EP3069009A1 - Ignition system and method for operating an ignition system - Google Patents

Ignition system and method for operating an ignition system

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Publication number
EP3069009A1
EP3069009A1 EP14786493.8A EP14786493A EP3069009A1 EP 3069009 A1 EP3069009 A1 EP 3069009A1 EP 14786493 A EP14786493 A EP 14786493A EP 3069009 A1 EP3069009 A1 EP 3069009A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
time
spark
boost converter
ignition
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.)
Withdrawn
Application number
EP14786493.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Skowronek
Thomas Pawlak
Wolfgang Sinz
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3069009A1 publication Critical patent/EP3069009A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
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    • F02P9/007Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
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    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/10Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having continuous electric sparks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P2017/121Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current by measuring spark voltage
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    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • Ignition system for an internal combustion engine comprising a first
  • the present invention relates to avoiding unwanted sparking during operation.
  • Ignition systems are used in the prior art to ignite an ignitable mixture in a combustion chamber of a spark-ignition internal combustion engine.
  • a spark gap with electrical energy or electrical voltage is applied, in response to what the forming spark ignited the combustible mixture in the combustion chamber.
  • Exhaust gas recirculation (EGR) rates are derived from requirements for the ignition systems.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • Ignition coil are cached.
  • the high requirements regarding the spark energy results in a large design of the ignition coil. This is consistent with the requirements for small space today
  • a high voltage generator generates the voltage required for the high voltage breakdown at the spark plug High voltage.
  • a bypass eg in the form of a boost converter, provides energy to maintain the spark for continued mixture ignition. In this way, high spark energies can be optimized
  • Funkenstromverlauf be provided despite a reduced design of the ignition system.
  • Spark plug electrodes In contrast, small spark currents can lead to a spark break in turbulent flow in the combustion chamber, if the
  • the aforementioned need is satisfied according to the invention by a method for operating an ignition system.
  • the method is characterized by a need-based provision of spark energy, so that the
  • Spark current can be set to a desired value.
  • the inventive method for operating an ignition system is particularly suitable for a gasoline-fueled internal combustion engine, with particular advantages in spray-guided direct injection and turbocharged high-load EGR
  • the ignition system with which the method according to the invention is carried out comprises a primary voltage generator and a boost converter, wherein the boost converter is set up to maintain a spark generated by means of the primary voltage generator.
  • the boost converter on-board power can be brought to a suitable voltage level and the spark gap supplied.
  • the method according to the invention is characterized by determining a changed energy requirement for a spark to be kept upright by means of the boost converter. In other words, depending on a current operating state, the energy requirement for the spark can vary and such a variation can be determined according to the invention. In response, the
  • Switch-on time of the boost converter ie the time at which the Up converter is turned on, changed to meter the spark energy or Zündfunkenstrom- and voltage as needed.
  • the spark plug wear is reduced by avoiding high spark currents.
  • a particularly strong electrode wear on commercially available spark plugs arises, for example, with spark currents greater than 100 mA.
  • a spark break is avoided by an increase in the output of the boost converter by the turn-on of the boost converter is preferred and the transient of the boost converter in the direction "earlier", in particular before the ignition is moved below a lower spark current threshold If the voltage increases after switching on over several operating cycles of the boost converter, the boost converter can thus provide a higher electrical energy when the mixture ignites, and the reduction of heat loss in the boost converter by a demand-based selection of its switch-on time is an advantage
  • the load on the electrical components is reduced. Therefore, the electrical components can be chosen cheaper in the design of the ignition system according to the invention. Also in the electrical (control) circuit of the boost converter is in the
  • the present invention allows a lower energy consumption and the reliable ignition of the mixture in demanding combustion of the
  • Ignition system from the electrical system (such as a motor vehicle (KFZ) or a
  • Ignition system a reduction in electromagnetic emissions.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • Determining the changed energy requirement preferably comprises measuring a spark current or a spark voltage. This can be done for example by a shunt, over which a current through the
  • Spark gap of the ignition system is determined.
  • the voltage detection can, for example, by means of an electrical circuit, an analog Circuit or a microcontroller, or carried out by an ASIC within the ignition system. In this way, a low or no additional hardware effort for implementing the method according to the invention is required.
  • determining the changed energy requirement comprises comparing a measured electrical characteristic of a spark or a signal received from an electronic controller with an associated reference.
  • the reference can for example be taken from a storage means. This marks, for example, thresholds when
  • threshold values in the form of spark currents and / or ignition spark voltages can be stored as electrical parameters and compared with determined parameters.
  • the electronic control unit for example, an engine control unit or an ignition control device can be used, the transmitter determines signals for the control of the operation of the internal combustion engine and provides. The comparison of measured values or control signals with individual references or threshold values represents a simple mathematical operation which is cost-effective and space-saving to implement in terms of circuitry.
  • the method comprises the step of classifying the electrical characteristic by providing a measurement of the electrical characteristic to a predefined characteristic interval, e.g. is assigned within a storage means of the ignition system.
  • a predefined characteristic interval e.g. is assigned within a storage means of the ignition system.
  • the switch-on can be specified by the control unit by the requirements of
  • Engine operating conditions are determined and taken into account.
  • An example of such is an exhaust gas recirculation in part-load operation, which leads to a relatively homogeneous mixture state within the combustion chamber. In such a case, it is not necessary that the boost converter before the
  • Off time (ignition timing) of the primary voltage generator recommended. In an operating state in which the catalyst is to be heated, in turn, an overlap between the operation of the boost converter and the switch-off (ignition) of the
  • the ignition system can be set up, respectively
  • Characteristic classes allocate suitable switch-on times for the step-up converter.
  • the switch-on times for example, within a
  • the determination of the parameter takes place within an FPGA and / or an ASIC of the ignition system.
  • the aforementioned electronic components are e.g. within the ignition system, in particular in the region of each spark plug for controlling the ignition arranged, wherein the contact with the spark plug, the control of the ignition and
  • Ignition process can take place. Therefore, an implementation of the present invention is possible in this way without additional hardware.
  • the change of the switch-on takes place in response to a reduced power requirement of the ignition system for a successful ignition. If the on-time of the boost converter is delayed from the time of turning off the primary voltage generator (eg, coincident with the time of turning off the primary voltage generator), the output current and / or the output voltage and / or the output power of the boost converter is reduced at the turn-off time of the primary voltage generator leads to a reduction of the corresponding electrical variable at the spark gap. In the reverse
  • the switch-on time is predetermined in a first ignition process as a function of the operating state and determined for the subsequent ignition processes as a function of the determined energy requirement.
  • Characteristic includes, wherein the electrical characteristic in particular a current of the spark and / or a voltage of the spark
  • a comparison quantity is a predetermined upper one
  • Threshold exceeds and / or falls below a predetermined lower threshold.
  • the comparison variable is, for example, the determined parameter or the change of this determined characteristic or the
  • the changing of the switch-on time takes place by shifting the switch-on time to a later point in time relative to the switch-off time of the primary voltage generator, if the exceeding condition is satisfied, or by switching the switch-on time to a relative to the switch-off time of the
  • the ignition system designed for an internal combustion engine by means of which the method according to the invention is carried out, has a step-up converter for maintaining a spark generated by means of a primary voltage generator.
  • the ignition system is characterized by means for determining a change in energy demand for an upright to be maintained by means of the boost converter spark.
  • the means may determine an operating state change of the ignition system or the internal combustion engine, in response to which the spark plug is to be supplied with a changed electrical energy or a changed electrical power, on the one hand a spark break and on the other hand excessive wear of the ignition system avoid.
  • the manipulated variable can be specified via the control unit as a function of the combustion process.
  • the ignition system comprises means for changing a switch-on time of the boost converter in response to a determined energy demand change.
  • These means are set up, according to the changed energy requirement, the switch-on time of the boost converter, for example, with respect to the crank angle of the internal combustion engine of a speed-dependent variable or the switch-off time of the engine
  • the ignition system comprises a shunt, by means of which it is set up to carry out a spark current measurement in order to determine a changed energy requirement.
  • a shunt by means of which it is set up to carry out a spark current measurement in order to determine a changed energy requirement.
  • the ignition system additionally has, for example, storage means by means of which it is set up to classify the current energy requirement. In other words, the measured in the current operating state
  • the storage means can also hold predefined switch-on times for the boost converter, which have proven to be suitable for the respective energy demand classes. In this way, a simple and circuitry cost-effective implementation of the ignition system is possible.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of an ignition system in which the inventive method can be used;
  • Figures 3a, 3b are timing diagrams of electrical characteristics as in the
  • Figure 4 is a flow chart illustrating steps of a
  • FIG. 1 shows a circuit of an ignition system 1, which has a
  • Step-up transformer 2 comprises as a high voltage generator whose
  • Primary side 3 can be supplied from an electrical energy source 5 via a first switch 30 with electrical energy.
  • the step-up transformer 2 consisting of a primary coil 8 and a secondary coil 9 may also be referred to as the first voltage generator or primary voltage generator.
  • a fuse 26 is provided at the entrance of the circuit, in other words at the connection to the electrical energy source 5, a fuse 26 is provided.
  • a capacitance 17 is provided parallel to the input of the circuit or parallel to the electrical energy source 5.
  • the secondary side 4 of the step-up transformer 2 is powered by an inductive coupling of the primary coil 8 and the secondary coil 9 with electrical energy and has a known from the prior art diode 23 for Einschaltfunkenunterd Wegung, which diode may alternatively be replaced by the diode 21.
  • a spark gap 6 is provided against an electrical ground 14, via which the ignition current i 2 should ignite the combustible gas mixture.
  • a boost converter 7 is provided between the electric power source 5 and the secondary side 4 of the step-up transformer 2.
  • the boost converter 7 comprises an inductor 1 5, a switch 27, a capacitor 10 and a diode 16.
  • the inductance 1 5 in the form of a
  • the inductor 1 5 serves as an energy storage to a
  • Transformer is connected without switch directly to the diode 1 6, which in turn is connected via a node to a terminal of a capacitor 10.
  • This connection of the capacity 1 0 is for example via a
  • Step-up converter is fed via the node on the diode 16 in the ignition system and the spark gap 6 is provided.
  • the diode 1 6 is oriented in the direction of the capacitance 10 conductive. Due to the transmission ratio, a switching operation by the switch 27 in the branch of the primary side 1 5_1 also acts on the secondary side 1 5_2. However, since current and voltage according to the gear ratio on one side are higher or lower than on the other side of the transformer, can be for
  • the switch 27 is controlled via a drive 24, which is connected via a driver 25 to the switch 27.
  • a shunt 19 as current measuring means or
  • the measuring signal is supplied to the switch 27.
  • the switch 27 is configured to respond to a defined range of the current i 2 through the secondary coil 9.
  • a Zener diode 21 is connected in the reverse direction parallel to the capacitor 10.
  • the control 24 receives a control signal S H ss- About this, the supply of energy via the boost converter 7 in the secondary side and are turned off.
