EP4264037A1 - Ignition device for a internal combustion engine - Google Patents

Ignition device for a internal combustion engine

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Publication number
EP4264037A1
EP4264037A1 EP21838993.0A EP21838993A EP4264037A1 EP 4264037 A1 EP4264037 A1 EP 4264037A1 EP 21838993 A EP21838993 A EP 21838993A EP 4264037 A1 EP4264037 A1 EP 4264037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ignition device
diode
coil
parallel path
path
Prior art date
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Pending
Application number
EP21838993.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Skowronek
Hartwig Senftleben
Bernd Fischer
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 EP4264037A1 publication Critical patent/EP4264037A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00—Other installations
    • F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/055—Layout of circuits with protective means to prevent damage to the circuit, e.g. semiconductor devices or the ignition coil
    • F02P3/0552—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P11/00—Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention is based on an ignition device for an internal combustion engine according to the generic type of the main claim.
  • An ignition device for an internal combustion engine is already known from DE102013202016 A1, with a primary circuit and a secondary circuit, the primary circuit having a primary coil and the secondary circuit having a secondary coil inductively coupled to the primary coil, a diode for suppressing inrush sparks and a high-voltage connection for connecting to a Spark plug included.
  • the ignition device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that undesired ignition is ruled out or at least avoided by a parallel path being formed electrically parallel to the diode of the secondary circuit.
  • an ohmic load resistor can be arranged in the parallel path, or according to a second variant, an electrical switch can be arranged. Residual energy, in particular residual voltage, which remains in the secondary circuit after the ignition device has been discharged, can be extinguished by means of the parallel path, in particular in that the residual energy in the secondary circuit can be conducted past the diode, bypassing the diode.
  • the ohmic load resistance of the parallel path according to the first exemplary embodiment has an electrical resistance which is greater than 1 MOhm and/or which is in particular in the range between 10 MOhm and 100 MOhm.
  • an electrically conducting connection for the residual energy is provided in the parallel path at all times and, on the other hand, the switch-on spark suppression effect of the diode is only slightly weakened, so that it is ensured that no switch-on sparks are generated when the primary current is switched on in the primary circuit.
  • the ohmic load resistance of the parallel path according to the first exemplary embodiment is a wired resistance, an S MD resistance or a conductor resistance. If the diode is implemented on a printed circuit board, for example as an SMD component, a load resistor designed as an S MD resistor would be advantageous. If the diode is a wired component, a wired load resistor or a load resistor designed as a ladder resistor would be advantageous.
  • the conductor resistor comprises an electrically conductive material that is designed as a layer, coating, conductor track or sheathing.
  • the entire parallel path is designed as a continuous conductor resistance.
  • the conductor resistor is arranged and/or formed on the surface of the diode.
  • the diode forms a carrier element for the load resistance and for forming the parallel path.
  • the electrical switch of the parallel path is set up to be switched at a suitable point in time between a spark failure and renewed recharging of the primary circuit.
  • the switch can be switched to the closed state at the appropriate time, as a result of which the parallel path for the residual energy is switched through, so that the residual energy is below Bypassing the diode can be conducted past the diode, which leads to an extinction of the residual energy.
  • the switch of the parallel path can be a semiconductor switch, in particular a transistor, for example.
  • connection ends of the parallel path are connected to the connections of the diode.
  • the residual energy can be routed to an electrical ground via the parallel path for cancellation, in particular via the primary circuit or via a ground connection of the secondary circuit.
  • the secondary coil has a first coil end facing the high-voltage connection and a second coil end facing away from the high-voltage connection, the secondary circuit having a high-voltage path connected to the first coil end of the secondary coil and a ground path connected to the second coil end of the secondary coil.
  • the diode can be arranged in the ground path or in the high-voltage path.
  • the ignition device according to the invention is formed on an ignition coil and is therefore arranged in a closed unit.
  • the integration of the ignition device in the ignition coil offers advantages in terms of electrical insulation and installation space.
  • Fig.l shows an ignition device according to the invention according to a first embodiment with a parallel path according to a first variant
  • FIG. 2 shows an ignition device according to the invention according to the first exemplary embodiment according to FIG. 1 with a parallel path according to a second variant
  • 3 shows an ignition device according to a second exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant
  • FIG. 4 shows an ignition device according to a third exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant.
  • FIG. 1 shows an ignition device according to a first exemplary embodiment with a parallel path according to a first variant.
  • the ignition device 1 is used to generate an electrical high voltage to generate an ignition spark for operating an internal combustion engine, for example a hydrogen-powered internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is used, for example, to drive a vehicle.
  • the ignition device 1 comprises a transformer 2 with a primary circuit 2.1 and a secondary circuit 2.2.
  • the primary circuit 2.1 has a primary coil 3.
  • the secondary circuit 2.2 includes a secondary coil 4 inductively coupled to the primary coil 3, a diode 5 for suppression of switch-on sparks and a high-voltage connection 6 for connection to a spark plug 7.
