachmann für Brennkraftmaschinen bekannte Tatsache hingewiesen, dass die Stellen, an denen in einem Brennkraftmaschinen-Brennraum zündfähiges Gemisch vorliegt bzw. vorliegen kann, sehr stark vom jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängen können. Je nachdem mit welcher Drehzahl und in welchem Lastpunkt die Brennkraftmaschine betrieben wird, kann die Lage des jeweils günstigsten Zündortes jeweils unterschiedlich sein. Dieser äußerst komplexen Randbedingung kann nun dadurch entgegengekommen werden, dass der Ort, an dem die für eine erfolgreiche Zündung benötigte Zündenergie bereitgestellt wird, auf den hinsichtlich der Gemisch-Verteilung im Brenn- räum günstigsten Zündort hin angepasst wird. Dass damit eine verbesserte Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennkraftmaschinen- Brennraum erzielt werden kann, liegt auf der Hand. Eine verbesserte Verbrennung wiederum hat beträchtliche Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades bzw. Kraftstoffverbrauchs sowie hinsichtlich der Emissionen (insbesondere von C02) zur Folge. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Zünden eines in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine befindlichen zumindest lokal zündfähigen Kraftstoff-Luftgemisches mit einem Zündsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass bevorzugt durch Variation der Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von unterschiedlichen Hochfrequenz-Einkoppelelementen im Brennraum ausgesendeten Hochfrequenzwellen der Ort der Zündung im Brennraum gezielt eingestellt werden kann.
Neben der oder zusätzlich zur Variation der Phasenverschiebung zwischen zumindest zwei von unterschiedlichen Mikrowellen-Quellen oder dgl. im Brennraum ausgesendeten Mikrowellen kann auch die Amplitude und/oder die Frequenz zumindest einer der ausgesendeten Mikrowellen bzw. Hochfrequenzwellen veränderbar und somit gezielt einstellbar sein. Insbesondere damit ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Zündverfahren so einzustellen, dass die benötigte Zündenergie an mehreren Orten des Brennraums und/oder zu mehreren Zeitpunkten an einem oder mehreren Orten bereitgestellt wird. Zur optimalen Einkoppelung der notwendigen Zündenergie kann dabei die Frequenz der Mikrowelle auf die Abmessung bzw. Geometrie des Brennraums hin angepasst werden. Bei Verwendung eines ganzzahligen Vielfachen dieser angepassten Frequenz sind gemäß der Mikrowellentheorie auch Mehrfach-Zündungen möglich bzw. können mehrere Zündorte erzeugt werden.
Was die Gestaltung einer entsprechenden, erfindungsgemäßen Zündanlage für eine Brennkraftmaschine betrifft, so ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel hierfür in der beigefügten Prinzipskizze stark abstrahiert dargestellt. Dabei ist gleichzeitig dargestellt, wie ein erfindungsgemäßes Zündsystem an einer Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen, speziell an einer mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine, gestaltet sein kann. In der einzigen Figur ist mit der Bezugsziffer 1 ein Brennraum einer vierzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, in den auf übliche Weise ein darin zu verbrennendes Kraftstoff-Luftgemisch eingeleitet wird. Dieses Kraftstoff-Luftgemisch wird mittels eines erfindungsgemäßen Zündsystems zu einem gewünschten Zeitpunkt fremdgezündet, indem Zündenergie in den Brennraum 1 eingeführt wird. Dies erfolgt über Hochfrequenzwellen, insbesondere Mikrowellen, die von hier zwei Einkoppelelementen fi bzw. f2 in den Brennraum 1 abgegeben werden. Wie weiter oben ausführlich erläutert wurde, treten zwischen den abgesandten Mikrowellen im Brennraum 1 Interferenzerscheinungen bzw. Überlagerungen auf, wobei dann an denjenigen Orten, wo eine Energieverstärkung stattfindet, eine ausreichende Zündenergie zur Zündung eines dort vorliegenden zündfähigen Gemisches bereit gestellt wird.
Erzeugt werden die Mikrowellen (bzw. allg. Hochfrequenzwellen) von einem hier einzigen in Frequenz und Amplitude regelbaren Mikrowellengenerator a mit einer Frequenz von 2,4 Gigahertz oder höher bzw. einem Vielfachen dieser Frequenz im Leistungsbereich von ca. 100 Watt. Beim im folgenden noch näher beschriebenen Ausführungsbeispiel teilt sich das vom Mikrowel- lengenerator a abgegebene Mikrowellen-Signal in einen ersten direkten und einen zweiten durch einen regelbaren Phasenschieber c geregelten Pfad auf und wird in jedem Pfad durch einen Hochfrequenz-Verteiler d bzw. e auf die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine verteilt. Dort werden diese Mikrowellen-Signale durch erste und zweite Einkoppelelemente f|, f2 in die einzelnen Brennräume 1 eingespeist.