  • the power of the electrical variable introduced by the step-up converter or into the spark gap for example via the frequency and / or the pulse-pause ratio, can also be controlled via a suitable control signal S H ss.
  • a switch-on time can be shifted via the control signal S H ss when the energy requirement of the spark gap changes.
  • a switching signal 32 is indicated, by means of which the switch 27 can be controlled via the driver 25.
  • the switch 27 When the switch 27 is closed, the inductance 15 is supplied via the electrical energy source 5 with a current which flows directly into the electrical ground 14 when the switch 27 is closed. With open switch 27, the current is conducted through the inductance 15 via the diode 16 to the capacitor 10. The voltage in response to the current in the capacitor 10 adjusting voltage adds to the voltage across the secondary coil 9 of the step-up transformer 2 voltage, whereby the arc is supported at the spark gap 6.
  • the capacitor 10 discharges, so that energy 27 can be brought into the magnetic field of the inductor 15 by closing the switch 27 to recharge this energy to the capacitor 10 at a reopening of the switch 27.
  • Recognizable is the control 31 of the primary side in the third
  • Switching signal 32 for the switch 27 is the case.
  • Upverter 7 supplied energy is passed directly to the spark gap 6, without being guided by the secondary coil 9 of the high voltage generator 2 become. Thus, no losses on the secondary coil 9 and the efficiency increases.
  • a determination according to the invention of a changed energy requirement for the spark is possible through an information technology connection of the engine control unit (MSG) 40, which receives a first signal S 40 for setting an operating point of an internal combustion engine and outputs a corresponding second signal S 40 'to an ASIC 42.
  • the ASIC 42 is further connected to a memory 41, from which references in the form of limits for classes of energy for the current or future required electrical energy to maintain the spark can be read.
  • the ASIC 42 is to influence the
  • the boost converter 7 may be turned on sooner or later in response to receiving the changed switching signal 32, so that the voltage across the diode 10 at the turn-off time of the boost converter 7
  • FIG. 2 shows timing diagrams for a) the ignition coil current i zs , b) the associated one
  • Diagram b also illustrates the current consumption of the boost converter 7, which is achieved by pulsed or clocked driving of the switch 27.
  • clock rates in the range of several tens of kHz have proven to be suitable for realizing appropriate voltages on the one hand and acceptable efficiencies on the other hand.
  • Diagram d) shows the characteristics of the secondary coil current i 2 .
  • Switch 27 is now also the secondary coil current i 2 against 0 A from. Out
  • FIG. 3 a shows highly simplified timing diagrams for illustrating electrical quantities from which the influence of an altered one can be seen
  • the upper partial diagram a) shows the case that the switch-off time t a of the primary voltage generator 2 is identical to the switch-on time t e of the
  • Spark gap depends.
  • the voltage at the spark gap 6 depends in particular on the processes within the combustion chamber of
  • Figure 3b shows the influence of an inventively preferred control 32 7. for the boost converter to switch-off time t a of
  • the boost converter 7 has now reached a significantly increased performance, so that the current l 2 after the turn-off time t a increases significantly until it reaches due to declining energy reserves within the primary voltage generator 2, the horizontal level seen in Figure 3a. Due to the increased efficiency of the boost converter 7, the current l 2 does not fall below the threshold value required for a corresponding minimum power, so that a sufficiently long-lasting
  • FIG. 4 shows a flowchart illustrating steps of a
  • An associated operating parameter is read out for the reference, which can be stored, for example, as an operating parameter class assigned to the measured values, and the starting time of the boost converter is changed accordingly in step 300.
  • the switch-on time may be earlier or later than before and with respect to a crankshaft angle of the internal combustion engine or with respect to
  • Off time of the primary voltage generator can be defined. Due to the changed switch-on time, a high voltage adapted by the step-up converter is supplied to the spark gap, so that tearing off of the spark or unnecessarily high electrode erosion can be avoided.
  • the switch-on time t e is changed in step 300 as a function of the determined operating state and / or depending on the determined energy requirement.
  • the switch-on time t e can be predetermined in a first ignition process as a function of the operating state and dependent on the determined ignition processes for the subsequent ignition processes
  • the determination of the changed energy requirement comprises three steps, wherein in step 100 the determination of an electrical parameter and / or a change of this parameter and / or a rate of change of this characteristic takes place.
  • the electrical parameter may, in particular, be a current of the spark and / or a voltage characterizing a voltage of the spark.
  • step 200 it is checked whether an overflow condition and / or a
  • Underride condition is satisfied by determining whether a
  • Comparison size exceeds a predetermined upper threshold and / or falls below a predetermined lower threshold.
  • the comparison variable is, for example, the determined parameter or the change of this determined parameter or the rate of change of this determined parameter.
  • the switching on of the switch-on time t e in step 300 takes place, for example, by shifting the switch-on time t e to a later point in time relative to the switch-off time t a of the primary voltage generator 2, if the Exceeding condition is met, or by the on-time t e is shifted to a relative to the turn-off time t a of the primary voltage generator 2 earlier time when the underrun condition is met. In this way, the spark current is regulated to a value so that neither sparking threatens nor a strong erosion of the spark plug electrode occurs.
  • the shifting of the switch-on time t e according to the invention in step 300 can take place in predefinable stages or continuously.
  • a computer program may be provided which is set up to carry out all described steps of the method according to the invention.
  • the computer program is stored on a storage medium.
  • the method according to the invention can be provided by an electrical circuit provided in the ignition system, an analogous one
  • Circuit, an ASIC or a microcontroller are controlled, which is configured to perform all the steps described in the inventive method.

Abstract

Disclosed is a method for operating an ignition system (1) for an internal combustion engine, said ignition system comprising a primary voltage generator (2) and a step-up converter (7) for maintaining an ignition spark generated by the primary voltage generator (2). According to the invention, once it has been determined (100) that a change in energy is required in order for an ignition spark to be maintained by the step-up converter (7), a switch-on time of the step-up converter (7) in relation to a switch-off time of the primary voltage generator (2) is modified (300).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Zündsvstem und Verfahren zum Betreiben eines Zündsvstems Stand der Technik  Zündsvstem and method for operating a Zündsvstems prior art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines The present invention relates to a method for operating a
Zündsystems für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen ersten Ignition system for an internal combustion engine, comprising a first
Spannungserzeuger (auch„Primärspannungserzeuger") und einen Voltage generator (also called "primary voltage generator") and a
Hochsetzsteller. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vermeidung eines unerwünschten Funkenabrisses während des Betriebs. Up converter. In particular, the present invention relates to avoiding unwanted sparking during operation.
Zündsysteme werden im Stand der Technik verwendet, um zündfähiges Gemisch in einer Brennkammer einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu entzünden. Hierzu wird eine Zündfunkenstrecke mit elektrischer Energie bzw. elektrischer Spannung beaufschlagt, im Ansprechen worauf der sich ausbildende Zündfunke das brennfähige Gemisch im Brennraum entzündet. Die Ignition systems are used in the prior art to ignite an ignitable mixture in a combustion chamber of a spark-ignition internal combustion engine. For this purpose, a spark gap with electrical energy or electrical voltage is applied, in response to what the forming spark ignited the combustible mixture in the combustion chamber. The
Hauptanforderungen an moderne Zündsysteme ergeben sich indirekt aus notwendigen Emissions- und Kraftstoffreduzierungen. Aus entsprechenden motorischen Lösungsansätzen, wie Hochaufladung und Mager-/SchichtbetriebThe main requirements of modern ignition systems result indirectly from necessary emission and fuel reductions. From appropriate engineered approaches, such as supercharging and lean / shift operation
(strahlgeführte Direkteinspritzung) in Kombination mit erhöhten (spray-guided direct injection) in combination with increased
Abgasrückführraten (AGR), leiten sich Anforderungen an die Zündsysteme ab. Die Darstellung erhöhter Zündspannungs- und Energiebedarfe bei erhöhten Temperaturanforderungen sind notwendig. Bei konventionellen induktiven Zündsystemen muss die gesamte zur Entflammung notwendige Energie in derExhaust gas recirculation (EGR) rates are derived from requirements for the ignition systems. The representation of increased ignition voltage and energy requirements at elevated temperature requirements are necessary. In conventional inductive ignition systems, the total energy required for ignition must be in the
Zündspule zwischengespeichert werden. Bei den hohen Anforderungen bezüglich der Zündfunkenenergie ergibt sich eine große Bauform der Zündspule. Dies steht mit den Anforderungen an geringe Bauräume heutiger Ignition coil are cached. The high requirements regarding the spark energy results in a large design of the ignition coil. This is consistent with the requirements for small space today
Motorenkonzepte („Downsizing") in Konflikt. In einer früheren Anmeldung der Anmelderin wurden zwei Hauptfunktionen des Zündsystems durch Engine designs ("downsizing") in conflict In an earlier application by the Applicant, two major functions of the ignition system have been implemented
unterschiedliche Baugruppen übernommen. Ein Hochspannungserzeuger generiert die für den Hochspannungsdurchschlag an der Zündkerze erforderliche Hochspannung. Ein Bypass, z.B. in Form eines Hochsetzstellers, stellt Energie zur Aufrechterhaltung des Zündfunkens zur fortgeführten Gemischentflammung bereit. Auf diese Weise können hohe Funkenenergien bei optimiertem adopted different modules. A high voltage generator generates the voltage required for the high voltage breakdown at the spark plug High voltage. A bypass, eg in the form of a boost converter, provides energy to maintain the spark for continued mixture ignition. In this way, high spark energies can be optimized
Funkenstromverlauf trotz einer reduzierten Bauform des Zündsystems bereitgestellt werden. Funkenstromverlauf be provided despite a reduced design of the ignition system.