  • the ignition device 1 according to the invention can be designed partially or completely on an ignition coil.
  • a parallel path 10 is formed electrically parallel to the diode 5 of the secondary circuit 2.2, in which, according to the first variant, an ohmic load resistor 11 is arranged and by means of which residual energy, in particular a residual voltage, which remains in the secondary circuit 2.2 after the ignition device 1 has been discharged, is erasable.
  • the residual energy is extinguished in that the residual energy in the secondary circuit 2.2 can be conducted past the diode 5 via the parallel path 10, bypassing the diode 5, and can be conducted to an electrical ground.
  • the residual energy can reach the electrical ground via the primary circuit 2.1, for example via a low-voltage connection 12 of the primary circuit 2.1.
  • the low-voltage connection 12 of the primary circuit is 2.1 provided, for example, for connection to a positive terminal of a battery of the vehicle.
  • the parallel path 10 therefore provides an electrically conducting connection for the residual energy at all times, without losing or eliminating the switch-on spark suppressing effect of the diode 5 .
  • the ohmic load resistance 11 of the parallel path 10 has, for example, an electrical resistance which is greater than 1 Mohm and which is, for example, in the range between 10 Mohm and 100 Mohm.
  • the ohmic load resistance 11 of the parallel path 10 can, for example, be a wired resistor, an S MD resistor or a ladder resistor. If the load resistor 11 is designed as a conductor resistor, an electrically conductive material is provided for the conductor resistor, which material can be designed, for example, as a layer, coating, conductor track or sheathing.
  • the sheathing can be an electrically conductive shrink tube, for example.
  • the layer, coating or conductor track can, for example, be printed on, vapor-deposited or produced by sputtering.
  • the load resistor 11 embodied as a conductor resistor can be arranged and/or formed, for example, on the surface of the diode 5 or on a diode body of the diode 5 .
  • the parallel path 10 can be connected to the terminals 5.1 of the diode 5 with its terminal ends 10.1.
  • the conductor resistance can, for example, extend along the surface of the diode 5 to the terminals 5.1 of the diode 5.
  • the secondary coil 4 has a first coil end 4.1 facing the high-voltage connection 6 and a second coil end 4.2 facing away from the high-voltage connection 6, the secondary circuit 2.2 having a high-voltage path 13 connected to the first coil end 4.1 of the secondary coil 4 and a ground path 14 connected to the second coil end 4.2 of the secondary coil 4 having.
  • the diode 5 can be arranged anywhere in the secondary circuit 2.2, that is to say in the ground path 14 or in the high-voltage path 13, and in each case has the parallel path 10 according to the invention.
  • the diode 5 is arranged in the ground path 14, the ground path 14 being connected to the primary circuit 2.1 in accordance with the so-called economy circuit by a Terminal 5.1 of the diode 5 is electrically connected to the low-voltage terminal 12 of the primary circuit 2.1.
  • the primary coil 3 of the primary circuit 2.1 has a first coil end 3.1 and a second coil end 3.2, the first coil end 3.1 being electrically connected to the low-voltage connection 12 and the second coil end 3.2 being electrically connected to an ignition output stage 15 provided for switching the primary current in the primary circuit 2.1 or is electrically connectable.
  • the ignition output stage 15 is part of the ignition device 1 according to the invention, but this can expressly also be implemented outside the ignition device 1, for example in an engine control unit.
  • the ignition output stage 15 has a connection 15.1 for connection to an electrical ground, for example a body or vehicle ground.
  • FIG. 2 shows an ignition device according to the invention according to the first exemplary embodiment according to FIG. 1 with a parallel path according to a second variant.
  • the ignition device according to FIG. 2 differs from the ignition device according to FIG.
  • the switch 20 of the parallel path 10 is set up to be switched to the closed state at a suitable point in time between a spark failure of a previous ignition and a renewed recharging of the primary circuit 2.1.
  • the parallel path 10 is electrically switched through at the appropriate point in time, so that residual energy can be extinguished at the appropriate point in time.
  • the switch 20 can be a semiconductor switch, in particular a transistor, for example.
  • FIG. 3 shows, in the form of an equivalent circuit diagram, an ignition device according to the invention according to a second exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant with the ohmic load resistance.
  • the diode 5 is arranged in the ground path 14 as in the first exemplary embodiment.
  • the parallel path 10 is provided electrically in parallel with the diode 5 of the secondary circuit 2.2.
  • the second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 1 only in that the ground path 14 is not connected to the primary circuit 2.1, but via a ground connection 17 to an electrical ground, for example a vehicle ground.
  • the parallel path 10 according to the invention can, of course, also be formed with the switch 20 in accordance with the second variant.
  • FIG. 4 shows, in the form of an equivalent circuit diagram, an ignition device according to the invention according to a third exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant.
  • the third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment according to FIG.
  • the parallel path 10 is provided electrically in parallel with the diode 5 of the secondary circuit 2.2.
