SE536577C2 - Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem - Google Patents

Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem Download PDF

Info

Publication number
SE536577C2
SE536577C2 SE1250371A SE1250371A SE536577C2 SE 536577 C2 SE536577 C2 SE 536577C2 SE 1250371 A SE1250371 A SE 1250371A SE 1250371 A SE1250371 A SE 1250371A SE 536577 C2 SE536577 C2 SE 536577C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
ignition
spark
ignition system
voltage
measuring
Prior art date
Application number
SE1250371A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1250371A1 (sv
Inventor
Joergen Bengtsson
Bert Gustafsson
Original Assignee
Sem Ab
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 Sem Ab filed Critical Sem Ab
Priority to SE1250371A priority Critical patent/SE536577C2/sv
Priority to PCT/SE2013/050390 priority patent/WO2013154491A1/en
Priority to EP13774945.3A priority patent/EP2836699B1/en
Priority to CA2868832A priority patent/CA2868832A1/en
Priority to US14/396,919 priority patent/US9353723B2/en
Publication of SE1250371A1 publication Critical patent/SE1250371A1/sv
Publication of SE536577C2 publication Critical patent/SE536577C2/sv

Links

Classifications

    • 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
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/021Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor
    • 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
    • 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
    • F02P15/08Electric 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 multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
    • 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
    • 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
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/06Other installations having capacitive energy storage
    • F02P3/08Layout of circuits
    • F02P3/0807Closing the discharge circuit of the storage capacitor with electronic switching means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires
    • 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
    • F02P2017/121Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current by measuring spark voltage
    • 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
    • F02P2017/125Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
    • 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
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/06Other installations having capacitive energy storage
    • F02P3/08Layout of circuits
    • F02P3/0876Layout of circuits the storage capacitor being charged by means of an energy converter (DC-DC converter) or of an intermediate storage inductance

Landscapes

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

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett tåndsystem (T) till en förbrånningsmotor, vilkenförbrånningsmotor innefattar ett styrsystem, vidare innefattar tåndsystemet (T) enspånningskålla (3 0), åtminstone en tåndspole (10, 1 1, 12) med åtminstone enprimårspole (L2, L4, L6) respektive sekundårspole (L3, L5, L7) för ett tändstift (13, 14,15) samt en måtanordning (5 0) för åtminstone en av parametrama gnistström, j onström,tåndspånning och primårspånning varvid nåmnda måtanordning (5 0) år anordnad att gemåtsignaler till nåmnda styrsystem för reglering av tåndsystemet (T), varvidtåndsystemet (T) åven innefattar medel för att transforrnera upp spånning och lagraenergi samt ett flertal sWitchar (Sl - S7), varvid nånmda styrsystem år anordnat att styranåmnda sWitchar (S1 - S7), medelst nåmnda måtsignal/ er, för tillförsel av adaptiv gnistenergi och/ eller styra gnistans polaritet.

Description

25 30 35 536 577 tändstiftet en positiv gnista. När ett annat operativt läge antas händer det motsatta, tändstiften byter polaritet.
KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att eliminera eller åtminstone minimera ovan nämnda problem, vilket åstadkommes genom ett tändsystem i enlighet med patentkrav l.
Tack vare uppfinningen fås ett styrbart tändsystem med återkoppling som kan mäta alla eller någon av följ ande parametrar: tändspänning, misständning, gnistans brinntid och peaktrycksläge. Tändsystemet kan ge information till motorstyrning eller självt utröna den energikombination som fungerar utan misständningar och/eller ger optimal förbränning med minimerat tändstiftsslítage.
Enligt en aspekt av uppfinningen kan antalet laddkonsensatorer som används vid gnistgenerering varieras vilket ger fördelen att peakströmmen kan varieras utan att påverka tändspänningen, en mindre peakström ger mindre tändstiftsslitage.
Enligt en annan aspekt av uppfinningen så innehåller mätanordningen två motstånd med en storleksskillnad på åtminstone 102 vilket ger fördelen att gnistströmmen kan mätas.
Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen så inbegriper tändsystemet en tändspänningsmätanordning vilket ger fördelen att tändspänningen kan mätas.
Enligt ännu en aspekt för uppfinningen nyttjas två transistorer i tändspänningsmätanordningen vilket gör att både positiv och negativ polaritet hos gnistan kan mätas samt att tändspänningsmätanordningen har två spänningsbegränsningar som skyddar transistorerna från att fel signal kommer in.
Enligt ännu en annan aspekt så nyttjar styrsystemet de olika switchama för att styra gnistans polaritet så att den polaritet som kräver minst tändspännig används.