Hohe Funkenströme sind zwar gegenüber turbulenter Strömung im Brennraum robuster, führen jedoch bekanntermaßen zu starker Erosion der Although high spark currents are more robust compared to turbulent flow in the combustion chamber, but known to cause strong erosion of the
Zündkerzenelektroden. Kleine Funkenströme hingegen können bei turbulenter Strömung im Brennraum zu einem Funkenabriss führen, falls die Spark plug electrodes. In contrast, small spark currents can lead to a spark break in turbulent flow in the combustion chamber, if the
Zündfunkenenergie bzw. der Funkenstrom eine definierte Grenze unterschreitet. Die vorbekannten Systeme schöpfen das Potential zur Funkenstabilisierung in Zündsystemen nicht zufriedenstellend aus. Offenbarung der Erfindung  Spark energy or the spark current falls below a defined limit. The previously known systems do not exploit the potential for spark stabilization in ignition systems satisfactorily. Disclosure of the invention
Der vorstehend genannte Bedarf wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems gestillt. Das Verfahren zeichnet sich durch eine bedarfsgerechte Bereitstellung von Funkenenergie aus, so dass der The aforementioned need is satisfied according to the invention by a method for operating an ignition system. The method is characterized by a need-based provision of spark energy, so that the
Funkenstrom auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Auf dieseSpark current can be set to a desired value. To this
Weise kann ein Kompromiss zwischen Elektrodenerosion und Neigung zu Funkenabriss in geeigneter Weise realisiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems ist für eine benzinbetriebene Brennkraftmaschine besonders geeignet, wobei besondere Vorteile bei strahlgeführten Direkteinspritzungen und per Turbo aufgeladenen Hochlast-AGRIn this way, a compromise between electrode erosion and spark break tendency can be suitably realized. The inventive method for operating an ignition system is particularly suitable for a gasoline-fueled internal combustion engine, with particular advantages in spray-guided direct injection and turbocharged high-load EGR
Triebwerken erzielt werden. Das Zündsystem, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, umfasst einen Primärspannungserzeuger und einen Hochsetzsteller, wobei der Hochsetzsteller zum Aufrechterhalten eines mittels des Primärspannungserzeugers erzeugten Funkens eingerichtet ist. Über den Hochsetzsteller kann Bordnetzenergie auf ein geeignetes Spannungsniveau gebracht und der Funkenstrecke zugeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch ein Ermitteln eines veränderten Energiebedarfes für einen mittels des Hochsetzstellers aufrecht zu erhaltenden Zündfunken aus. Mit anderen Worten kann in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes der Energiebedarf für den Zündfunken variieren und eine solche Variation erfindungsgemäß ermittelt werden. Im Ansprechen darauf wird der Engines can be achieved. The ignition system with which the method according to the invention is carried out comprises a primary voltage generator and a boost converter, wherein the boost converter is set up to maintain a spark generated by means of the primary voltage generator. About the boost converter on-board power can be brought to a suitable voltage level and the spark gap supplied. The method according to the invention is characterized by determining a changed energy requirement for a spark to be kept upright by means of the boost converter. In other words, depending on a current operating state, the energy requirement for the spark can vary and such a variation can be determined according to the invention. In response, the
Einschaltzeitpunkt des Hochsetzstellers, also der Zeitpunkt, an dem der Hochsetzsteller eingeschaltet wird, verändert, um die Zündfunkenenergie bzw. Zündfunkenstrom- und Spannung bedarfsgerecht zu dosieren. Auf diese Weise wird der Zündkerzenverschleiß durch Vermeidung von hohen Funkenströmen reduziert. Ein besonders starker Elektrodenverschleiß an handelsüblichen Zündkerzen stellt sich beispielsweise bei Funkenströmen größer 100 mA ein.Switch-on time of the boost converter, ie the time at which the Up converter is turned on, changed to meter the spark energy or Zündfunkenstrom- and voltage as needed. In this way, the spark plug wear is reduced by avoiding high spark currents. A particularly strong electrode wear on commercially available spark plugs arises, for example, with spark currents greater than 100 mA.
Andererseits wird ein Funkenabriss durch eine Steigerung der Ausgangsleistung des Hochsetzstellers vermieden, indem bei Unterschreitung eines unteren Funkenstromschwellwertes der Einschaltzeitpunkt des Hochsetzstellers vorgezogen und der Einschwingvorgang des Hochsetzstellers in Richtung „früher", insbesondere vor den Zündzeitpunkt, verschoben wird. Da die durch einen Hochsetzsteller erzeugte elektrische Spannung nach dem Einschalten über mehrere Betriebszyklen des Hochsetzstellers ansteigt, kann der Hochsetzsteller somit beim Entflammen des Gemisches eine höhere elektrische Energie bereitstellen. Auch die Reduktion von Verlustwärme im Hochsetzsteller durch bedarfsgerechte Wahl seines Einschaltzeitpunktes ist ein Vorteil der On the other hand, a spark break is avoided by an increase in the output of the boost converter by the turn-on of the boost converter is preferred and the transient of the boost converter in the direction "earlier", in particular before the ignition is moved below a lower spark current threshold If the voltage increases after switching on over several operating cycles of the boost converter, the boost converter can thus provide a higher electrical energy when the mixture ignites, and the reduction of heat loss in the boost converter by a demand-based selection of its switch-on time is an advantage
vorliegenden Erfindung. Die Belastung der elektrischen Bauteile (z.B. eines Hochspannungskondensators zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie) wird verringert. Daher können die elektrischen Bauelemente bei der Auslegung des erfindungsgemäßen Zündsystems kostengünstiger gewählt werden. Auch in der elektrischen (Steuer-) Schaltung des Hochsetzstellers wird bei der present invention. The load on the electrical components (e.g., a high voltage capacitor for caching electrical energy) is reduced. Therefore, the electrical components can be chosen cheaper in the design of the ignition system according to the invention. Also in the electrical (control) circuit of the boost converter is in the
Anpassung der Arbeitsweise des Hochsetzstellers an einen veränderten  Adapting the operation of the boost converter to a changed
Energiebedarf weniger Verlustwärme erzeugt. Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung eine geringere Energieaufnahme sowie die zuverlässige Entflammung des Gemisches bei anspruchsvollen Brennverfahren des Energy requirement generates less heat loss. Overall, the present invention allows a lower energy consumption and the reliable ignition of the mixture in demanding combustion of the
Zündsystems aus dem Bordnetz (z.B. eines Kraftfahrzeugs (KFZ) oder einesIgnition system from the electrical system (such as a motor vehicle (KFZ) or a
PKW), wodurch Kabelquerschnitte kleiner dimensioniert und Verbrauchsvorteile erzielt werden können. Zudem bedeuten geringere Ströme innerhalb des Car), which smaller cable cross-sections dimensioned and consumption advantages can be achieved. In addition, lower currents mean within the
Zündsystems eine Verringerung elektromagnetischer Emissionen. Mit anderen Worten wird die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert. Ignition system, a reduction in electromagnetic emissions. In other words, the electromagnetic compatibility (EMC) is improved.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt umfasst das Ermitteln des veränderten Energiebedarfes ein Messen eines Zündfunkenstromes oder einer Zündfunkenspannung. Dies kann beispielsweise durch einen Shunt erfolgen, über welchen ein Strom durch dieDetermining the changed energy requirement preferably comprises measuring a spark current or a spark voltage. This can be done for example by a shunt, over which a current through the
Zündfunkenstrecke des Zündsystems ermittelt wird. Die Spannungsermittlung kann beispielsweise mit Hilfe eines elektrischen Schaltkreises, einer analogen Schaltung oder eines MikroControllers, oder durch einen ASIC innerhalb des Zündsystems erfolgen. Auf diese Weise ist ein geringer bzw. kein zusätzlicher Hardware-Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich. Spark gap of the ignition system is determined. The voltage detection can, for example, by means of an electrical circuit, an analog Circuit or a microcontroller, or carried out by an ASIC within the ignition system. In this way, a low or no additional hardware effort for implementing the method according to the invention is required.
Weiter bevorzugt umfasst das Ermitteln des veränderten Energiebedarfes ein Vergleichen einer gemessenen elektrischen Kenngröße eines Zündfunkens oder eines von einem elektronischen Steuergerät empfangenen Signals mit einer zugeordneten Referenz. Die Referenz kann beispielsweise einem Speichermittel entnommen werden. Diese kennzeichnet beispielsweise Schwellwerte beimMore preferably, determining the changed energy requirement comprises comparing a measured electrical characteristic of a spark or a signal received from an electronic controller with an associated reference. The reference can for example be taken from a storage means. This marks, for example, thresholds when
Überschreiten welcher die Zündfunkenenergie zur Vermeidung von Erosion gesenkt werden sollte und beim Unterschreiten welcher die Zündfunkenenergie zur Vermeidung eines unerwünschten Funkenabrisses erhöht werden sollte. Beispielsweise können Schwellwerte in Form von Zündfunkenströmen und/oder Zündfunkenspannungen als elektrische Kenngrößen abgespeichert und mit ermittelten Kenngrößen verglichen werden. Als das elektronische Steuergerät kann beispielsweise ein Motorsteuergerät oder ein Zündsteuergerät verwendet werden, dessen Auswerteelektronik Signale für die Steuerung des Betriebes der Brennkraftmaschine ermittelt und bereitstellt. Der Vergleich von Messwerten oder Steuersignalen mit einzelnen Referenzen bzw. Schwellwerten stellt eine einfache mathematische Operation dar, die schaltungstechnisch kostengünstig und platzsparend zu implementieren ist. Exceeding which the spark energy should be lowered to avoid erosion and below which the spark energy should be increased to avoid an unwanted spark break. For example, threshold values in the form of spark currents and / or ignition spark voltages can be stored as electrical parameters and compared with determined parameters. As the electronic control unit, for example, an engine control unit or an ignition control device can be used, the transmitter determines signals for the control of the operation of the internal combustion engine and provides. The comparison of measured values or control signals with individual references or threshold values represents a simple mathematical operation which is cost-effective and space-saving to implement in terms of circuitry.
Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt eines Klassifizierens der elektrischen Kenngröße, indem ein Messwert für die elektrische Kenngröße einem vordefinierten Kenngrößenintervall z.B. innerhalb eines Speichermittels des Zündsystems zugeordnet wird. Darüber hinaus kann der Einschaltzeitpunkt vom Steuergerät vorgegeben werden, indem die Anforderungen des More preferably, the method comprises the step of classifying the electrical characteristic by providing a measurement of the electrical characteristic to a predefined characteristic interval, e.g. is assigned within a storage means of the ignition system. In addition, the switch-on can be specified by the control unit by the requirements of
Brennverfahrens Berücksichtigung finden. Zum Beispiel können Combustion considered. For example, you can
Motorbetriebszustände ermittelt und berücksichtigt werden. Ein Beispiel für einen solchen ist eine Abgasrückführung im Teillastbetrieb, welcher zu einem relativ homogenen Gemischzustand innerhalb der Brennkammer führt. In einem solchen ist es nicht erforderlich, dass der Hochsetzsteller vor dem Engine operating conditions are determined and taken into account. An example of such is an exhaust gas recirculation in part-load operation, which leads to a relatively homogeneous mixture state within the combustion chamber. In such a case, it is not necessary that the boost converter before the
Ausschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers (Zündzeitpunkt) liegt. In einem Betriebspunkt mit Abgasrückführung in Hochlastbetrieb ist eine Off time of the primary voltage generator (ignition) is. In an operating point with exhaust gas recirculation in high load operation is a
Überschneidung zwischen dem Betrieb des Hochsetzstellers und dem  Overlap between the operation of the boost converter and the
Ausschaltzeitpunkt (Zündzeitpunkt) des Primärspannungserzeugers empfehlenswert. In einem Betriebszustand, in welchem der Katalysator aufgeheizt werden soll, ist wiederum eine Überschneidung zwischen dem Betrieb des Hochsetzstellers und dem Ausschaltzeitpunkt (Zündzeitpunkt) des Off time (ignition timing) of the primary voltage generator recommended. In an operating state in which the catalyst is to be heated, in turn, an overlap between the operation of the boost converter and the switch-off (ignition) of the
Primärspannungserzeugers nicht erforderlich. In einem Schichtbetrieb wiederum herrscht eine inhomogene Gemischzusammensetzung innerhalb der Primary voltage generator is not required. In a shift operation, in turn, there is an inhomogeneous mixture composition within the
Brennkammer, bei welchem eine Überschneidung zwischen dem Betrieb des Hochsetzstellers und dem Ausschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers vorteilhaft ist. Dabei kann das Zündsystem eingerichtet sein, jeweiligen  Combustion chamber in which an overlap between the operation of the boost converter and the switch-off of the primary voltage generator is advantageous. In this case, the ignition system can be set up, respectively
Kenngrößenklassen geeignete Einschaltzeitpunkte für den Hochsetzsteller zuzuordnen. Die Einschaltzeitpunkte können beispielsweise innerhalb einesCharacteristic classes allocate suitable switch-on times for the step-up converter. The switch-on times, for example, within a
Speichermittels des Zündsystems der jeweiligen Kenngrößenklasse zugeordnet sein und im Ansprechen auf ein Klassifizieren bei einer Bestimmung des Be assigned to the storage means of the ignition system of the respective characteristic class and in response to a classification in a determination of the
Einschaltzeitpunktes des Hochsetzstellers angewendet werden. Auch diese Operation ist eine wenig aufwendige und schaltungstechnisch einfach und schnell realisierbare Möglichkeit zur Implementierung der vorliegenden Switching time of the boost converter can be applied. This operation is also a little expensive and circuit-wise easy and quickly feasible way to implement the present
Erfindung.  Invention.