  • the ground path 14 is connected to an electrical ground, for example a vehicle ground, via the ground connection 17 .
  • the parallel path 10 according to the invention can, of course, also be formed with the switch 20 in accordance with the second variant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

The invention relates to an ignition device (1) for an internal combustion engine, more particularly for a hydrogen fuelled internal combustion engine, comprising a primary circuit (2.1) and a secondary circuit (2.2), wherein - the primary circuit (2.1) has a primary coil (3), wherein - the secondary circuit (2.2) has a secondary coil (4) inductively coupled to the primary coil (3), a diode (5) for suppressing a start-up spark and a high-voltage connector (6) for connection to a spark plug (7), characterised in that a parallel path (10) is formed electrically in parallel to the diode (5) of the secondary circuit (2.2), in which parallel path there is arranged an ohmic load resistor (11) or an electric switch (20) and by means of which parallel path residual energy, in particular residual voltage, which remains in the secondary circuit (2.2) following discharge of the ignition device (1), can be extinguished, in particular by feeding the residual energy in the secondary circuit (2.2) past the diode (5), bypassing the diode (5).

Description

Beschreibung description
Titel title
Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine Ignition device for an internal combustion engine
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention is based on an ignition device for an internal combustion engine according to the generic type of the main claim.
Es ist schon eine Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine aus der DE102013202016 Al bekannt, mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis, wobei der Primärkreis eine Primärspule aufweist und wobei der Sekundärkreis eine mit der Primärspule induktiv gekoppelte Sekundärspule, eine Diode zur Einschaltfunkenunterdrückung und einen Hochspannungsanschluss zum Anschließen an eine Zündkerze umfasst. An ignition device for an internal combustion engine is already known from DE102013202016 A1, with a primary circuit and a secondary circuit, the primary circuit having a primary coil and the secondary circuit having a secondary coil inductively coupled to the primary coil, a diode for suppressing inrush sparks and a high-voltage connection for connecting to a Spark plug included.
Nach jeder Zündung kann im Sekundärkreis der Zündeinrichtung eine Restenergie in Form einer Restspannung verbleiben, die im ungünstigen Fall zu einer ungewünschten Zündung führt und infolge dessen Beschädigungen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, beispielsweise an der Drosselklappe und/oder an dem Saugrohr, verursachen kann. After each ignition, residual energy can remain in the secondary circuit of the ignition device in the form of a residual voltage, which in the worst case leads to undesired ignition and as a result can cause damage to the intake tract of the internal combustion engine, for example to the throttle valve and/or the intake manifold.
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine ungewünschte Zündung ausgeschlossen oder zumindest vermieden wird, indem elektrisch parallel zu der Diode des Sekundärkreises ein Parallelpfad ausgebildet ist. In dem Parallelpfad kann gemäß einer ersten Variante ein ohmscher Lastwiderstand oder gemäß einer zweiten Variante ein elektrischer Schalter angeordnet sein. Mittels dem Parallelpfad ist Restenergie, insbesondere Restspannung, die nach einer Entladung der Zündeinrichtung im Sekundärkreis verbleibt, auslöschbar, insbesondere indem die Restenergie im Sekundärkreis unter Umgehung der Diode an der Diode vorbeileitbar ist. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündeinrichtung möglich. The ignition device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that undesired ignition is ruled out or at least avoided by a parallel path being formed electrically parallel to the diode of the secondary circuit. According to a first variant, an ohmic load resistor can be arranged in the parallel path, or according to a second variant, an electrical switch can be arranged. Residual energy, in particular residual voltage, which remains in the secondary circuit after the ignition device has been discharged, can be extinguished by means of the parallel path, in particular in that the residual energy in the secondary circuit can be conducted past the diode, bypassing the diode. Advantageous developments and improvements of the ignition device specified in the main claim are possible as a result of the measures listed in the subclaims.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der ohmsche Lastwiderstand des Parallelpfades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer als 1 MOhm ist und/oder der insbesondere im Bereich zwischen lOMOhm und 100 MOhm liegt. Auf diese Weise wird einerseits im Parallelpfad eine zu jedem Zeitpunkt elektrisch durchleitende Verbindung für die Restenergie bereitgestellt und andererseits die einschaltfunkenunterdrückende Wirkung der Diode nur geringfügig geschwächt, so dass gewährleistet ist, dass keine Einschaltfunken beim Einschalten des Primärstroms im Primärkreis erzeugt werden. It is particularly advantageous if the ohmic load resistance of the parallel path according to the first exemplary embodiment has an electrical resistance which is greater than 1 MOhm and/or which is in particular in the range between 10 MOhm and 100 MOhm. In this way, on the one hand, an electrically conducting connection for the residual energy is provided in the parallel path at all times and, on the other hand, the switch-on spark suppression effect of the diode is only slightly weakened, so that it is ensured that no switch-on sparks are generated when the primary current is switched on in the primary circuit.