Enligt ytterligare en aspekt för uppfinningen så nyttjas jonströmsmätningar för att detektera misständning och tillsammans med information om tändspänningsbehov kan då energi för säker tändning adapteras in. 10 15 20 25 30 35 536 577 Enligt ännu en aspekt för uppfinningen kan gnistströmmen mätas för att detektera om gnistan slocknar i förtid och i detta fall kan en laddkondensator direkt avfyras för att förhindra misständning.
Enligt ytterligare en aspekt för uppfinningen ger valet av switchar fördelen att det blir enklare och billigare att använda energiboost.
KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer i det följ ande att beskrivas i mer detalj med hänvisning till de bifogade ritningsfigurema, i vilka: Fig. 1 visar ett kretsschema för ett tändsystem enligt en för uppfinningen föredragen utföringsforrn, Fig. 2-8 visar sekvensscheman över systemet enligt uppfinningen, och Fig. 9 visar ett alternativt kretsschema för ett tändsystem enligt uppfinningen, Fig. 10 visar ytterligare ett altemativt kretsschema för ett tändsystem enligt uppfinningen, Fig. 11 visar en koppling på switchar enligt uppfinningen, och Fig. 12 visar en altemativ koppling på en switch enligt uppfinningen.
DETALJERAD FIGURBESKRIVNING Ett fordon innefattar ett styrsystem (visas ej) som bl.a. kontrollerar motoms förbränning bland annat genom att ge styrsignaler till ett tändsystem T, vilket i Fig. l visas i ett föredraget utförande enligt uppfinningen. Styrningen/regleringen kan vara i form av antingen ett övergripande styrsystem eller flera styrsystem, t.ex. ett överordnande motorstyrsystem med ett underordnande tändstyrsystem. Tändsystemet T kan alltså i vissa urföranden vara anordnat med ett eget tändstyrsystem, underordnat motorstyrsystemet, innebärande att tändsystemet kan innehålla egen adaptiv funktionalitet, t.ex. för att adaptera tiden för gnista. Tändsystemet T innefattar gnistgenererande medel 1 innefattande åtminstone en, i detta föredragna exempel en första 10, en andra 11, och en tredje 12 tändspole. Vardera tändspole 10, 11, 12 innefattar i sin tur en primärlindning L2, L4, L6 samt en sekundärlindning LS, L5, L7.
De tre primärlindningama L2, L4, L6 förses med ström från en spänningskälla 30, såsom ett batteri eller en kondensator, för att inducera en ström i sekundärlindningen LS, L5 L7. I anslutning till de tre primärlindningama L2, L4, L6 finns en första Spl, en andra Sp2 och en tredje Sp3 spolswitch som kontrollerar strömflödet till primärlindningama L2, L4, L6. 10 15 20 25 30 35 536 577 De tre sekundärlindningarna L3, L5, L7 innefattar en första ände 10A, 11A, 12 A som vardera är sammankopplad med ett tändstift 13, 14, 15 och en andra ände 10B, 11B, 12B som vardera är sammankopplad, via en ledare 10”, ll°, 12”, med en mätanordning 50 som mäter jonströmmen med hjälp av en jonströmskrets 20, 21, 22, vilken beskrivs mer detalj erat nedan. Genom mätning av onströmmen kan information om förbränning och pektryckets läge fås. Som misständning räknas utebliven förbränning när motom får bränsle, luft och gnista. De tre sekundärlindningama L3, L5, L7 är också kopplade, via en återledare 10” °, 11” ”, l2”, till en tändspänningsmätanordning 40 där transienten från gnistöverslaget mäts vilket ger information såsom tändspänning och om gnistan slocknar i förtid.
Tändsystemet T innefattar vidare åtminstone en drossel-spole L1, åtminstone en, i detta fall tre laddkondensatorer Cl, C2, C3 samt ett antal sWitchar, i detta fall en första S1, en andra S2, en tredje S3, en fjärde S4, en femte S5, en sjätte S6 och en sjunde S7 switch samt ett antal dioder, i det beskrivna exemplet fyra dioder D1, D2, D3, D4.
Jonströmskretsama 20, 21, 22 innefattar vardera en kondensator C6, en första DS och en andra D9 diod, en zenerdiod D7, samt två motstånd 61, 62. Det forsta motståndet 61 är i storleksordningen 1000 gånger större än det andra motståndet 62 som är i storleken av 100 Q . När en spolswitch Spl - Sp3 sluts, efter att kondensator laddats upp, uppstår en tändgnista som under en viss tid vid en viss spänning alstrar en gnistström.