Weiter bevorzugt erfolgt das Ermitteln der Kenngröße innerhalb eines FPGA und/oder eines ASICs des Zündsystems. Die vorgenannten elektronischen Bauelemente sind z.B. innerhalb des Zündsystems insbesondere im Bereich einer jeden Zündkerze zur Steuerung des Zündvorgangs angeordnet, wobei über die Kontaktierung mit der Zündkerze die Steuerung des Zünd- und Further preferably, the determination of the parameter takes place within an FPGA and / or an ASIC of the ignition system. The aforementioned electronic components are e.g. within the ignition system, in particular in the region of each spark plug for controlling the ignition arranged, wherein the contact with the spark plug, the control of the ignition and
Entflammungsvorgangs erfolgen kann. Daher ist eine Implementierung der vorliegenden Erfindung auf diese Weise ohne zusätzlichen Hardwareaufwand möglich. Ignition process can take place. Therefore, an implementation of the present invention is possible in this way without additional hardware.
Weiter bevorzugt erfolgt das Verändern des Einschaltzeitpunktes im Ansprechen auf einen verminderten Energiebedarf des Zündsystems für eine erfolgreiche Zündung. Wird der Einschaltzeitpunkt des Hochsetzstellers gegenüber dem Zeitpunkt eines Abschaltens des Primärspannungserzeugers verzögert (so dass er z.B. mit dem Zeitpunkt eines Abschaltens des Primärspannungserzeugers zusammenfällt), wird der Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung und/oder die Ausgangsleistung des Hochsetzstellers zum Ausschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers verringert, was zu einer Verringerung der entsprechenden elektrischen Größe an der Funkenstrecke führt. Im umgekehrtenMore preferably, the change of the switch-on takes place in response to a reduced power requirement of the ignition system for a successful ignition. If the on-time of the boost converter is delayed from the time of turning off the primary voltage generator (eg, coincident with the time of turning off the primary voltage generator), the output current and / or the output voltage and / or the output power of the boost converter is reduced at the turn-off time of the primary voltage generator leads to a reduction of the corresponding electrical variable at the spark gap. In the reverse
Fall führt im Ansprechen auf einen erhöhten Energiebedarf ein gegenüber dem Zeitpunkt eines Abschaltens des Primärspannungserzeugers vorgezogenes Einschalten des Hochsetzstellers zu einer Erhöhung von dem Ausgangsstrom und/oder der Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsleistung des Case leads in response to an increased demand for energy over the time of switching off the primary voltage generator is preferred Switching the boost converter to an increase of the output current and / or the output voltage and / or the output power of
Hochsetzstellers. Auf diese Weise kann sowohl eine Funkenerosion als auch ein Abreißen des Zündfunkens wirksam vermieden bzw. verringert werden. Up converter. In this way, both spark erosion and tearing of the spark can be effectively avoided or reduced.
Sehr vorteilhaft ist, wenn der Einschaltzeitpunkt abhängig von dem It is very advantageous if the switch-on depends on the
Betriebszustand und/oder abhängig von dem ermittelten Energiebedarf verändert wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Einschaltzeitpunkt in einem ersten Zündvorgang abhängig von dem Betriebszustand vorgegeben und für die nachfolgenden Zündvorgänge abhängig vom ermittelten Energiebedarf bestimmt.Operating state and / or changed depending on the determined energy consumption. According to one embodiment, the switch-on time is predetermined in a first ignition process as a function of the operating state and determined for the subsequent ignition processes as a function of the determined energy requirement.
Auf diese Weise wird bedarfsgerecht Funkenenergie bereitgestellt. In this way, sparks energy is provided as needed.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn das Ermitteln des veränderten Energiebedarfes in einem ersten Schritt das Ermitteln einer elektrischen Kenngröße und/oder einer Änderung dieser Kenngröße und/oder einer Änderungsgeschwindigkeit dieserIt is also advantageous if the determination of the changed energy requirement in a first step, the determination of an electrical characteristic and / or a change in this characteristic and / or a rate of change of these
Kenngröße umfasst, wobei die elektrische Kenngröße insbesondere ein Strom des Zündfunkens und/oder eine eine Spannung des Zündfunkens Characteristic includes, wherein the electrical characteristic in particular a current of the spark and / or a voltage of the spark
charakterisierende Spannung sein kann. In einem zweiten Schritt wird geprüft, ob eine Überschreitungsbedingung und/oder eine Unterschreitungsbedingung erfüllt ist, indem ermittelt wird, ob eine Vergleichsgröße einen vorbestimmten oberencan be characterizing stress. In a second step, it is checked whether an exceeding condition and / or an underflow condition is satisfied by determining whether a comparison quantity is a predetermined upper one
Schwellwert überschreitet und/oder einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet. Die Vergleichsgröße ist beispielsweise die ermittelte Kenngröße oder die Änderung dieser ermittelten Kenngröße oder die Threshold exceeds and / or falls below a predetermined lower threshold. The comparison variable is, for example, the determined parameter or the change of this determined characteristic or the
Änderungsgeschwindigkeit dieser ermittelten Kenngröße. Das Verändern des Einschaltzeitpunktes erfolgt, indem der Einschaltzeitpunkt zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers späteren Zeitpunkt verschoben wird, wenn die Überschreitungsbedingung erfüllt ist, oder indem der Einschaltzeitpunkt zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt des Rate of change of this determined parameter. The changing of the switch-on time takes place by shifting the switch-on time to a later point in time relative to the switch-off time of the primary voltage generator, if the exceeding condition is satisfied, or by switching the switch-on time to a relative to the switch-off time of the
Primärspannungserzeugers früheren Zeitpunkt verschoben wird, wenn die Unterschreitungsbedingung erfüllt ist. Auf diese Weise wird der Funkenstrom auf einen Wert geregelt, so dass weder ein Funkenabriss droht noch eine starke Erosion der Zündkerzenelektrode auftritt. Primary voltage generator earlier time is shifted when the underrun condition is met. In this way, the spark current is regulated to a value so that neither sparking threatens nor a strong erosion of the spark plug electrode occurs.
Das für eine Brennkraftmaschine ausgebildete Zündsystem, mittels dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, weist einen Hochsetzsteller zum Aufrechterhalten eines mittels eines Primärspannungserzeugers erzeugten Funkens auf. Das Zündsystem kennzeichnet sich durch Mittel zum Ermitteln eines veränderten Energiebedarfes für einen mittels des Hochsetzstellers aufrecht zu erhaltenden Zündfunken. Mit anderen Worten, können die Mittel eine Betriebszustandsveränderung des Zündsystems bzw. der Brennkraftmaschine ermitteln, im Ansprechen auf welche die Zündkerze mit einer veränderten elektrischen Energie bzw. einer veränderten elektrischen Leistung zu versorgen ist, um einerseits einen Funkenabriss und andererseits einen übermäßigen Verschleiß des Zündsystems zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Stellgröße über das Steuergerät in Abhängigkeit des Brennverfahrens vorgegeben werden. Zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Zündsystem Mittel zum Verändern eines Einschaltzeitpunktes des Hochsetzstellers im Ansprechen auf eine ermittelte Energiebedarfsänderung. Diese Mittel sind eingerichtet, entsprechend dem veränderten Energiebedarf den Einschaltzeitpunkt des Hochsetzstellers beispielsweise gegenüber dem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine einer drehzahlabhängigen Größe oder dem Abschaltzeitpunkt des The ignition system designed for an internal combustion engine, by means of which the method according to the invention is carried out, has a step-up converter for maintaining a spark generated by means of a primary voltage generator. The ignition system is characterized by means for determining a change in energy demand for an upright to be maintained by means of the boost converter spark. In other words, the means may determine an operating state change of the ignition system or the internal combustion engine, in response to which the spark plug is to be supplied with a changed electrical energy or a changed electrical power, on the one hand a spark break and on the other hand excessive wear of the ignition system avoid. In addition, the manipulated variable can be specified via the control unit as a function of the combustion process. In addition, the ignition system according to the invention comprises means for changing a switch-on time of the boost converter in response to a determined energy demand change. These means are set up, according to the changed energy requirement, the switch-on time of the boost converter, for example, with respect to the crank angle of the internal combustion engine of a speed-dependent variable or the switch-off time of the engine
Primärspannungserzeugers zu justieren, um der Funkenstrecke eine modifiziertePrimary voltage generator to adjust the spark gap a modified
Leistung zuzuführen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich daraus ergebenden Vorteile entsprechen im Wesentlichen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Supply power. The features, combinations of features and the resulting advantages correspond substantially to those carried out in connection with the first-mentioned aspect of the invention, so that reference is made to the above statements to avoid repetition.
Beispielsweise umfasst das Zündsystem einen Shunt, mittels welchem es eingerichtet ist, eine Zündfunkenstrommessung durchzuführen, um einen veränderten Energiebedarf zu ermitteln. Alternativ kann über eine For example, the ignition system comprises a shunt, by means of which it is set up to carry out a spark current measurement in order to determine a changed energy requirement. Alternatively, via a
Spannungsmessung ein Rückschluss auf die Höhe des Funkenstromes erfolgen. Durch den Betrieb des Hochsetzstellers wird eine definierte Leistung abgegeben.Voltage measurement a conclusion on the height of the spark current done. By the operation of the boost converter, a defined power is delivered.