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der ohmsche Lastwiderstand des Parallelpfades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein bedrahteter Widerstand, ein S MD- Widerstand oder ein Leiterwiderstand ist. Falls die Diode auf einer Leiterplatine, beispielsweise als SMD-Bauteil, ausgeführt ist, wäre ein als S MD- Widerstand ausgebildeter Lastwiderstand vorteilhaft. Falls die Diode ein bedrahtetes Bauteil ist, wäre ein bedrahteter Lastwiderstand oder ein als Leiterwiderstand ausgeführter Lastwiderstand vorteilhaft. It is also advantageous if the ohmic load resistance of the parallel path according to the first exemplary embodiment is a wired resistance, an S MD resistance or a conductor resistance. If the diode is implemented on a printed circuit board, for example as an SMD component, a load resistor designed as an S MD resistor would be advantageous. If the diode is a wired component, a wired load resistor or a load resistor designed as a ladder resistor would be advantageous.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Leiterwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das als Schicht, Beschichtung, Leiterbahn oder Ummantelung ausgebildet ist. Beispielsweise ist der gesamte Parallelpfad als durchgängiger Leiterwiderstand ausgebildet. Auf diese Weise kann der Lastwiderstand besonders kostengünstig ausgeführt werden. It is very advantageous if the conductor resistor comprises an electrically conductive material that is designed as a layer, coating, conductor track or sheathing. For example, the entire parallel path is designed as a continuous conductor resistance. In this way, the load resistor can be implemented in a particularly cost-effective manner.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Leiterwiderstand auf der Oberfläche der Diode angeordnet und/oder ausgebildet ist. Auf diese Weise bildet die Diode ein Trägerelement für den Lastwiderstand und für die Ausbildung des Parallelpfades. It is also advantageous if the conductor resistor is arranged and/or formed on the surface of the diode. In this way, the diode forms a carrier element for the load resistance and for forming the parallel path.
Auch vorteilhaft ist, wenn der elektrische Schalter des Parallelpfades eingerichtet ist, zwischen einem Funkenabriss und einem erneuten Wiederaufladen des Primärkreises zu einem geeigneten Zeitpunkt geschaltet zu werden. Auf diese Weise ist der Schalter zu dem geeigneten Zeitpunkt in den geschlossenen Zustand schaltbar, wodurch der Parallelpfad für die Restenergie durchgeschaltet ist, so dass die Restenergie unter Umgehung der Diode an der Diode vorbeileitbar ist, was zu einer Auslöschung der Restenergie führt. Der Schalter des Parallelpfades kann beispielsweise ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Transistor, sein. It is also advantageous if the electrical switch of the parallel path is set up to be switched at a suitable point in time between a spark failure and renewed recharging of the primary circuit. In this way, the switch can be switched to the closed state at the appropriate time, as a result of which the parallel path for the residual energy is switched through, so that the residual energy is below Bypassing the diode can be conducted past the diode, which leads to an extinction of the residual energy. The switch of the parallel path can be a semiconductor switch, in particular a transistor, for example.
Weiter vorteilhaft ist, wenn der Parallelpfad mit seinen Anschlussenden an die Anschlüsse der Diode angeschlossen ist. It is also advantageous if the connection ends of the parallel path are connected to the connections of the diode.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, dass die Restenergie zur Auslöschung über den Parallelpfad zu einer elektrischen Masse leitbar ist, insbesondere über den Primärkreis oder über einen Masseanschluss des Sekundärkreises. It is also advantageous that the residual energy can be routed to an electrical ground via the parallel path for cancellation, in particular via the primary circuit or via a ground connection of the secondary circuit.
Desweiteren vorteilhaft ist, dass die Sekundärspule ein dem Hochspannungsanschluss zugewandtes erstes Spulenende und ein dem Hochspannungsanschluss abgewandtes zweites Spulenende aufweist, wobei der Sekundärkreis einen am ersten Spulenende der Sekundärspule angeschlossenen Hochspannungspfad und einen am zweiten Spulenende der Sekundärspule angeschlossenen Massepfad aufweist. It is also advantageous that the secondary coil has a first coil end facing the high-voltage connection and a second coil end facing away from the high-voltage connection, the secondary circuit having a high-voltage path connected to the first coil end of the secondary coil and a ground path connected to the second coil end of the secondary coil.
Erfindungsgemäß kann die Diode im Massepfad oder im Hochspannungspfad angeordnet sein. According to the invention, the diode can be arranged in the ground path or in the high-voltage path.
Vorteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Zündeinrichtung an einer Zündspule ausgebildet und damit in einer abgeschlossenen Baueinheit angeordnet ist. Die Integration der Zündeinrichtung in die Zündspule bietet Vorteile hinsichtlich der elektrischen Isolation und dem Bauraum. It is advantageous if the ignition device according to the invention is formed on an ignition coil and is therefore arranged in a closed unit. The integration of the ignition device in the ignition coil offers advantages in terms of electrical insulation and installation space.