Gnistströmmen passerar jonströmsdelen via DS och D9 och kan med hjälp av det andra motståndet 62 i jonströmskretsen 20, 21, 22 mätas. Jonströmmen och gnistströmmen kommer in i jonströmskretsen 20, 21, 22 via en första ingång 64 och den normala jonströmsmätningen störs inte av det andra motståndet 62 då motståndet för att mäta jonström är ca 1000 gånger större. J onströmmen är i storleken uA och gnistströmmen i storleken mA.
När en av spolswitchama Spl, Sp2, Sp3 sluts genereras en gnista och beroende på vilken polaritet gnistan har fångas transienten från överslaget upp av olika mätkretsar vilket beskrivs mer detaljerat nedan.
I en tändspänningsmätanordning 40 detekteras när transienten från överslaget i tändstiftet 13, 14, 15 kommer fram. Tändspänningsmätanordningen 40 innefattar en första 41 , 42 och en andra 43, 44 mätkrets där den forsta mätkretsen 41, 42 innefattar en första spänningsbegränsare D5, en tredje, fjärde, femte och sjätte resistor R3,R4, R5, R6 10 15 20 25 30 35 536 577 samt en första transistor 45. Den andra mätkretsen 43, 44 innefattar en andra spänningsbegränsare D6, en sjunde, åttonde, nionde och tionde resistor R7,R8, R9, R10 samt en andra transistor 46.
Transienten från överslaget finns i alla ledare men vid positiv po laritet hos gnistan fångas transienten upp i den första mätkretsen 41, 42, via återledaren 10” °, 11” ”, 12” där en kondenator C5, C7, C8 fångar upp transienten, då den andra spänningsbegränsaren D6 i den andra mätkretsen 43, 44, som fungerar som ett skydd för den andra transistorn 46, inte låter positiv spänning komma in i den andra transistorn 46 då det blir en alltför hög spänning över ingången. Återledaren l0”, ll” °, 12” ° innefattar även en lågohmig resistor R2 som bestämmer känsligheten. Det är även möjligt att fånga upp transienten på ledaren 100 mellan den första tändspolens primärlindning L2 och den första spolswitchen Spl om en kondensator anslutes på samma vis som den fjärde kondensatom C4 (visas ej). Transienten går i den första mätkretsen 4l, 42 via den första spänningsbegränsaren D5 vidare genom sjätte R6 och fjärde R4 resistorn och in på den första transistoms 45 bas. dV/dt+ i forsta mätkretsen 41, 42 ger en puls som går från Vcc 41 till 0 42 när transienten från överslaget i tändstiftet 13, 14, 15 kommer. Denna delkrets 41, 42 fungerar vid negativ polaritet på första svängningen av tändspänningen, vilket ger en positiv transient. Att det erhålls en transient från gnistöverslaget beror på parasit kapacitanser i tändspolen 10, ll, 12 och att överslaget sker från några kV till några 100V på några ns. Normalt är det 10 pF mellan primär L2, L4, L6 och sekundär L3, L5, L7 i tändspo len och vid överslag på 5 kV under 10 ns fås en störström som induceras i retur och primäranslutningar på ca 5 A (I=C*dV/ dt). Denna ström dämpas och breddas pga. impedance i ledare. Om detta inte är tillräckligt kan nätet på transistorns ingång kompletteras med en eller flera kondensatorer parallellt med det sjätte R6 och det tionde R10 motståndet och/eller parallellt med det femte R5 och det nionde R9 motståndet (visas ej). Tiden från att spolswitchen Spl - Sp3 slutes tills transienten från överslaget fångas upp är proportionell mot tändspänningen.
Vid negativ polaritet hos gnistan fångas transienten upp i den andra mätkretsen 43, 44, via en återledare 25 där samma kondensatorer som vid positiv polaritet fångar upp transienten, då den första spänningsbegränsaren D5 i första mätkretsen 41, 42, hindrar transienten att nå den första transistom 45. Återledaren 25 innefattar även en lågohmig resistor R1 som bestämmer känsligheten. Transienten går via den andra spänningsbegränsaren D6 vidare genom tionde R10 och åttonde RS resistorn och in på den andra transistoms 46 bas. dV/dt- ger en puls som går från 0 43 till Vcc 44 när transienten från överslaget kommer. 10 15 20 25 30 35 536 577 De olika mätanordningama 40, 50 beskrivna ovan ger signaler/indata till styrsystemet som innefattar en processor samt mjukvara (visas ej) som beräknar, detekterar och ger styrsignaler.
Den forsta 41, 42 och den andra 43, 44 mätkretsen är kopplade till styrsystemet som mäter tiden från det att en spolswitch Spl, Sp2, Sp3 sluts till att en av transistorema 45, 46 reagerar på transienten. Gnistan från tändspolen 10, ll, 12 har en känd spänningsderivata och genom att man får reda på tiden mellan att spolswitchen Spl, Sp2, Sp3 sluts till dess att transienten når transistorn 45, 46 kan man beräkna tändspänningen.