Vom Brennraum 1 zum (hier einzigen) Mikrowellengenerator a zurückgehend wird nun dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zündsystems detailliert erläutert: Vom ersten Einkoppelelement | des Brennraums 1 führt eine Verbindungsleitung zu einem ersten mit dem Buchstaben d bezeichneten Verteiler, von dem weitere drei nicht dargestellte Verbindungsleitungen von den mit den Ziffern 2, 3, 4 bezeichneten Stellen abzweigen, die zu weiteren ersten Einkoppelelementen führen, die drei weiteren hier nicht dargestellten Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. In vergleichbarer Weise führt vom zweiten Einkoppelelement f2 des Brennraums 1 eine Verbindungsleitung zu einem zweiten mit dem Buchstaben e bezeichneten Verteiler, von dem weitere drei nicht dargestellte Verbindungsleitungen von den mit den Ziffern 2, 3, 4 bezeichneten Stellen abzweigen, die zu weiteren zweiten Einkoppelelementen der genannten weiteren drei Brennräume führen.
Mit der notwendigen Energie zur Aktivierung der Einkoppelelemente fi bzw. f2 versorgt wird jeder Verteiler d bzw. e über eine weitere Leitung, die vom Verteiler d bzw. e zu einem (hier einzigen) Dämpfungsglied b führt. Diesem ist (über eine geeignete Leitung) ein mit dem Buchstaben a bezeichneter Mikrowellengenerator (allgemein eine Hochfrequenz-Energiequelle) vorgeschaltet. Dieser Mikrowellengenerator a wird ebenso wie das Dämp- fungsglied b, die Verteiler d und e sowie ein im folgenden noch erläuterter Phasenschieber c von einer elektronischen Steuereinheit „ECU" wie gewünscht angesteuert.
Soeben erwähnt wurde ein mit dem Buchstaben c bezeichneter Phasen- Schieber, der in der vom Dämpfungsglied b zum Verteiler e führenden Verbindungsleitung vorgesehen ist. Wenn wie hier die beiden Mikrowellen- Einkoppelelemente fi und f2 eines Brennraumes 1 von einem gemeinsamen Mikrowellengenerator a als Hochfrequenz-Energiequelle versorgt werden, so kann mit diesem Phasenschieber c eine gewünschte Phasenverschiebung zwischen den von den beiden Einkoppelelementen i und f2 abgegebenen Mikrowellen (bzw. allgemein Hochfrequenzwellen) eingestellt werden. Bevorzugt wird dabei in diesem Phasenschieber c keine konstante Phasenverschiebung eingestellt, sondern diese Phasenverschiebung soll variabel, d.h. frei wählbar sein, was figürlich durch den „Verstellpfeil" im eingetragenen griechischen Buchstaben φ, der eine Phasenverschiebung symbolisiert, dargestellt ist. Im Phasenschieber c eingestellt wird diese Phasenverschiebung φ dabei entsprechend den von der ECU abgegebenen Kommandosignalen.
Wie weiter oben ausführlich erläutert wurde kann mit Einstellung einer geeigneten Phasenverschiebung zwischen den von den hier beiden Einkoppelelementen fi und f2 abgegebenen Mikrowellen gezielt an einer oder mehreren Stelle(n) im Brennraum die für eine Zündung des dort anzutreffenden zündfähigen Luft-Kraftstoffgemisches benötigte Zündenergie bereit gestellt werden.
Von der elektronischen Steuereinheit ECU wird jedoch nicht nur die Phasenverschiebung φ sowie der Zeitpunkt, zu welchem Mikrowellen von den Einkoppelelementen fi und f2 eines bestimmten der hier vier Brennräu- me abgegeben werden, vorgegeben, sondern es kann entsprechend deren Kommandosignalen zusätzlich die Frequenz f der im Mikrowellengenerator a erzeugten Mikrowellen variiert werden, was figürlich durch den „Verstellpfeil" im in den Mikrowellengenerator a eingetragenen Buchstaben f, der die Frequenz der abgegebenen Hochfrequenzwellen symbolisiert, dargestellt ist. Ferner kann entsprechend den Kommandosignalen der elektronischen Steuereinheit ECU zusätzlich die Amplitude A der an die Einkoppelelemente fi und f2 abgegebenen Mikrowellen bzw. Hochfrequenzwellen variiert werden, was figürlich durch den „Verstellpfeil" im in das Dämpfungsglied b eingetragenen Buchstaben A, der die Amplitude der Mikrowellen bzw. Hochfrequenzwellen symbolisiert, dargestellt ist. Das beschriebene Zündsystem bietet somit eine Vielzahl von Variabilitäten, mit Hilfe derer den jeweiligen Anforderungen entsprechend im Brennraum 1 bzw. in den Brennräumen 1 der Brennkraftmaschine an den jeweils gewünschten Stellen zu den jeweils gewünschten Zeitpunkten die für eine Zündung des darin zumindest lokal vorhandenen zündfähigen Gemisches benötigte Zündenergie bereit gestellt werden kann, wobei es - wie bereits erwähnt - auch möglich ist, diese benötigte Zündenergie an mehreren Orten im Brennraum gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeitpunkten zur Verfügung zu stellen. So kann die Zündenergie im Brennraum 1 bspw. längs einer Kurve oder eines dreidimensionalen Feldes bereitgestellt werden, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass dies sowie eine Vielzahl weiterer Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Zündsystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei im Brennraum (1) vorgesehenen Hochfrequenz-Einkoppelelementen, insbesondere Mikrowellen-Einkoppelelementen (f-i, f2), die von einer Hochfrequenz-Energiequelle, insbesondere einem Mikrowellengenera- tor (a) gespeist werden, wobei die erforderliche Zündenergie im
Brennraum (1) durch Überlagerung der von den Einkoppelelementen (fi, f2) abgegebenen Hochfrequenzwellen erzeugt wird.
2. Zündsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung (φ) zwischen zumindest zwei von unterschiedlichen Hochfrequenz-Einkoppelelementen (fi, f2) ausgesendeten Hochfrequenzwellen veränderbar ist.
3. Zündsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (A) zumindest einer der ausgesendeten Hochfrequenzwellen veränderbar ist.
4. Zündsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) zumindest einer der ausgesendeten Hochfrequenzwellen veränderbar ist.
5. Zündsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bestehend aus einem eine Frequenz-Variation ermöglichenden Mikrowellengenerator (a), einem diesem nachgeschalteten eine Amp- lituden-Variation ermöglichenden Dämpfungsglied (b) sowie einer sich hieran anschließenden Verzweigung auf zwei in den Brennraum (1) der Brennkraftmaschine hineinragende Hochfrequenz-
Einkoppelelemente, insbesondere Mikrowellen-Einkoppelelemente (fi, f2), wobei in zumindest einem dieser Zweige ein eine Phasenverschiebung (φ) ermöglichender Phasenschieber (c) vorgesehen ist.
6. Zündsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteiler (d, e) auf mehrere Brennräume der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
7. Zündsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem einer Gruppe von Einkoppelelementen (f|, f2), die durch jeweils ein Einkoppelelement (fi, f2) eines Brennraumes (1 ) gebildet wird, zugeordneten Zweig ein Verteiler (d, e) auf die mehreren Brennräume vorgesehen ist.
8. Verfahren zum Zünden eines in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine befindlichen zumindest lokal zündfähigen Kraftstoff- Luftgemisches mit einem Zündsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei durch Variation von zumindest einem der darin genannten Parameter der Ort der Zündung im Brennraum gezielt eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Zündenergie an mehreren Orten und/oder zu mehreren Zeitpunkten bereitgestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündenergie im Brennraum (1) längs einer Kurve oder eines dreidimensionalen Feldes bereitgestellt wird.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256817C2 (ru) * 2003-09-18 2005-07-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Способ воспламенения рабочей смеси в двигателе внутреннего сгорания и устройство для его осуществления (варианты)
DE10356916B3 (de) 2003-12-01 2005-06-23 Volker Gallatz Verfahren zum Zünden der Verbrennung eines Kraftstoffes in einem Verbrennungsraum eines Motors, zugehörige Vorrichtung und Motor
DE102006005792B4 (de) * 2006-02-07 2018-04-26 Fachhochschule Aachen Hochfrequenzzündanlage für Kraftfahrzeuge
DE102009016665A1 (de) 2009-03-31 2010-10-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor
DE102009016668B4 (de) 2009-03-31 2020-04-02 Mwi Micro Wave Ignition Ag Brennverfahren für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor
CN103384755A (zh) * 2011-01-24 2013-11-06 高知有限公司 用于燃烧发动机的em能量施加
JP5953533B2 (ja) * 2011-01-31 2016-07-20 イマジニアリング株式会社 信号処理装置
WO2013011968A1 (ja) * 2011-07-16 2013-01-24 イマジニアリング株式会社 プラズマ生成装置、及び内燃機関
EP3037651A4 (de) * 2013-08-21 2017-04-26 Imagineering, Inc. Zündsystem für einen verbrennungsmotor und verbrennungsmotor
EP2881579B1 (de) * 2013-12-04 2019-03-27 NXP USA, Inc. HF-Leistungsverstärkungs- und -verteilungssysteme, Plasmazündungssysteme und Verfahren zum Betrieb dafür
EP3242010A4 (de) * 2014-12-29 2018-01-17 Imagineering, Inc. Zündsystem und brennkraftmaschine
EP3064764B1 (de) * 2015-03-03 2020-09-02 MWI Micro Wave Ignition AG Mikrowellenzündkerze zum Einkoppeln von Mikrowellenenergie

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57113968A (en) * 1981-01-07 1982-07-15 Hitachi Ltd Microwave plasma ignition type engine
DE19638787A1 (de) 1996-09-21 1998-04-02 Bremicker Auto Elektrik Zündeinrichtung für Brennkraftmaschinen
GB9620318D0 (en) * 1996-09-30 1996-11-13 Bebich Matthew New ignition system and related engine components
DE19802745C2 (de) * 1998-01-26 1999-11-25 Karlsruhe Forschzent Mikrowellentechnische Zünd- und Verbrennungsunterstützungs-Einrichtung für einen Kraftstoffmotor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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