Zeichnung drawing
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Three exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Fig.l zeigt eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß einer ersten Variante,Fig.l shows an ignition device according to the invention according to a first embodiment with a parallel path according to a first variant,
Fig.2 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.l mit einem Parallelpfad gemäß einer zweiten Variante, Fig.3 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante und Fig.4 eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante. 2 shows an ignition device according to the invention according to the first exemplary embodiment according to FIG. 1 with a parallel path according to a second variant, 3 shows an ignition device according to a second exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant, and FIG. 4 shows an ignition device according to a third exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Fig.l zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß einer ersten Variante. In the form of an equivalent circuit diagram, FIG. 1 shows an ignition device according to a first exemplary embodiment with a parallel path according to a first variant.
Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 dient der Erzeugung einer elektrischen Hochspannung zur Erzeugung eines Zündfunkens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Wasserstoff betriebenen Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antrieb eines Fahrzeugs. The ignition device 1 according to the invention is used to generate an electrical high voltage to generate an ignition spark for operating an internal combustion engine, for example a hydrogen-powered internal combustion engine. The internal combustion engine is used, for example, to drive a vehicle.
Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 umfasst einen Transformator 2 mit einem Primärkreis 2.1 und einem Sekundärkreis 2.2. Der Primärkreis 2.1 weist eine Primärspule 3 auf. Der Sekundärkreis 2.2 umfasst eine mit der Primärspule 3 induktiv gekoppelte Sekundärspule 4, eine Diode 5 zur Einschaltfunkenunterdrückung und einen Hochspannungsanschluss 6 zum Anschließen an eine Zündkerze 7. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung 1 kann teilweise oder vollständig an einer Zündspule ausgeführt sein. The ignition device 1 according to the invention comprises a transformer 2 with a primary circuit 2.1 and a secondary circuit 2.2. The primary circuit 2.1 has a primary coil 3. The secondary circuit 2.2 includes a secondary coil 4 inductively coupled to the primary coil 3, a diode 5 for suppression of switch-on sparks and a high-voltage connection 6 for connection to a spark plug 7. The ignition device 1 according to the invention can be designed partially or completely on an ignition coil.
Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 ein Parallelpfad 10 ausgebildet ist, in dem gemäß der ersten Variante ein ohmscher Lastwiderstand 11 angeordnet ist und mittels dem Restenergie, insbesondere eine Restspannung, die nach einer Entladung der Zündeinrichtung 1 im Sekundärkreis 2.2 verbleibt, auslöschbar ist. Das Auslöschen der Restenergie geschieht, indem die Restenergie im Sekundärkreis 2.2 über den Parallelpfad 10 unter Umgehung der Diode 5 an der Diode 5 vorbeileitbar und zu einer elektrischen Masse leitbar ist. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Restenergie die elektrische Masse über den Primärkreis 2.1 erreichen, beispielsweise über einen Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1. Der Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1 ist beispielsweise zum Anschluss an einen Pluspol einer Batterie des Fahrzeugs vorgesehen. According to the invention, a parallel path 10 is formed electrically parallel to the diode 5 of the secondary circuit 2.2, in which, according to the first variant, an ohmic load resistor 11 is arranged and by means of which residual energy, in particular a residual voltage, which remains in the secondary circuit 2.2 after the ignition device 1 has been discharged, is erasable. The residual energy is extinguished in that the residual energy in the secondary circuit 2.2 can be conducted past the diode 5 via the parallel path 10, bypassing the diode 5, and can be conducted to an electrical ground. According to the first exemplary embodiment, the residual energy can reach the electrical ground via the primary circuit 2.1, for example via a low-voltage connection 12 of the primary circuit 2.1. The low-voltage connection 12 of the primary circuit is 2.1 provided, for example, for connection to a positive terminal of a battery of the vehicle.
Der Parallelpfad 10 stellt daher eine zu jedem Zeitpunkt elektrisch durchleitende Verbindung für die Restenergie bereit, ohne die einschaltfunkenunterdrückende Wirkung der Diode 5 zu verlieren oder aufzuheben. Um dies zu erreichen, hat der ohmsche Lastwiderstand 11 des Parallelpfades 10 beispielsweise einen elektrischen Widerstand, der größer als 1 MOhm ist und der beispielsweise im Bereich zwischen lOMOhm und 100 MOhm liegt. Der ohmsche Lastwiderstand 11 des Parallelpfades 10 kann beispielsweise ein bedrahteter Widerstand, ein S MD- Widerstand oder ein Leiterwiderstand sein. Im Fall der Ausbildung des Lastwiderstandes 11 als Leiterwiderstand ist für den Leiterwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material vorgesehen, das beispielsweise als Schicht, Beschichtung, Leiterbahn oder Ummantelung ausgebildet sein kann. Die Ummantelung kann beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Schrumpfschlauch sein. Die Schicht, Beschichtung oder Leiterbahn kann beispielsweise aufgedruckt, aufgedampft oder durch Sputtern erzeugt sein. Der als Leiterwiderstand ausgeführte Lastwiderstand 11 kann beispielsweise auf der Oberfläche der Diode 5 bzw. an einem Diodenkörper der Diode 5 angeordnet und/oder ausgebildet sein. The parallel path 10 therefore provides an electrically conducting connection for the residual energy at all times, without losing or eliminating the switch-on spark suppressing effect of the diode 5 . In order to achieve this, the ohmic load resistance 11 of the parallel path 10 has, for example, an electrical resistance which is greater than 1 Mohm and which is, for example, in the range between 10 Mohm and 100 Mohm. The ohmic load resistance 11 of the parallel path 10 can, for example, be a wired resistor, an S MD resistor or a ladder resistor. If the load resistor 11 is designed as a conductor resistor, an electrically conductive material is provided for the conductor resistor, which material can be designed, for example, as a layer, coating, conductor track or sheathing. The sheathing can be an electrically conductive shrink tube, for example. The layer, coating or conductor track can, for example, be printed on, vapor-deposited or produced by sputtering. The load resistor 11 embodied as a conductor resistor can be arranged and/or formed, for example, on the surface of the diode 5 or on a diode body of the diode 5 .