Somit stehen Strom und Spannung in einer festen Beziehung zueinander. Die Spannungsmessung über dem Shunt kann beispielsweise über einen FPGA und/oder einen ASIC des Zündsystems erfolgen. Zusätzlich kann auch eine ohne Verwendung eines Shunts ermittelte Zündfunkenspannung durch die Thus, current and voltage are in a fixed relationship to each other. The voltage measurement over the shunt can take place, for example, via an FPGA and / or an ASIC of the ignition system. In addition, also determined without the use of a shunt spark voltage through the
vorgenannten integrierten Schaltungen zur Ermittlung eines geänderten the aforementioned integrated circuits for determining an amended
Energiebedarfes der Zündfunkenstrecke verwendet werden. Als zu ermittelnde elektrische Kenngröße kommen auch hier Ströme, Spannungen und/oder Leistungen in Frage. Da aktuelle Zündsysteme mitunter einen ASIC an einer jeden Brennkammer oder an jeder Zündkerze, umfassen, kann die Realisierung des Zündsystems mit minimalem oder gänzlich ohne zusätzlichen Hardware- Energy requirements of the spark gap can be used. As electrical characteristic to be determined, currents, voltages and / or powers are also suitable here. Since current ignition systems sometimes include an ASIC on each combustion chamber or on each spark plug, the implementation of the ignition system can be carried out with minimal or no additional hardware.
Aufwand realisiert werden. Das Zündsystem weist zusätzlich beispielsweise Speichermittel auf, mittels welcher es eingerichtet ist, den aktuellen Energiebedarf zu klassifizieren. Mit anderen Worten kann der im aktuellen Betriebszustand gemessene Effort to be realized. The ignition system additionally has, for example, storage means by means of which it is set up to classify the current energy requirement. In other words, the measured in the current operating state
Energiebedarf mit Energiebedarfsklassen innerhalb der Speichermittel verglichen werden. Die Speichermittel können zudem vordefinierte Einschaltzeitpunkte für den Hochsetzsteller bereithalten, welche sich als geeignet für die jeweiligen Energiebedarfsklassen herausgestellt haben. Auf diese Weise ist eine einfache und schaltungstechnisch kostengünstige Realisierung des Zündsystems möglich. Energy requirements are compared with energy demand classes within the storage means. The storage means can also hold predefined switch-on times for the boost converter, which have proven to be suitable for the respective energy demand classes. In this way, a simple and circuitry cost-effective implementation of the ignition system is possible.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist: Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:
Figur 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Zündsystems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung finden kann; Figure 1 is a circuit diagram of an embodiment of an ignition system in which the inventive method can be used;
Figur 2 Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrößen wie sie beim Figure 2 timing diagrams to electrical characteristics as in the
Betrieb des in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können;  Operation of the ignition system shown in Figure 1 can occur;
Figuren 3a, 3b Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrößen wie sie beim Figures 3a, 3b are timing diagrams of electrical characteristics as in the
erfindungsgemäßen Betrieb des in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können; und  inventive operation of the ignition system shown in Figure 1 can occur; and
Figur 4 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines Figure 4 is a flow chart illustrating steps of a
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.  Embodiment of the method according to the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine Schaltung eines Zündsystems 1 , welches einen FIG. 1 shows a circuit of an ignition system 1, which has a
Aufwärtstransformator 2 als Hochspannungserzeuger umfasst, dessen Step-up transformer 2 comprises as a high voltage generator whose
Primärseite 3 aus einer elektrischen Energiequelle 5 über einen ersten Schalter 30 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Der Aufwärtstransformator 2 bestehend aus einer Primärspule 8 und einer Sekundärspule 9 kann auch als erster Spannungserzeuger oder Primärspannungserzeuger bezeichnet werden. Am Eingang der Schaltung, mit anderen Worten also am Anschluss zur elektrischen Energiequelle 5, ist eine Sicherung 26 vorgesehen. Zur Primary side 3 can be supplied from an electrical energy source 5 via a first switch 30 with electrical energy. The step-up transformer 2 consisting of a primary coil 8 and a secondary coil 9 may also be referred to as the first voltage generator or primary voltage generator. At the entrance of the circuit, in other words at the connection to the electrical energy source 5, a fuse 26 is provided. to
Stabilisierung der Eingangsspannung ist darüber hinaus eine Kapazität 17 parallel zum Eingang der Schaltung bzw. parallel zur elektrischen Energiequelle 5 vorgesehen. Die Sekundärseite 4 des Aufwärtstransformators 2 wird über eine induktive Kopplung der Primärspule 8 und der Sekundärspule 9 mit elektrischer Energie versorgt und weist eine aus dem Stand der Technik bekannte Diode 23 zur Einschaltfunkenunterdrückung auf, wobei diese Diode alternativ durch die Diode 21 ersetzt werden kann. In einer Masche mit der Sekundärspule 9 und der Diode 23 ist eine Funkenstrecke 6 gegen eine elektrische Masse 14 vorgesehen, über welche der Zündstrom i2 das brennfähige Gasgemisch entflammen soll. Ein Hochsetzsteller 7 ist zwischen der elektrischen Energiequelle 5 und der Sekundärseite 4 des Aufwärtstransformators 2 vorgesehen. Der Hochsetzsteller 7 umfasst eine Induktivität 1 5, einen Schalter 27, eine Kapazität 10 und eine Diode 16. In dem Hochsetzsteller 7 ist die Induktivität 1 5 in Form eines Stabilization of the input voltage, moreover, a capacitance 17 is provided parallel to the input of the circuit or parallel to the electrical energy source 5. The secondary side 4 of the step-up transformer 2 is powered by an inductive coupling of the primary coil 8 and the secondary coil 9 with electrical energy and has a known from the prior art diode 23 for Einschaltfunkenunterdrückung, which diode may alternatively be replaced by the diode 21. In a mesh with the secondary coil 9 and the diode 23, a spark gap 6 is provided against an electrical ground 14, via which the ignition current i 2 should ignite the combustible gas mixture. A boost converter 7 is provided between the electric power source 5 and the secondary side 4 of the step-up transformer 2. The boost converter 7 comprises an inductor 1 5, a switch 27, a capacitor 10 and a diode 16. In the boost converter 7, the inductance 1 5 in the form of a
Transformators mit einer Primärseite 15 1 und einer Sekundärseite 1 5_2 vorgesehen. Die Induktivität 1 5 dient hierbei als Energiespeicher, um einen Transformer provided with a primary side 15 1 and a secondary side 1 5_2. The inductor 1 5 serves as an energy storage to a
Stromfluss aufrecht zu erhalten. Zwei erste Anschlüsse der Primärseite 1 5 1 und der Sekundärseite 1 5_2 des Transformators sind jeweils mit der elektrischen Energiequelle 5 bzw. der Sicherung 26 verbunden. Dabei ist ein zweiter Maintain current flow. Two first terminals of the primary side 1 5 1 and the secondary side 1 5_2 of the transformer are respectively connected to the electric power source 5 and the fuse 26. There is a second
Anschluss der Primärseite 15 1 über den Schalter 27 mit der elektrischen Masse Connection of the primary side 15 1 via the switch 27 with the electrical ground
14 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Sekundärseite 15_2 des 14 connected. A second connection of the secondary side 15_2 of
Transformators ist ohne Schalter direkt mit der Diode 1 6 verbunden, die wiederum über einen Knotenpunkt mit einem Anschluss einer Kapazität 10 verbunden ist. Dieser Anschluss der Kapazität 1 0 ist beispielsweise über einenTransformer is connected without switch directly to the diode 1 6, which in turn is connected via a node to a terminal of a capacitor 10. This connection of the capacity 1 0 is for example via a
Shunt 1 9 mit der Sekundärspule 9 und ein anderer Anschluss der Kapazität 10 ist mit der elektrischen Masse 14 verbunden. Die Ausgangsleistung des Shunt 1 9 with the secondary coil 9 and another terminal of the capacitor 10 is connected to the electrical ground 14. The output power of the
Hochsetzstellers wird über den Knotenpunkt an der Diode 16 in das Zündsystem eingespeist und der Funkenstrecke 6 zur Verfügung gestellt. Step-up converter is fed via the node on the diode 16 in the ignition system and the spark gap 6 is provided.
Die Diode 1 6 ist in Richtung der Kapazität 10 leitfähig orientiert. Aufgrund des Übertragungsverhältnisses wirkt ein Schaltvorgang durch den Schalter 27 im Zweig der Primärseite 1 5_1 auch auf der Sekundärseite 1 5_2. Da jedoch Strom und Spannung gemäß dem Übersetzungsverhältnis auf der einen Seite höher bzw. niedriger als auf der anderen Seite des Transformators sind, lassen sich fürThe diode 1 6 is oriented in the direction of the capacitance 10 conductive. Due to the transmission ratio, a switching operation by the switch 27 in the branch of the primary side 1 5_1 also acts on the secondary side 1 5_2. However, since current and voltage according to the gear ratio on one side are higher or lower than on the other side of the transformer, can be for
Schaltvorgänge günstigere Dimensionierungen für den Schalter 27 finden. Switching operations find cheaper dimensions for the switch 27.