I figurerna 2 - 9 visas olika sekvenser av kopplingsschemat som visas i figur 1. När alla Switchar S1-S7 och spolsWitchar Spl-Sp3 är öppna löper ingen ström i kretsen och genom att välja vilka sWitchar som öppnas/sluts fås möjligheten att välja vilka laddkondensatorer Cl, C2, C3 som är aktiverade när strömmen påförs. Tändsystemet T (alternativt motorstyrsystemet) innefattar en sekvensstyrning som styr de olika sWitcharna Sl-S7, spolswitchama Spl-Sp3 och mätkretsama i rätt sekvens, vilket inte beskrivs mer i detalj här.
När den tredje switchen S3 sluts, se figur 2, börjar strömmen flöda och genom hur de olika switcharna S1 - S7 och spolswitchama Spl - Sp3 öppnas och sluts så kan olika utfall uppnås. I figur 2 sker en uppladdning av energi i drossel-spo len Ll från strömkällan 30, när den tredje switchen S3 sluts. När önskad energi uppnåtts i drossel- spolen L1 öppnas den tredje switchen S3 medans den första switchen S1 och den fjärde switchen S4 sluts (se figur 3) strömmen går via den andra D2, tredje D3 och fjärde D4 dioden till laddkondensatorerna Cl, C2, C3.
I figur 4 ses sekvensen när drossel-spo len L1 uppnått önskad energi från spänningskällan 30 så öppnas den tredje switchen S3 och den andra S2, den femte S5, den sjätte S6 och den sjunde S7 switchen sluts och strömmen går via den första dioden Dl till laddkondensatorerna Cl, C2, C3.
När laddkondensatorema Cl, C2, C3 laddats upp enligt det som visas i figur 3 alternativt figur 4 så öppnas den första Sl och den fjärde S4 switchen alternativt den andra S2 switchen och därefter sluts den tredje spolswitchen Sp3 samt någon/några av den femte S5, sjätte S6 eller sjunde S7 switchen (om de inte redan är slutna). Detta leder till att en urladdning av den första Cl, den andra C2 och den tredje C3 10 15 20 25 30 35 536 577 laddkondensatorn sker genom den tredje tändspolen 12 via den undre ledaren 70, den övre ledaren 80 (se figur 5), spolswitchen Sp3 och via den/de laddkondensatorer som har sluten switch S5, S6, S7, urladdningens strömriktning bestäms av om laddningen sker via den andra S2 eller den fjärde S4 sWitchen.
Genom att ladda upp laddkondensatorerna Cl, C2, C3 som beskrivs i anslutning till figur 3 erhålls en negativ polaritet hos gnistan och genom att ladda upp enligt vad som beskrivs i anslutning till figur 4 erhålls en positiv polaritet hos gnistan. Genom att välja något av de ovan beskrivna laddningsalternativen så kan alltså gnistans polaritet styras.
För att enligt en föredragen aspekt, kunna uppnå urladdning av de tre laddkondensatorerna Cl, C2, C3 i sekvens, vilket ger fördelen att man kan nå en ökad brinntid, så slutes, vid urladdning av laddkondensatorerna Cl, C2, C3, den femte sWitchen S5 först (den sjätte S6 och sjunde S7 sWitchen får vara öppna) och efter en viss fördröjning, exempelvis omkring 300 us, sluts den sjätte switchen S6 och efter ytterligare en fördröjning sluts således den sjunde switchen S7. Genom att urladda kondensatorerna Cl, C2, C3 i sekvens kan en lång brinntid uppnås utan att nytt överslag sker vilket är en fördel då mindre antal överslag minskar tändstiftsslitage.
I figur 6 ses ännu en sekvens där kopplingsschemat är detsamma som i figur 5 dvs urladdning av de tre laddkondensatorerna Cl, C2, C3 sker genom den tredje tändspo len l2. Den femte S5, den sjätte S6, den sjunde S7 switchen samt den tredje spolswitchen Sp3 är slutna. Skillnaden består i att nu har även den tredje sWitchen S3 slutits vilket gör att uppladdning av energi i drossel-spo len Ll från strömkällan 30 sker samtidigt som de tre laddkondensatorema Cl, C2 C3 urladdas. Den energi som laddas i drossel-spolen Ll kan sedan urladdas direkt i den tredje tändspolen 12 för att ge en extra energiboost.