Der Parallelpfad 10 kann mit seinen Anschlussenden 10.1 an die Anschlüsse 5.1 der Diode 5 angeschlossen sein. Der Leiterwiderstand kann beispielsweise auf der Oberfläche der Diode 5 entlang bis an die Anschlüsse 5.1 der Diode 5 reichen. The parallel path 10 can be connected to the terminals 5.1 of the diode 5 with its terminal ends 10.1. The conductor resistance can, for example, extend along the surface of the diode 5 to the terminals 5.1 of the diode 5.
Die Sekundärspule 4 weist ein dem Hochspannungsanschluss 6 zugewandtes erstes Spulenende 4.1 und ein dem Hochspannungsanschluss 6 abgewandtes zweites Spulenende 4.2 auf, wobei der Sekundärkreis 2.2 einen am ersten Spulenende 4.1 der Sekundärspule 4 angeschlossenen Hochspannungspfad 13 und einen am zweiten Spulenende 4.2 der Sekundärspule 4 angeschlossenen Massepfad 14 aufweist. The secondary coil 4 has a first coil end 4.1 facing the high-voltage connection 6 and a second coil end 4.2 facing away from the high-voltage connection 6, the secondary circuit 2.2 having a high-voltage path 13 connected to the first coil end 4.1 of the secondary coil 4 and a ground path 14 connected to the second coil end 4.2 of the secondary coil 4 having.
Die Diode 5 kann im Sekundärkreis 2.2 an beliebiger Stelle, also im Massepfad 14 oder im Hochspannungspfad 13 angeordnet sein und weist jeweils den erfindungsgemäßen Parallelpfad 10 auf. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Diode 5 im Massepfad 14 angeordnet, wobei der Massepfad 14 gemäß der sogenannten Sparschaltung an den Primärkreis 2.1 angeschlossen ist, indem ein Anschluss 5.1 der Diode 5 mit dem Niederspannungsanschluss 12 des Primärkreises 2.1 elektrisch verbunden ist. The diode 5 can be arranged anywhere in the secondary circuit 2.2, that is to say in the ground path 14 or in the high-voltage path 13, and in each case has the parallel path 10 according to the invention. According to the first exemplary embodiment, the diode 5 is arranged in the ground path 14, the ground path 14 being connected to the primary circuit 2.1 in accordance with the so-called economy circuit by a Terminal 5.1 of the diode 5 is electrically connected to the low-voltage terminal 12 of the primary circuit 2.1.
Die Primärspule 3 des Primärkreises 2.1 weist ein erstes Spulenende 3.1 und ein zweites Spulenende 3.2 auf, wobei das erste Spulenende 3.1 mit dem Niederspannungsanschluss 12 elektrisch verbunden ist und wobei das zweite Spulenende 3.2 mit einer zum Schalten des Primärstroms im Primärkreis 2.1 vorgesehenen Zündungsendstufe 15 elektrisch verbunden oder elektrisch verbindbar ist. Die Zündungsendstufe 15 ist nach den Ausführungsbeispielen Teil der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 1, diese kann aber ausdrücklich auch außerhalb der Zündeinrichtung 1, beispielsweise in einem Motorsteuergerät ausgeführt sein. Die Zündungsendstufe 15 hat zusätzlich zum Anschluss an das zweite Spulenende 3.2 der Primärspule 3 einen Anschluss 15.1 zur Verbindung mit einer elektrischen Masse, beispielsweise einer Karosserie- oder Fahrzeugmasse. The primary coil 3 of the primary circuit 2.1 has a first coil end 3.1 and a second coil end 3.2, the first coil end 3.1 being electrically connected to the low-voltage connection 12 and the second coil end 3.2 being electrically connected to an ignition output stage 15 provided for switching the primary current in the primary circuit 2.1 or is electrically connectable. According to the exemplary embodiments, the ignition output stage 15 is part of the ignition device 1 according to the invention, but this can expressly also be implemented outside the ignition device 1, for example in an engine control unit. In addition to being connected to the second coil end 3.2 of the primary coil 3, the ignition output stage 15 has a connection 15.1 for connection to an electrical ground, for example a body or vehicle ground.