Beispielsweise können geringere Schaltspannungen realisiert werden, wodurch die Dimensionierung des Schalters 27 einfacher und kostengünstiger möglich ist. Gesteuert wird der Schalter 27 über eine Ansteuerung 24, welche über einen Treiber 25 mit dem Schalter 27 verbunden ist. Zwischen der Kapazität 10 und der Sekundärspule 9 ist ein Shunt 19 als Strommessmittel oder For example, lower switching voltages can be realized, whereby the dimensioning of the switch 27 is easier and less expensive possible. The switch 27 is controlled via a drive 24, which is connected via a driver 25 to the switch 27. Between the capacitor 10 and the secondary coil 9 is a shunt 19 as current measuring means or
Spannungsmessmittel vorgesehen, dessen Messsignal dem Schalter 27 zugeführt wird. Auf diese Weise ist der Schalter 27 eingerichtet, auf einen definierten Bereich der Stromstärke i2 durch die Sekundärspule 9 zu reagieren. Zur Absicherung der Kapazität 10 ist eine Zenerdiode 21 in Sperrrichtung parallel zur Kapazität 10 geschaltet. Überdies erhält die Ansteuerung 24 ein Steuersignal SHss- Über dieses kann die Einspeisung von Energie über den Hochsetzsteller 7 in die Sekundärseite ein- und ausgeschaltet werden. Dabei kann auch die Leistung der durch den Hochsetzsteller bzw. in die Funkenstrecke eingebrachten elektrischen Größe, beispielsweise über die Frequenz und/oder das Puls-Pause- Verhältnis über ein geeignetes Steuersignal SHss gesteuert werden. Zudem kann über das Steuersignal SHss erfindungsgemäß ein Einschaltzeitpunkt verschoben werden, wenn sich der Energiebedarf der Zündfunkenstrecke ändert. Des Weiteren ist ein Schaltsignal 32 angedeutet, mittels dessen der Schalter 27 über den Treiber 25 angesteuert werden kann. Bei geschlossenem Schalter 27 wird die Induktivität 15 über die elektrische Energiequelle 5 mit einem Strom versorgt, welcher bei geschlossenem Schalter 27 unmittelbar in die elektrische Masse 14 fließt. Bei offenem Schalter 27 wird der Strom durch die Induktivität 15 über die Diode 16 auf den Kondensator 10 geleitet. Die sich im Ansprechen auf den Strom im Kondensator 10 einstellende Spannung addiert sich zu der über der Sekundärspule 9 des Aufwärtstransformators 2 abfallenden Spannung, wodurch der Lichtbogen an der Funkenstrecke 6 gestützt wird. Dabei entlädt sich jedoch der Kondensator 10, so dass durch Schließen des Schalters 27 Energie in das magnetische Feld der Induktivität 15 gebracht werden kann, um bei einem erneuten Öffnen des Schalters 27 diese Energie wieder auf den Kondensator 10 zu laden. Erkennbar wird die Ansteuerung 31 des in der Primärseite 3 Voltage measuring means provided, the measuring signal is supplied to the switch 27. In this way, the switch 27 is configured to respond to a defined range of the current i 2 through the secondary coil 9. To protect the capacitor 10, a Zener diode 21 is connected in the reverse direction parallel to the capacitor 10. Moreover, the control 24 receives a control signal S H ss- About this, the supply of energy via the boost converter 7 in the secondary side and are turned off. In this case, the power of the electrical variable introduced by the step-up converter or into the spark gap, for example via the frequency and / or the pulse-pause ratio, can also be controlled via a suitable control signal S H ss. In addition, according to the invention, a switch-on time can be shifted via the control signal S H ss when the energy requirement of the spark gap changes. Furthermore, a switching signal 32 is indicated, by means of which the switch 27 can be controlled via the driver 25. When the switch 27 is closed, the inductance 15 is supplied via the electrical energy source 5 with a current which flows directly into the electrical ground 14 when the switch 27 is closed. With open switch 27, the current is conducted through the inductance 15 via the diode 16 to the capacitor 10. The voltage in response to the current in the capacitor 10 adjusting voltage adds to the voltage across the secondary coil 9 of the step-up transformer 2 voltage, whereby the arc is supported at the spark gap 6. In this case, however, the capacitor 10 discharges, so that energy 27 can be brought into the magnetic field of the inductor 15 by closing the switch 27 to recharge this energy to the capacitor 10 at a reopening of the switch 27. Recognizable is the control 31 of the primary side in the third
vorgesehenen Schalters 30 deutlich kürzer gehalten, als dies durch das provided switch 30 is kept significantly shorter than this by the
Schaltsignal 32 für den Schalter 27 der Fall ist. Optional kann ein nichtlinearer Zweipol, durch eine gestrichelt dargestellte Hochspannungsdiode 33  Switching signal 32 for the switch 27 is the case. Optionally, a non-linear two-pole, by a high voltage diode 33 shown in dashed lines
symbolisiert, der sekundärseitigen Spule 9 des Hochsetzstellers 7 parallel geschaltet werden. Diese Hochspannungsdiode 33 überbrückt den symbolizes the secondary-side coil 9 of the boost converter 7 are connected in parallel. This high voltage diode 33 bridges the
Hochspannungserzeuger 2 sekundärseitig, wodurch die durch den High voltage generator 2 on the secondary side, causing by the
Hochsetzsteller 7 gelieferte Energie direkt an die Funkenstrecke 6 geführt wird, ohne durch die Sekundärspule 9 des Hochspannungserzeugers 2 geführt zu werden. Somit entstehen keine Verluste über der Sekundärspule 9 und der Wirkungsgrad steigt. Eine erfindungsgemäße Ermittlung eines veränderten Energiebedarfes für den Zündfunken ist durch eine informationstechnische Anbindung des Motorsteuergerätes (MSG) 40 möglich, welches ein erstes Signal S40 zur Einstellung eines Betriebspunktes einer Brennkraftmaschine erhält und ein korrespondierendes zweites Signal S40' an ein ASIC 42 ausgibt. Das ASIC 42 ist weiter an einen Speicher 41 angebunden, aus welchem Referenzen in Form von Grenzwerten für Klassen von Energie für die aktuell oder zukünftig erforderliche elektrische Energie zur Aufrechterhaltung des Zündfunkens ausgelesen werden können. Das ASIC 42 ist zur Beeinflussung des Upverter 7 supplied energy is passed directly to the spark gap 6, without being guided by the secondary coil 9 of the high voltage generator 2 become. Thus, no losses on the secondary coil 9 and the efficiency increases. A determination according to the invention of a changed energy requirement for the spark is possible through an information technology connection of the engine control unit (MSG) 40, which receives a first signal S 40 for setting an operating point of an internal combustion engine and outputs a corresponding second signal S 40 'to an ASIC 42. The ASIC 42 is further connected to a memory 41, from which references in the form of limits for classes of energy for the current or future required electrical energy to maintain the spark can be read. The ASIC 42 is to influence the
Einschaltzeitpunktes des Hochsetzstellers 7 eingerichtet, die Ansteuerung 24 mit einem bedarfsgemäß modifizierten bzw. zeitlich verschobenen Steuersignal SHss zu versorgen, im Ansprechen auf welches der Treiber 25 den Schalter 27 mit einem geänderten bzw. zeitlich verschobenen Schaltsignal 32 versorgt. Switch-on of the boost converter 7 arranged to provide the driver 24 with a modified according to need or time-shifted control signal S H ss, the switch provided in response to which the driver 25 with a modified 27 or time-shifted switching signal 32nd
Beispielsweise kann der Hochsetzsteller 7 im Ansprechen auf den Erhalt des geänderten Schaltsignals 32 früher oder später eingeschaltet werden, so dass die elektrische Spannung über der Diode 10 zum Abschaltzeitpunkt des For example, the boost converter 7 may be turned on sooner or later in response to receiving the changed switching signal 32, so that the voltage across the diode 10 at the turn-off time of the
Schalters 30 niedriger oder höher ist. Figur 2 zeigt Zeitdiagramme für a) den Zündspulenstrom izs, b) den zugehörigenSwitch 30 is lower or higher. FIG. 2 shows timing diagrams for a) the ignition coil current i zs , b) the associated one
Hochsetzstellerstrom iHss , c) die ausgangsseitige Spannung über der Boost converter current i H ss, c) the output voltage across the
Funkenstrecke 6, d) den Sekundärspulenstrom \2 für das in Figur 1 dargestellte Zündsystem ohne (501 ) und mit (502) Verwendung des Hochsetzstellers 7, e) das Schaltsignal 31 des Schalters 30 und f) das Schaltsignal 32 des Schalters 27. Im Detail: Diagramm a) zeigt einen kurzen und steilen Anstieg des Spark gap 6, d) the secondary coil current \ 2 for the ignition system shown in Figure 1 without (501) and with (502) using the boost converter 7, e) the switching signal 31 of the switch 30 and f) the switching signal 32 of the switch 27. In detail : Diagram a) shows a short and steep rise in the
Primärspulenstroms iZs , welcher sich während derjenigen Zeit einstellt, in welcher sich der Schalter 30 im leitenden Zustand („ON", siehe Diagramm 3e) befindet. Mit Ausschalten des Schalters 30 fällt auch der Primärspulenstrom izs auf 0 A ab. Diagramm b) veranschaulicht überdies die Stromaufnahme des Hochsetzstellers 7, welche durch eine pulsförmige oder getaktete Ansteuerung des Schalters 27 zustande kommt. In der Praxis haben sich als Schaltfrequenz Taktraten im Bereich mehrerer zehn kHz bewährt, um einerseits entsprechende Spannungen und andererseits akzeptable Wirkungsgrade zu realisieren. Primary coil current i Z s, which occurs during the time in which the switch 30 is in the on state ("ON", see diagram 3e). With the switch 30 switched off, the primary coil current i zs drops to 0 A. Diagram b ) also illustrates the current consumption of the boost converter 7, which is achieved by pulsed or clocked driving of the switch 27. In practice, clock rates in the range of several tens of kHz have proven to be suitable for realizing appropriate voltages on the one hand and acceptable efficiencies on the other hand.