I figur 7 ses hur denna energiboost uppnås genom att efter uppladdning av drossel- spolen Ll så öppnas den femte S5, den sjätte S6 samt den sjunde S7 sWitchen samtidigt som den andra switchen S2 sluts och därefter öppnas den tredje switchen S3 vilket ger en urladdning av drossel-spo len Ll genom den första dioden Dl och övre ledaren 80 direkt i den tredje tändspolen l2. Detta ger en energiboost i form av en icke oscillerande gnistström.
I figur 8 ses en annan variant av energiboost där urladdningen av energin i drossel- spolen Ll sker direkt i den tredje tändspolen l2 samt den tredje laddkondensatorn C3 genom att den tredje S3, den femte S5 och den sjätte S6 switchen öppnas samtidigt som 10 15 20 25 30 35 536 577 den andra sWitchen S2 sluts. Detta ger en energiboost i form av en oscillerande gnistström.
I figur 9 visas ett alternativt kretsschema över ett tändsystem T enligt uppfinningen.
I figur 10 visas ännu ett alternativt kretsschema över ett tändsystem T enligt uppfinningen. Med detta alternativ innefattar varje tändstift 13, 14, 15 en första L20, L40, L60 och en andra L21, L41, L61 primärspole (samt en sekundärspole L3, L5, L7) där nämnda första primärspole L20, L40, L60 innefattar en första spolsWitch Spl-, Sp2-, Sp3- och nämnda andra primärspole L21, L41, L61 innefattar en andra spolsWitch Sp1+, Sp2+, Sp3+. Genom att använda den här varianten av koppling kan den första S1 och den fjärde S4 switchen i de kopplingsscheman som visas i figur 1 och figur 9 uteslutas. Detta alternativ begränsar dock möjligheten att styra peakström oberoende av gnistenergi.
Med detta altemativa kretsschema är det även möjligt att köra ett rent induktivt tändsystem och det görs genom att ansluta strömkällan 30 direkt till den första diodens D1 katod, och därigenom avvara ifrån drosselspolen L1 och den tredje sWitchen S3 (ej visat). Vidare kopplas då direkt från anoden på den första dioden D1 till primärspo lama L20, L40, L60, L21, L41, L61 varigenom kan avvaras även ifrån den första Cl, andra C2 och tredje C3 laddkondensatorn samt femte S5, sjätte S6 och sjunde S7 switchen. De forsta Sp1-, Sp2-, Sp3- och de andra Sp1+, Sp2+, Sp3+ spolswitchama kopplas till jord och beroende på om den första eller andra spolsWitchen aktiveras fås positiv eller negativ gnista.
I det här fallet kommer spänningen transforrneras upp och energi lagras direkt i primärspolen/ama L20, L40, L60, L21, L41, L61 när spolsWitchen/ama Spl-, Sp2-, Sp3-, Sp1+, Sp2+, Sp3+ är sluten och en gnista genereras när spolsWitchen Spl-, Sp2-, Sp3-, Sp1+, Sp2+, Sp3+ öppnas.
Figur 11 visar ett altemativ på koppling med sWitchar till batteri. Switchama S1, S2, S3, S4 S5, S6 samt den första spolsWitchen Spl som används i figur 1 visas detaljerat. Den andra Sp2 och den tredje Sp3 spolsWitchen är byggd på samma vis som den första spolsWitchen Spl och den sjunde switchen S7 är byggd på samma vis som de övriga sWitcharna Sl - S6.
Den första sWitchen S1 innefattar en transistor 71, ett motstånd 73 och en TRIAC 74 där gaten är kopplad till ytterligare ett motstånd 72. 10 15 20 25 30 35 536 577 Den andra switchen S2 innefattar en transistor 76, en kondensator 79, ett första 77 och ett andra 78 motstånd samt en TRIAC 75.
Den tredje switchen S3 innefattar en transistor 81.
Den fjärde switchen S4 innefattar en transistor 82, ett första 84 och ett andra 85 motstånd, en kondensator 83 samt en TRIAC 86.
Den femte switchen S5 innefattar en transistor 87, ett forsta 88 och ett andra 89 motstånd samt en TRIAC 65.
Den sjätte switchen S6 innefattar en transistor 66, ett första 67 och ett andra 68 motstånd samt en TRIAC 69.
Den första spolswitchen Spl innefattar en transistor 51, ett första 52 och ett andra 53 motstånd samt en TRIAC 54. I det alternativa utförandet med ett rent induktivt tändsystem byts i spolswitcharna nämnda TRIAC ut mot en transistor.
Detta är ett känt sätt att bygga switchar på som är enkelt och billigt.
Figur 12 visar ett alternativ på koppling med switchar till jord. Switchama S 1 , S2, S3, S4 S5, S6 samt spolswitchen Spl som används i figur 9 visas detaljerat.
Den första switchen Sl innefattar en transistor 7l, ett motstånd 73 och en TRIAC 74 där gaten är kopplad till ytterligare ett motstånd 72.