Fig.2 zeigt eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.l mit einem Parallelpfad gemäß einer zweiten Variante. 2 shows an ignition device according to the invention according to the first exemplary embodiment according to FIG. 1 with a parallel path according to a second variant.
Die Zündeinrichtung nach Fig.2 unterscheidet sich von der Zündeinrichtung nach Fig.l lediglich in der Ausgestaltung des Parallelpfades 10. Nach der zweiten Variante ist in dem Parallelpfad 10 kein ohmscher Lastwiderstand 11, sondern ein elektrischer oder elektronischer Schalter 20 vorgesehen. Der Schalter 20 des Parallelpfades 10 ist dazu eingerichtet, zwischen einem Funkenabriss einer vorhergehenden Zündung und einem erneuten Wiederaufladen des Primärkreises 2.1 zu einem geeigneten Zeitpunkt in den geschlossenen Zustand geschaltet zu werden. Dadurch wird der Parallelpfad 10 zu dem geeigneten Zeitpunkt elektrisch durchgeschaltet, so dass zu dem geeigneten Zeitpunkt ein Auslöschen von Restenergie erreichbar ist. Der Schalter 20 kann beispielsweise ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Transistor, sein. The ignition device according to FIG. 2 differs from the ignition device according to FIG. The switch 20 of the parallel path 10 is set up to be switched to the closed state at a suitable point in time between a spark failure of a previous ignition and a renewed recharging of the primary circuit 2.1. As a result, the parallel path 10 is electrically switched through at the appropriate point in time, so that residual energy can be extinguished at the appropriate point in time. The switch 20 can be a semiconductor switch, in particular a transistor, for example.
Fig.3 zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante mit dem ohmschen Lastwiderstand. 3 shows, in the form of an equivalent circuit diagram, an ignition device according to the invention according to a second exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant with the ohmic load resistance.
Die Diode 5 ist nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wie im ersten Ausführungsbeispiel im Massepfad 14 angeordnet. Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 der Parallelpfad 10 vorgesehen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.l lediglich darin, dass der Massepfad 14 nicht an den Primärkreis 2.1, sondern über einen Masseanschluss 17 an eine elektrische Masse, beispielsweise einer Fahrzeugmasse, angeschlossen ist. According to the second exemplary embodiment, the diode 5 is arranged in the ground path 14 as in the first exemplary embodiment. According to the invention, the parallel path 10 is provided electrically in parallel with the diode 5 of the secondary circuit 2.2. The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 1 only in that the ground path 14 is not connected to the primary circuit 2.1, but via a ground connection 17 to an electrical ground, for example a vehicle ground.
Der erfindungsgemäße Parallelpfad 10 kann im zweiten Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch gemäß der zweiten Variante mit dem Schalter 20 ausgebildet werden. In the second exemplary embodiment, the parallel path 10 according to the invention can, of course, also be formed with the switch 20 in accordance with the second variant.
Fig.4 zeigt in Form eines Ersatzschaltbildes eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Parallelpfad gemäß der ersten Variante. 4 shows, in the form of an equivalent circuit diagram, an ignition device according to the invention according to a third exemplary embodiment with a parallel path according to the first variant.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.3 lediglich darin, dass die Diode 5 nicht im Massepfad 14, sondern im Hochspannungspfad 13 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist elektrisch parallel zu der Diode 5 des Sekundärkreises 2.2 der Parallelpfad 10 vorgesehen. Der Massepfad 14 ist im dritten Ausführungsbeispiel wie im zweiten Ausführungsbeispiel über den Masseanschluss 17 an eine elektrische Masse, beispielsweise einer Fahrzeugmasse, angeschlossen. The third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment according to FIG. According to the invention, the parallel path 10 is provided electrically in parallel with the diode 5 of the secondary circuit 2.2. In the third exemplary embodiment, as in the second exemplary embodiment, the ground path 14 is connected to an electrical ground, for example a vehicle ground, via the ground connection 17 .
Der erfindungsgemäße Parallelpfad 10 kann im dritten Ausführungsbeispiel selbstverständlich auch gemäß der zweiten Variante mit dem Schalter 20 ausgebildet werden. In the third exemplary embodiment, the parallel path 10 according to the invention can, of course, also be formed with the switch 20 in accordance with the second variant.

Claims

8 Ansprüche 8 claims
1. Zündeinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschine, mit einem Primärkreis (2.1) und einem Sekundärkreis (2.2), wobei 1. Ignition device (1) for an internal combustion engine, in particular for a hydrogen-powered internal combustion engine, with a primary circuit (2.1) and a secondary circuit (2.2), wherein
- der Primärkreis (2.1) eine Primärspule (3) aufweist, wobei - The primary circuit (2.1) has a primary coil (3), wherein
- der Sekundärkreis (2.2) eine mit der Primärspule (3) induktiv gekoppelte- The secondary circuit (2.2) is inductively coupled to the primary coil (3).