Beispielhaft seien die ganzzahligen Vielfachen von 10000 Hz im Bereich zwischen 10 und 100 kHz als mögliche Bereichsgrenzen genannt. Zur Regelung der an die Funkenstrecke abgegebenen Leistung während eines bestehenden Zündfunkens empfiehlt sich dabei eine, insbesondere stufenlose, Regelung des Puls-Pause-Verhältnisses des Signals 32 zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals. Diagramm c) zeigt den Verlauf 34 der sich beim By way of example, the integer multiples of 10,000 Hz in the range between 10 and 100 kHz may be mentioned as possible range limits. In order to control the power delivered to the spark gap during an existing spark, a, in particular stepless, control of the Pulse-to-break ratio of the signal 32 to produce a corresponding output signal. Diagram c) shows the course 34 at the
erfindungsgemäßen Betrieb an der Funkenstrecke 6 einstellenden Spannung. Diagramm d) zeigt die Verläufe des Sekundärspulenstroms i2. Sobald sich der Primärspulenstrom izs aufgrund eines Öffnens des Schalters 30 zu 0 A ergibt und sich damit die im Aufwärtstransformator gespeicherte magnetische Energie in Form eines Lichtbogens über der Funkenstrecke 6 entlädt, stellt sich ein operation according to the invention at the spark gap 6 adjusting voltage. Diagram d) shows the characteristics of the secondary coil current i 2 . As soon as the primary coil current i zs results due to an opening of the switch 30 to 0 A and thus discharges the magnetic energy stored in the step-up transformer in the form of an arc over the spark gap 6, it turns
Sekundärspulenstrom i2 ein, der ohne Hochsetzsteller (501 ) rasch gegen 0 abfällt. Im Gegensatz hierzu wird durch eine pulsförmige Ansteuerung (siehe Diagramm f, Schaltsignal 32) des Schalters 27 ein im Wesentlichen konstanterSecondary coil current i 2 , which rapidly drops to 0 without boost converter (501). In contrast, by a pulse-shaped control (see diagram f, switching signal 32) of the switch 27 is a substantially constant
Sekundärspulenstrom i2 (502) über die Funkenstrecke 6 getrieben, wobei der Sekundärstrom i2 von der Brennspannung an der Funkenstrecke 6 abhängt und hier der Einfachheit halber von einer konstanten Brennspannung ausgegangen wird. Erst nach Unterbrechung des Hochsetzstellers 7 durch Öffnen des Secondary coil current i 2 (502) driven over the spark gap 6, wherein the secondary current i 2 depends on the burning voltage at the spark gap 6 and is assumed here for the sake of simplicity of a constant burning voltage. Only after interruption of the boost converter 7 by opening the
Schalters 27 fällt nun auch der Sekundärspulenstrom i2 gegen 0 A ab. AusSwitch 27 is now also the secondary coil current i 2 against 0 A from. Out
Diagramm d) ist erkennbar, dass die abfallende Flanke durch die Verwendung des Hochsetzstellers 7 verzögert wird. Die gesamte Zeitdauer, während welcher der Hochsetzsteller verwendet wird, ist als tHss und die Zeitdauer, während welcher Energie primärseitig in den Aufwärtstransformator 2 gegeben wird, als t, gekennzeichnet. Der Startzeitpunkt von tHss gegenüber t, kann variabel gewählt werden. Zudem ist es auch möglich, durch einen (nicht- dargestellten) zusätzlichen DC-DC-Wandler die von der elektrischen Energiequelle gelieferte Spannung zu erhöhen, bevor diese im Hochsetzsteller 7 weiter verarbeitet wird. Es sei zur Kenntnis genommen, dass konkrete Auslegungen von vielen schaltungsinhärenten und externen Randbedingungen abhängen. Es stellt den befassten Fachmann vor keine unzumutbaren Probleme, die für seinen Zweck und die von ihm zu berücksichtigenden Randbedingungen geeigneten Diagram d) it can be seen that the falling edge is delayed by the use of the boost converter 7. The total time period during which the boost converter is used is indicated as t H ss and the time duration during which power is given to the upstream side of the step-up transformer 2 is t. The starting time of t H ss opposite t, can be chosen variable. In addition, it is also possible to increase the voltage supplied by the electrical energy source by means of an additional DC-DC converter (not shown) before it is further processed in boost converter 7. It should be noted that concrete interpretations depend on many circuit-inherent and external constraints. It does not present the skilled person with any unreasonable problems suitable for his purpose and the constraints he has to consider
Dimensionierungen selbst vorzunehmen. Figur 3a zeigt stark vereinfachte Zeitdiagramme zur Veranschaulichung elektrischer Größen, aus welchen der Einfluss eines veränderten Dimensioning yourself. FIG. 3 a shows highly simplified timing diagrams for illustrating electrical quantities from which the influence of an altered one can be seen
Einschaltzeitpunktes te des Hochsetzstellers 7 auf die Energie an der Turning time t e of the boost converter 7 on the energy at the
Funkenstrecke 6 in Form eines sekundärseitigen Stromes \2 erkennbar wird. Das obere Teildiagramm a) zeigt den Fall, dass der Ausschaltzeitpunkt ta des Primärspannungserzeugers 2 identisch dem Einschaltzeitpunkt te des Spark gap 6 in the form of a secondary-side current \ 2 can be seen. The upper partial diagram a) shows the case that the switch-off time t a of the primary voltage generator 2 is identical to the switch-on time t e of the
Hochsetzstellers 7 ist. Zum Ausschaltzeitpunkt ta sinkt die Stromstärke des Stroms l2 stark ab und unterschreitet den Minimalwert lmin, welcher zur Sicherstellung eines stabilen Zündfunkens erforderlich ist. Mit anderen Worten unterschreitet der Strom l2 einen Schwellwert, der sich als minimaler Hochsetzstellers 7 is. At the switch-off time t a , the current intensity of the current I 2 drops sharply and falls below the minimum value I min , which increases to Ensuring a stable spark is required. In other words, the current I 2 falls below a threshold which is minimal
Zündfunkenstrom lmin beschreiben lässt und von der Spannung an der Spark current l min can be described and the voltage at the
Funkenstrecke abhängt. Die Spannung an der Funkenstrecke 6 hängt dabei insbesondere von den Vorgängen innerhalb der Brennkammer der Spark gap depends. The voltage at the spark gap 6 depends in particular on the processes within the combustion chamber of
Brennkraftmaschine ab. Da der Hochsetzsteller 7 zum Zeitpunkt seines  Internal combustion engine. Since the boost converter 7 at the time of his
Einschaltens te noch nicht seine maximale Leistungsfähigkeit erreicht hat, fängt er den abfallenden Strom l2 zu spät ab, der auf diese Weise ca. 0,75 ms unterhalb des Grenzwertes lmin verweilt. Erst ca. eine Millisekunde nach dem Ausschalten des Primärspannungserzeugers 2 ist der Strom l2 stabil und verläuft im Wesentlichen horizontal, bis das Ansteuersignal 32 den Hochsetzsteller 7 abschaltet. Turning t e has not yet reached its maximum efficiency, he catches the falling current I 2 from late that lingers in this way about 0.75 ms below the limit value l min. Only about one millisecond after switching off the primary voltage generator 2, the current l 2 is stable and extends substantially horizontally until the drive signal 32 switches off the boost converter 7.
Figur 3b zeigt den Einfluss einer erfindungsgemäß vorgezogenen Ansteuerung 32 für den Hochsetzsteller 7. Zum Abschaltzeitpunkt ta des Figure 3b shows the influence of an inventively preferred control 32 7. for the boost converter to switch-off time t a of
Primärspannungserzeugers 2 hat der Hochsetzsteller 7 nun eine deutlich erhöhte Leistungsfähigkeit erreicht, so dass der Strom l2 nach dem Abschaltzeitpunkt ta deutlich ansteigt, bis er aufgrund abfallender Energiereserven innerhalb des Primärspannungserzeugers 2 das auch in Figur 3a erkennbare horizontale Niveau erreicht. Aufgrund der erhöhten Leistungsfähigkeit des Hochsetzstellers 7 unterschreitet der Strom l2 den für eine korrespondierende Minimalleistung erforderlichen Schwellwert nicht, so dass ein andauernd hinreichender Primary voltage generator 2, the boost converter 7 has now reached a significantly increased performance, so that the current l 2 after the turn-off time t a increases significantly until it reaches due to declining energy reserves within the primary voltage generator 2, the horizontal level seen in Figure 3a. Due to the increased efficiency of the boost converter 7, the current l 2 does not fall below the threshold value required for a corresponding minimum power, so that a sufficiently long-lasting
Energieeintrag in die Funkenstrecke 6 erfolgt. Erst nach Abschalten des Energy input into the spark gap 6 takes place. Only after switching off the
Ansteuersignais 32 für den Hochsetzsteller 7 fällt der Strom l2 stark ab und der Zündfunke erlischt. Somit kann erfindungsgemäß durch Variation des Ansteuersignais 32 for the boost converter 7, the current l 2 drops sharply and the spark goes out. Thus, according to the invention by variation of
Einschaltzeitpunktes te des Hochsetzstellers 7 erheblicher Einfluss auf die der Funkenstrecke 6 zur Verfügung gestellte Energie genommen werden. Auf diese Weise kann ein unerwünschtes Abreißen des Zündfunkens ebenso wie unnötige Funkenerosion an den Elektroden der Zündfunkenstrecke 6 wirksam vermieden werden. Switching time t e of the boost converter 7 significant influence on the spark gap 6 made available energy are taken. In this way, an undesirable spark ignition as well as unnecessary spark erosion at the electrodes of the spark gap 6 can be effectively avoided.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines FIG. 4 shows a flowchart illustrating steps of a
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird in Schritt 100 ein veränderter Energiebedarf für einen mittels des Hochsetzstellers aufrecht zu erhaltenden Zündfunken ermittelt. Im Zuge dessen wird eine Embodiment of a method according to the invention. In this case, an altered energy requirement for a spark to be maintained by means of the boost converter is determined in step 100. In the course of this one will
Messung einer elektrischen Betriebsgröße des Zündsystems (insbesondere der Zündfunkenstrecke) durchgeführt und der ermittelte Wert in Schritt 200 mit einer abgespeicherten Referenz verglichen. Zu der Referenz, welche beispielsweise als den Messwerten zugeordnete Betriebsgrößenklasse abgespeichert sein kann, wird ein zugehöriger Betriebsparameter ausgelesen und in Schritt 300 der Einschaltzeitpunkt des Hochsetzstellers entsprechend verändert. Beispielsweise kann der Einschaltzeitpunkt früher oder später als zuvor liegen und gegenüber einem Kurbelwellenwinkel der Brennkraftmaschine oder gegenüber dem Measurement of an electrical operating variable of the ignition system (in particular the spark gap) performed and the determined value in step 200 with a stored reference compared. An associated operating parameter is read out for the reference, which can be stored, for example, as an operating parameter class assigned to the measured values, and the starting time of the boost converter is changed accordingly in step 300. For example, the switch-on time may be earlier or later than before and with respect to a crankshaft angle of the internal combustion engine or with respect to
Ausschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers definiert werden. Durch den veränderten Einschaltzeitpunkt wird eine durch den Hochsetzsteller angepasste Hochspannung an die Funkenstrecke geliefert, so dass ein Abreißen des Funkens bzw. eine unnötig hohe Elektrodenerosion vermieden werden können. Off time of the primary voltage generator can be defined. Due to the changed switch-on time, a high voltage adapted by the step-up converter is supplied to the spark gap, so that tearing off of the spark or unnecessarily high electrode erosion can be avoided.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Einschaltzeitpunkt te im Schritt 300 abhängig von dem ermittelten Betriebszustand und/oder abhängig von dem ermittelten Energiebedarf verändert. Insbesondere kann der Einschaltzeitpunkt te in einem ersten Zündvorgang abhängig von dem Betriebszustand vorgegeben und für die nachfolgenden Zündvorgänge abhängig vom ermittelten According to one embodiment, the switch-on time t e is changed in step 300 as a function of the determined operating state and / or depending on the determined energy requirement. In particular, the switch-on time t e can be predetermined in a first ignition process as a function of the operating state and dependent on the determined ignition processes for the subsequent ignition processes
Energiebedarf bestimmt werden. Energy requirement to be determined.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Ermitteln des veränderten Energiebedarfes drei Schritte, wobei im Schritt 100 das Ermitteln einer elektrischen Kenngröße und/oder einer Änderung dieser Kenngröße und/oder einer Änderungsgeschwindigkeit dieser Kenngröße erfolgt. Die elektrische Kenngröße kann insbesondere ein Strom des Zündfunkens und/oder eine eine Spannung des Zündfunkens charakterisierende Spannung sein. Im Schritt 200 wird geprüft, ob eine Überschreitungsbedingung und/oder eine According to one exemplary embodiment, the determination of the changed energy requirement comprises three steps, wherein in step 100 the determination of an electrical parameter and / or a change of this parameter and / or a rate of change of this characteristic takes place. The electrical parameter may, in particular, be a current of the spark and / or a voltage characterizing a voltage of the spark. In step 200, it is checked whether an overflow condition and / or a
Unterschreitungsbedingung erfüllt ist, indem ermittelt wird, ob eine  Underride condition is satisfied by determining whether a
Vergleichsgröße einen vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet und/oder einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet. Die Comparison size exceeds a predetermined upper threshold and / or falls below a predetermined lower threshold. The
Überschreitungsbedingung ist erfüllt, wenn die Vergleichsgröße den Exceeding condition is met if the comparison quantity is the
vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet. Die exceeds the predetermined upper threshold. The
Unterschreitungsbedingung ist erfüllt, wenn die Vergleichsgröße den  Underrun condition is met if the comparison quantity is the
vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet. Die Vergleichsgröße ist beispielsweise die ermittelte Kenngröße oder die Änderung dieser ermittelten Kenngröße oder die Änderungsgeschwindigkeit dieser ermittelten Kenngröße. Das Verändern des Einschaltzeitpunktes te im Schritt 300 erfolgt beispielsweise, indem der Einschaltzeitpunkt te zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt ta des Primärspannungserzeugers 2 späteren Zeitpunkt verschoben wird, wenn die Uberschreitungsbedingung erfüllt ist, oder indem der Einschaltzeitpunkt te zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt ta des Primärspannungserzeugers 2 früheren Zeitpunkt verschoben wird, wenn die Unterschreitungsbedingung erfüllt ist. Auf diese Weise wird der Funkenstrom auf einen Wert geregelt, so dass weder ein Funkenabriss droht noch eine starke Erosion der Zündkerzenelektrode auftritt. Das erfindungsgemäße Verschieben des Einschaltzeitpunktes te im Schritt 300 kann in vorgebbaren Stufen oder kontinuierlich erfolgen. falls below predetermined lower threshold. The comparison variable is, for example, the determined parameter or the change of this determined parameter or the rate of change of this determined parameter. The switching on of the switch-on time t e in step 300 takes place, for example, by shifting the switch-on time t e to a later point in time relative to the switch-off time t a of the primary voltage generator 2, if the Exceeding condition is met, or by the on-time t e is shifted to a relative to the turn-off time t a of the primary voltage generator 2 earlier time when the underrun condition is met. In this way, the spark current is regulated to a value so that neither sparking threatens nor a strong erosion of the spark plug electrode occurs. The shifting of the switch-on time t e according to the invention in step 300 can take place in predefinable stages or continuously.