Den andra switchen S2 innefattar en transistor 76, en kondensator 79, ett första 77 och ett andra 78 motstånd samt en TRIAC 75.
Den tredje switchen S3 innefattar en transistor 8 l.
Den fjärde switchen S4 innefattar en transistor 82, ett första 84 och ett andra 85 motstånd, en kondensator 83 samt en TRIAC 86.
Den femte switchen S5 innefattar en transistor 87, ett forsta 88 och ett andra 89 motstånd samt en TRIAC 65. 10 15 20 25 30 35 536 577 Den sjätte switchen S6 innefattar en transistor 66, ett första 67 och ett andra 68 motstånd samt en TRlAC 69.
Den första spolswitchen Spl innefattar en transistor 51, ett första 52 och ett andra 53 motstånd samt en TRlAC 54.
Genom mätning av olika parametrar såsom tändspänning, misständning, brinntid och peaktrycksläge var för sig eller i kombination kan systemet ge information om energikombinationer som fungerar för att uppnå optimal förbränning med minsta tändstiftsslitage. Genom att ändra antalet laddkondensatorer som användes vid gnistgenerering kan peakströmmen varieras utan att påverka tändspänning. Mindre peakström ger mindre tändstiftsslitage.
Om gnistan slocknar innan den skall så kan en kondensator avfyras direkt för att förhindra misständning. När gnistan slocknar ändras gnistströmmens frekvens, detta är då indikering på att ny gnista behövs. Leder till mindre risk för misständning.
Vid vissa förhållanden i motor kan en tät följd av snabba multignistor innebära väsentligt mindre risk för misständningar än en lång kontinuerlig gnista. Denna utföringsform kan uppfyllas med timing mellan de olika kondensatorema och drosselboost.
Vid användande av snabba multignistor kan jonströmmen ge info om att förbränningen startat så att multignistan kan avslutas i förtid. Leder till minskat tändstiftsslitage.
En lågimpediv spole kan användas utan att brinntiden blir kort. Detta medför att jonsignalen passerar spole bättre och mätstart kan ske tidigare efter gnista.
Genom att kombinera information om misständningar och tändspänningsbehov kan energin som behövs för säker tändning adapteras in. Leder till minskat tändstiftsslitage.
Genom att mäta hur överslagspänningen varierar med polaritet kan den polaritet som ger minst tändspänningsbehov användas. Leder till minskat tändstiftsslitage.
Uppfinningen begränsas inte av vad som ovan beskrivits, utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Det inses exempelvis att istället för att använda triacar som sWitchar kan kombinationer av transistorer och dioder i serie och 10 10 536 577 parallellt användas, for att pä i sig känt vis ge samma slags funktionalitet som triac.
Vidare inser fackmannen att switchar kan placeras på andra ställen i strörnkretsen (än vad som beskrivs ovan), vilket dock kräver att isolationstekniker (t.ex. kapacitiv isolering, eller opto-kopplare), eller att ytterligare spänningsomvandlare användes, för drivning av switchens styre. Därutöver inses att drosselspolen kan utformas med en sekundärlindning for att kunna skilja på induktanser för i respektive urladdning av drosselström.
Vidare inses att viss del och/eller vissa av delarna och/eller utföringsforrnema i det beskrivna konceptet kan bli föremål for egna skydd i form av avdelade ansökningar, varvid bland annat hänvisas till det rent induktiva utförandet, som beskrivs i anslutning till figur 10. 11

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 536 577 PATENTKRAV
1.
2. Tändsystem (T) till en förbränningsmotor, vilken förbränningsmotor innefattar ett styrsystem, Vidare innefattar tändsystemet (T) en spänningskälla (30), åtminstone en tändspole (10, 11, 12) med åtminstone en primärspole (L2, L4,
3. L6) respektive sekundärspole (L3, L5, L7) för ett tändstift (13, 14, 15) samt en mätanordning (5 0) för åtminstone en av parametrama gnistström, j onström, tändspänning och primärspänning varvid nämnda mätanordning (5 0) är anordnad att ge mätsignaler till nämnda styrsystem för reglering av tändsystemet
4. (T), kännetecknat av att tändsystemet (T) även innefattar medel för att transformera upp spänning och lagra energi samt ett flertal switchar (S1 - S7), varvid nämnda styrsystem är anordnat att styra nämnda switchar (S1 - S7), medelst nämnda mätsignal/ er, för tillförsel av adaptiv gnistenergi och/eller styra gnistans polaritet.
5. Tändsystem (T) enligt krav 1, kännetecknat av att nämnda medel innefattar åtminstone en laddkondensator (Cl - C3) som laddas från åtminstone en drossel-spole (Ll).