Sekundärspule (4), eine Diode (5) zur Einschaltfunkenunterdrückung und einen Hochspannungsanschluss (6) zum Anschließen an eine Zündkerze (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch parallel zu der Diode (5) des Sekundärkreises (2.2) ein Parallelpfad (10) ausgebildet ist, in dem ein ohmscher Lastwiderstand (11) oder ein elektrischer Schalter (20) angeordnet ist und mittels dem Restenergie, insbesondere Restspannung, die nach einer Entladung der Zündeinrichtung (1) im Sekundärkreis (2.2) verbleibt, auslöschbar ist, insbesondere indem die Restenergie im Sekundärkreis (2.2) unter Umgehung der Diode (5) an der Diode (5) vorbeileitbar ist. secondary coil (4), a diode (5) for suppression of switch-on sparks and a high-voltage connection (6) for connection to a spark plug (7), characterized in that a parallel path (10) is electrically parallel to the diode (5) of the secondary circuit (2.2) is formed, in which an ohmic load resistor (11) or an electrical switch (20) is arranged and by means of which residual energy, in particular residual voltage, which remains in the secondary circuit (2.2) after the ignition device (1) has been discharged, can be extinguished, in particular by the Residual energy in the secondary circuit (2.2) can be conducted past the diode (5), bypassing the diode (5).
2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Lastwiderstand (11) des Parallelpfades (10) einen elektrischen Widerstand aufweist, der größer als 1 MOhm ist, der insbesondere im Bereich zwischen lOMOhm und 100 MOhm liegt. 2. Ignition device according to claim 1, characterized in that the ohmic load resistance (11) of the parallel path (10) has an electrical resistance which is greater than 1 Mohm, which is in particular in the range between 100 Mohm and 100 Mohm.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Lastwiderstand (11) des Parallelpfades (10) ein bedrahteter Widerstand, ein SMD- Widerstand oder ein Leiterwiderstand ist. 3. Ignition device according to claim 2, characterized in that the ohmic load resistance (11) of the parallel path (10) is a wired resistor, an SMD resistor or a ladder resistor.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterwiderstand ein elektrisch leitfähiges Material umfasst, das als Schicht, Beschichtung, Leiterbahn oder Ummantelung ausgebildet ist. 4. Ignition device according to claim 3, characterized in that the conductor resistor comprises an electrically conductive material which is designed as a layer, coating, conductor track or sheathing.
5. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterwiderstand auf der Oberfläche der Diode (5) angeordnet und/oder ausgebildet ist. 9 Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (20) des Parallelpfades (10) eingerichtet ist, zwischen einem Funkenabriss und einem erneuten Wiederaufladen des Primärkreises (2.1) zu einem geeigneten Zeitpunkt geschaltet zu werden, wobei der Schalter (20) des Parallelpfades (10) insbesondere ein Halbleiterschalter, insbesondere ein Transistor, ist. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelpfad (10) mit seinen Anschlussenden (10.1) an Anschlüsse (5.1) der Diode (5) angeschlossen ist. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Restenergie über den Parallelpfad (10) zu einer elektrischen Masse leitbar ist. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (4) ein dem Hochspannungsanschluss (6) zugewandtes erstes Spulenende (4.1) und ein dem Hochspannungsanschluss (6) abgewandtes zweites Spulenende (4.2) aufweist, wobei der Sekundärkreis (2.2) einen am ersten Spulenende (4.1) der Sekundärspule (4) angeschlossenen Hochspannungspfad (13) und einen am zweiten Spulenende (4.2) der Sekundärspule (4) angeschlossenen Massepfad (14) aufweist, wobei die Diode (5) im Massepfad (14) oder im Hochspannungspfad (13) angeordnet ist. Zündspule, die eine Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. 5. Ignition device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the conductor resistor is arranged and/or formed on the surface of the diode (5). 9 Ignition device according to Claim 1, characterized in that the electrical switch (20) of the parallel path (10) is set up to be switched between a spark break and a renewed recharging of the primary circuit (2.1) at a suitable point in time, the switch (20) of the parallel path (10) is in particular a semiconductor switch, in particular a transistor. Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the parallel path (10) is connected with its connection ends (10.1) to connections (5.1) of the diode (5). Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the residual energy can be conducted to an electrical ground via the parallel path (10). Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary coil (4) has a first coil end (4.1) facing the high-voltage connection (6) and a second coil end (4.2) facing away from the high-voltage connection (6), the secondary circuit (2.2) having a has a high-voltage path (13) connected to the first coil end (4.1) of the secondary coil (4) and a ground path (14) connected to the second coil end (4.2) of the secondary coil (4), the diode (5) in the ground path (14) or in the high-voltage path (13) is arranged. An ignition coil comprising an ignition device according to any one of the preceding claims.
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