Es kann ein Computerprogramm vorgesehen sein, das dazu eingerichtet ist, alle beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Dabei ist das Computerprogramm auf einem Speichermedium gespeichert. Alternativ zu dem Computerprogramm kann das erfindungsgemäße Verfahren von einem im Zündsystem vorgesehenen elektrischen Schaltkreis, einer analogen A computer program may be provided which is set up to carry out all described steps of the method according to the invention. The computer program is stored on a storage medium. As an alternative to the computer program, the method according to the invention can be provided by an electrical circuit provided in the ignition system, an analogous one
Schaltung, einem ASIC oder einem MikroController gesteuert werden, der dazu eingerichtet ist, alle beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Circuit, an ASIC or a microcontroller are controlled, which is configured to perform all the steps described in the inventive method.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Even if the aspects of the invention and advantageous
Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Embodiments with reference to the attached
Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Drawings illustrated embodiments have been described in detail, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person without departing from the scope of the present invention, the scope of which is defined by the appended claims.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems (1 ) für eine Method for operating an ignition system (1) for a
Brennkraftmaschine umfassend einen Primärspannungserzeuger (2) und einen Hochsetzsteller (7) zum Aufrechterhalten eines mittels des Internal combustion engine comprising a primary voltage generator (2) and a boost converter (7) for maintaining a means of the
Primärspannungserzeugers (2) erzeugten Zündfunkens, gekennzeichnet durch Primary voltage generator (2) generated spark, characterized by
- Ermitteln (100) eines veränderten Energiebedarfes für einen mittels des Hochsetzstellers (7) aufrecht zu erhaltenden Zündfunken, und im Ansprechen darauf  Determining (100) a changed energy demand for a spark to be maintained by the boost converter (7), and in response thereto
- Verändern (300) eines Einschaltzeitpunktes (te) des Changing (300) a switch - on time (t e ) of the
Hochsetzstellers (7) relativ zu einem Abschaltzeitpunkt (ta) des Primärspannungserzeugers (2) oder relativ zu einem Hochsetzstellers (7) relative to a switch-off (t a ) of the primary voltage generator (2) or relative to a
Kurbelwellenwinkel einer mit dem Zündsystem (1 ) versehenen Brennkraftmaschine.  Crankshaft angle of an internal combustion engine provided with the ignition system (1).
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ermitteln (100) des veränderten Energiebedarfes ein Messen eines Zündfunkenstromes (i2) und/oder einer Zündfunkenspannung und/oder einer der Zündfunkenspannung The method of claim 1, wherein determining (100) the changed energy demand comprises measuring a spark current (i2) and / or a spark voltage and / or one of the spark voltage
entsprechenden Messspannung umfasst. corresponding measurement voltage includes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (100) des veränderten Energiebedarfes ein Ermitteln eines Method according to one of the preceding claims, wherein determining (100) of the changed energy requirement comprises determining a
Betriebszustands umfasst, insbesondere durch Empfangen eines Signals von einem elektronischen Steuergerät (40), insbesondere einem Operating state includes, in particular by receiving a signal from an electronic control unit (40), in particular a
Motorsteuergerät. Engine control unit.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei The method of claim 3, wherein
- wobei das Verändern des Einschaltzeitpunktes ein Auslesen eines dem ermittelten Betriebszustand zugeordneten Einschaltzeitpunktes umfasst, und/oder  wherein the changing of the switch-on time comprises a read-out of a switch-on time assigned to the determined operating state, and / or
- wobei das Verändern des Einschaltzeitpunktes ein Klassifizieren des Betriebszustandes und ein Anwenden eines der ermittelten Klasse zugeordneten Einschaltzeitpunktes erfasst. - wherein changing the turn-on time comprises classifying the operating state and applying a turn-on time associated with the determined class.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ermitteln (100) des veränderten Energiebedarfes ein Vergleichen (200) einer gemessenen elektrischen Kenngröße eines Zündfunkens oder eines von einem elektronischen Steuergerät (40) generierten Signals (S'40) mit einer zugeordneten Referenz umfasst. The method of claim 1 or 2, wherein determining (100) the changed energy demand comprises comparing (200) a measured electrical characteristic of a spark or a signal (S '40) generated by an electronic controller ( 40 ) with an associated reference ,
6. Verfahren nach Anspruch 3, weiter umfassend 6. The method of claim 3, further comprising
- Klassifizieren (200) des Ergebnisses des Vergleichens (200), und Classifying (200) the result of the comparing (200), and
- Verändern (300) eines Einschaltzeitpunktes des Hochsetzstellers (7) in Abhängigkeit eines der Klasse zugeordneten Parameters. - Changing (300) a switch-on of the boost converter (7) in dependence of a parameter associated with the class.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verändern (300) des The method of claim 4, wherein changing (300) the
Einschaltzeitpunktes im Ansprechen auf einen verminderten Energiebedarf zu einem Einschalten des Hochsetzstellers (7) zu einem späteren Zeitpunkt führt, und/oder im Ansprechen auf einen erhöhten Energiebedarf zu einem früheren Einschalten des Hochsetzstellers (7) führt.  Turning time in response to a reduced power requirement leads to a switching on of the boost converter (7) at a later time, and / or in response to an increased energy requirement leads to an earlier switching on the boost converter (7).
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei 8. The method of claim 5, wherein
- das Ermitteln (100) eines veränderten Energiebedarfes im Zuge eines ersten Zündvorgangs erfolgt, und  - The determination (100) of a change in energy demand takes place in the course of a first ignition, and
- das Verändern (300) des Einschaltzeitpunktes im Zuge eines  changing (300) the switch-on time in the course of a
zweiten, darauffolgenden Zündvorgangs erfolgt.  second, subsequent ignition occurs.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Einschaltzeitpunkt (te) abhängig von dem ermittelten Betriebszustand und/oder abhängig von dem ermittelten Energiebedarf verändert wird. Switching time (t e ) is changed depending on the determined operating condition and / or depending on the determined energy demand.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Einschaltzeitpunkt (te) in einem ersten Zündvorgang abhängig von dem Betriebszustand vorgegeben und für die nachfolgenden Zündvorgänge abhängig vom ermittelten Energiebedarf bestimmt wird. Switch-on (t e ) is given in a first ignition depending on the operating condition and determined for the subsequent ignition depending on the determined energy demand.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (100) des veränderten Energiebedarfes die Schritte umfasst: 1 1. The method of any one of the preceding claims, wherein determining (100) the changed energy demand comprises the steps of:
- Ermitteln einer elektrischen Kenngröße und/oder einer Änderung der Kenngröße und/oder einer Änderungsgeschwindigkeit der Kenngröße, wobei die elektrische Kenngröße insbesondere ein Strom des Zündfunkens und/oder eine eine Spannung des Zündfunkens charakterisierende Spannung ist, - Determining an electrical parameter and / or a change in the characteristic and / or a rate of change of the characteristic, wherein the electrical characteristic in particular a Current of the spark and / or a voltage characterizing the voltage of the spark is
- Ermitteln, ob eine Überschreitungsbedingung und/oder  Determine whether an overrun condition and / or
Unterschreitungsbedingung erfüllt ist, indem ermittelt wird, ob eine Vergleichsgröße einen vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet und/oder einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet, wobei die Vergleichsgröße die ermittelte Kenngröße oder die Änderung der ermittelten Kenngröße oder die Änderungsgeschwindigkeit der ermittelten Kenngröße ist,  Is satisfied by determining whether a comparison variable exceeds a predetermined upper threshold and / or falls below a predetermined lower threshold, wherein the comparison variable is the determined characteristic or the change of the determined characteristic or the rate of change of the determined characteristic,
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei Verändern (300) des 12. The method of claim 1 1, wherein changing (300) of the
Einschaltzeitpunktes (te) den folgenden Schritt umfasst: Switch-on time (t e ) comprises the following step:
- Verändern (300) des Einschaltzeitpunktes zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt (ta) des Primärspannungserzeugers (2) späteren Zeitpunkt, wenn die Überschreitungsbedingung erfüllt ist, oderChanging (300) the switch-on time to a time later relative to the switch-off time point (t a ) of the primary voltage generator (2) when the exceeding condition is satisfied, or
- Verändern (300) des Einschaltzeitpunktes zu einem relativ zu dem Abschaltzeitpunkt (ta) des Primärspannungserzeugers (2) früheren Zeitpunkt, wenn die Unterschreitungsbedingung erfüllt ist. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verändern (300) des - changing (300) the turn-on time to an earlier time relative to the turn-off time (t a ) of the primary voltage generator (2) when the underflow condition is met. 13. The method of claim 12, wherein modifying (300) the
Einschaltzeitpunktes (te) in vorgebbaren Stufen oder kontinuierlich erfolgt. Switch-on (t e ) in predetermined levels or continuously.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Hochsetzsteller (7) mittels eines Schalters (27) eingeschaltet wird.  Step-up converter (7) by means of a switch (27) is turned on.
15. Computerprogramm, das eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen. A computer program configured to perform all the steps of the method of any of claims 1 to 14.
16. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 15 gespeichert ist. 16. A machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 15 is stored.
17. Zündsystem, das eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen. 17. An ignition system configured to carry out all steps of the method according to one of claims 1 to 14.
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