6. . Tändsystem (T) enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att nämnda mätanordning(50) innefattar åtminstone en jonströmskrets (20, 21, 22) anordnad med gnistdel (61, 62) för mätning av gnistström.
7. Tändsystem (T) enligt krav 3, kännetecknat av att nämnda gnistdel (61, 62) innefattar ett första (61) och ett andra (62) motstånd med en storleksskillnad på åtminstone 102 .
8. . Tändsystem (T) enligt något av ovanstående krav, kännetecknat av att tändsystemet (T) vidare innefattar en tändspänningsmätanordning (40) anordnad att mäta tändspänningen.
9. Tändsystem (T) enligt krav 5, kännetecknat av att tändsystemet (T) innefattar åtminstone en spolsWitch (Spl - Sp3) vilken ger gnistans start och tändspänningsmätanordningen (40) innefattar mätkretsar (41, 42, 43, 44) vilka mätkretsar (41, 42, 43, 44) indikerar överslag därav, kan sedan tändspänningen beräknas. 12 10 15 20 25 30
10.
11. ll.
12.
13.
14. 536 577 Tändsystem (T) enligt krav 6, kännetecknat av att nämnda mätkretsar (41 , 42, 43, 44) utgörs av en första mätkrets (41, 42) som innefattar en första transistor (45) som används för mätning av positiv polaritet hos gnistan och en andra mätkrets (43, 44) som innefattar en andra transistor (46) som används for mätning av negativ polaritet hos gnistan. Tändsystem (T) enligt krav 7, kännetecknat av att den forsta (41, 42) och den andra (43, 44) mätkretsen vidare innefattar en spänningsbegränsare (D5, D6). Tändsystem (T) enligt något av kraven 2 - 8, kännetecknat av att styrsystemet är anordnat att medelst nämnda switchar (Sl - S7) möjliggöra att en eller flera laddkondensatorer (Cl - C3) kan anslutas till primärspolen (L2, L4, L6). Tändsystem (T) enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrsystemet är anordnat att medelst tändspänningsmätanordningen (40) mäta tändspänningen genom att mäta tid írån gniststart, då spolswitchen (Spl - Sp3) sluts, till transienten från överslaget fångas upp i någon av nämnda mätkretsar (41, 42, 43, 44). Tändsystem (T) enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrsystemet är anordnat att medelst mätanordningen (5 0) detektera misständning. Tändsystem (T) enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrsystemet är anordnat att medelst kretsen (22) i mätanordningen (5 0) mäta gnistströmmen för att detektera om gnistan slocknar i förtid. Tändsystem (T) enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrsystemet är anordnat att mäta primärspänningens frekvens för att detektera när gnistan slocknar. Tändsystem (T) enligt något av föregående krav, kännetecknat av att styrsystemet med hjälp av j onströmmen detekterar peaktryckets läge. 13
SE1250371A 2012-04-13 2012-04-13 Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem SE536577C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1250371A SE536577C2 (sv) 2012-04-13 2012-04-13 Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem
PCT/SE2013/050390 WO2013154491A1 (en) 2012-04-13 2013-04-11 Ignition system including a measurement device for providing measurement signals to a combustion engine's control system
EP13774945.3A EP2836699B1 (en) 2012-04-13 2013-04-11 Ignition system including a measurement device for providing measurement signals to a combustion engine's control system
CA2868832A CA2868832A1 (en) 2012-04-13 2013-04-11 Ignition system including a measurement device for providing measurement signals to a combustion engine's control system
US14/396,919 US9353723B2 (en) 2012-04-13 2013-04-11 Ignition system including a measurement device for providing measurement signals to a combustion engine's control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1250371A SE536577C2 (sv) 2012-04-13 2012-04-13 Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1250371A1 SE1250371A1 (sv) 2013-10-14
SE536577C2 true SE536577C2 (sv) 2014-03-04

Family

ID=49327939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1250371A SE536577C2 (sv) 2012-04-13 2012-04-13 Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9353723B2 (sv)
EP (1) EP2836699B1 (sv)
CA (1) CA2868832A1 (sv)
SE (1) SE536577C2 (sv)
WO (1) WO2013154491A1 (sv)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014216044A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Robert Bosch Gmbh Zündsystem und Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems
US20150340846A1 (en) * 2014-05-21 2015-11-26 Caterpillar Inc. Detection system for determining spark voltage
ITUB20151983A1 (it) 2015-07-08 2017-01-08 Eldor Corp Spa Sistema di accensione elettronica per un motore endotermico e metodo di pilotaggio dello stesso
JP6708187B2 (ja) * 2017-08-31 2020-06-10 株式会社デンソー 点火装置
US20190277214A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-12 Diamond Electric Mfg. Corporation System and method for boosted non-linear ignition coil
US10995726B2 (en) 2018-03-29 2021-05-04 Woodward, Inc. Current profile optimization
SE2051548A1 (en) * 2020-12-22 2021-10-26 Sem Ab Electronic circuit and capacitor discharge system comprising electronic circuit
KR20240073494A (ko) * 2022-11-18 2024-05-27 현대자동차주식회사 점화 코일 제어 시스템 및 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19524539C1 (de) * 1995-07-05 1996-11-28 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine
DE19652267A1 (de) * 1996-12-16 1998-06-18 Bosch Gmbh Robert Induktives Spulenzündsystem für einen Motor
JP3833808B2 (ja) * 1998-02-12 2006-10-18 日本特殊陶業株式会社 内燃機関の点火方法および内燃機関用点火装置
DE19849258A1 (de) 1998-10-26 2000-04-27 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Energieregelung an Zündsystemen mit primärseitigem Kurzschlußschalter
JP2002364509A (ja) * 2001-04-05 2002-12-18 Nippon Soken Inc 内燃機関のノック検出装置
US6922057B2 (en) * 2002-11-01 2005-07-26 Visteon Global Technologies, Inc. Device to provide a regulated power supply for in-cylinder ionization detection by using a charge pump
JP4089484B2 (ja) * 2003-03-31 2008-05-28 株式会社デンソー 内燃機関用点火装置
SE527259C2 (sv) * 2004-06-22 2006-01-31 Mecel Ab Metod och anordning för att styra strömmen i ett tändstift
JP4640282B2 (ja) * 2006-01-31 2011-03-02 株式会社デンソー 内燃機関の点火制御装置
US7404396B2 (en) * 2006-02-08 2008-07-29 Denso Corporation Multiple discharge ignition control apparatus and method for internal combustion engines
US7401603B1 (en) * 2007-02-02 2008-07-22 Altronic, Inc. High tension capacitive discharge ignition with reinforcing triggering pulses
US8276564B2 (en) * 2009-08-18 2012-10-02 Woodward, Inc. Multiplexing drive circuit for an AC ignition system
DE102009057925B4 (de) * 2009-12-11 2012-12-27 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Zündvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013154491A1 (en) 2013-10-17
US20150330353A1 (en) 2015-11-19
EP2836699A4 (en) 2016-06-08
EP2836699B1 (en) 2020-10-21
EP2836699A1 (en) 2015-02-18
SE1250371A1 (sv) 2013-10-14
US9353723B2 (en) 2016-05-31
CA2868832A1 (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE536577C2 (sv) Tändsystem innefattande en mätanordning anordnad att ge mätsignaler till en förbränningsmotors styrsystem
CN103477559A (zh) 栅极驱动装置
US9680082B2 (en) Device for charging and discharging a capacitive actuator and configuration having such a device
US20160294181A1 (en) Overvoltage protection for a motor vehicle electrical system in the event of load shedding
CN105144580A (zh) 半导体装置
SE449893B (sv) Elektronisk tendningsanordning av kondensatorurladdningstyp for forbrenningsmotor
JP2016086532A (ja) 発電機
SE427949B (sv) Tendanleggning for forbrenningsmotor med en magnetgenerator
SE508753C2 (sv) Förfarande och anordning för att identifiera vilken förbränningskammare hos en förbränningsmotor som befinner sig i kompressionstakt samt förfarande för att starta en förbränningsmotor
JP5412353B2 (ja) 内燃機関点火装置
CN107532560B (zh) 内燃机用负载驱动装置以及内燃机用点火装置
US8547104B2 (en) Self power for ignition coil with integrated ion sense circuitry
CN112305448A (zh) 电源接入状态检测电路、电子装置及电子装置保护方法
CN111322189B (zh) 一种具有机油保护和一氧化碳报警防篡改的点火系统
JP4665215B2 (ja) 内燃機関用点火装置におけるトリガ信号制御方法とトリガ信号制御回路
JPS5950869B2 (ja) 充電制御装置を有するコンデンサ放電点火装置
CN211692689U (zh) 一种具有机油保护和一氧化碳报警防篡改的点火装置
SE457373B (sv) Anordning foer styrning av triggfoerlopp vid kondensatortaendsystem saerskilt foer foerbraenningsmotorer
JP5154371B2 (ja) イオン電流検出装置
JP5154372B2 (ja) イオン電流検出装置
US20210383965A1 (en) Ignition system
JP5145841B2 (ja) 検出装置
JP6406143B2 (ja) 車両用回転電機
JP4893477B2 (ja) 内燃機関用の点火装置
JP2021175880A (ja) 点火制御装置