WO1994003723A1 - Folgefunkenzündanlage für brennkraftmaschinen mit primärstromregelung - Google Patents

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Karl-Heinz Kugler
Walter Gollin
Karlheinz Riedel
Christian Zimmermann
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02P3/05—Layout of circuits for control of the magnitude of the current in the ignition coil
    • F02P3/051—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00—Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002—Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression

Definitions

  • the invention relates to an ignition system for internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
  • An ignition system for generating a secondary spark ignition is already known, a secondary spark ignition being triggered at the time of ignition and an ignition spark being triggered on the secondary side by the successive activation of the output stage each time the ignition coil current is switched off.
  • the ignition spark does not burn out until the primary current is switched on again, so that a certain residual energy is contained in the ignition coil at the time of switching on again.
  • the charging process of a single ignition usually has the same duration as the charging process of the remaining individual ignitions of this secondary spark ignition. Under certain circumstances, especially when energy losses occur, for example, in the ignition crockery or by shunts on the spark plug, the charging process of a single ignition is not sufficient to trigger an ignition spark.
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage, in contrast, that the residual energy remaining in the coil is determined when the coil is switched on again, and the situation prevailing on the candle can be concluded therefrom. So it is possible to conclude a shunt on the candle if the residual energy is too low.
  • a further advantage is the fact that conclusions about the mixture formation can be drawn from the evaluation of the residual energy, for example an insufficient residual energy indicates a rich mixture and a very high residual energy indicates a lean mixture. Especially when starting, it offers the opportunity to improve the mixture formation.
  • the cut-off current for the subsequent individual ignition of the subsequent spark ignition can be increased, so that the spark plug burns free under certain circumstances and the shunt is eliminated.
  • the control unit after a comparison of the detected primary initial current with a predeterminable reference value, which reference value can be predefined as a function of the operating state and engine type, with a smaller primary initial current than the reference value, the cut-off current for the subsequent individual ignition by the control unit Switching element to be influenced increased.
  • the switch-off current can be increased by increasing the base current of the output stage if the output stage is designed for it and is not yet in the fully controlled state (current limitation), since otherwise only by increasing the closing time the output stage of the cut-off current increases can be. In this case, a higher supply voltage can be dispensed with.
  • the increase in the switch-off current of the subsequent individual ignition can be increased by extending the closing time for this individual ignition if the output stage has not yet reached the current value of the current limitation, ie by increasing the closing time the current can still rise. Neither a change in the supply voltage nor in the control signal for the output stage is necessary.
  • the primary cut-off current can be increased arbitrarily only for the subsequent individual ignition or for several individual ignitions, the evaluation of the primary initial current in the control unit being decisive.
  • FIG. 1 shows the basic structure of an ignition system of an internal combustion engine (not shown)
  • FIG. 2 shows a program sequence for detecting and evaluating the size of the primary initial current
  • FIG. 3 shows a secondary spark ignition.
  • FIG. 1 shows the basic structure of an ignition system with an ignition coil 1 consisting of primary winding 2 and secondary winding 3.
  • the primary winding 2 is connected on the one hand to the supply voltage U and on the other hand via the collector-emitter path of an ignition transistor 4 and a resistor 5 Ground connected.
  • the secondary winding 3 is on the one hand connected directly to ground and, on the other hand, is connected via a connection 6, for example to a spark plug (not shown) or a distributor (also not shown).
  • a double spark coil would also be conceivable which is connected to a spark plug on each side of the secondary winding.
  • the ignition system also has a control unit 7, which detects various operating parameters such as speed, engine load, supply voltage as input variables 8.
  • a connection 14 also leads from the output of the control device 7 to the base of the ignition transistor 4, so that the primary current can be switched on and off by the control device by means of corresponding control signals to the ignition transistor.
  • a tap with a connection 9 leads from the primary branch to the control unit, so that in the control unit 7 the primary current I in each case via the voltage drop across the resistor in the primary
  • FIG. 2 shows a simplified program sequence for recording and evaluating the primary initial current of a single ignition EZ from a subsequent spark ignition FFZ.
  • the primary initial current I is detected by the control unit 7 in a step 10.
  • the detected primary initial current I is compared with a predeterminable reference value I, i.e. it will be checked
  • step 12 i.e. the control unit will increase the cutoff current I for the subsequent individual ignition EZ, for example by increasing the base current for the ignition transistor 4.
  • step 13 to which the yes output of query 11 also leads, the primary initial current I of the subsequent individual ignition EZ is detected and evaluated.
  • FIG. 3 shows the secondary spark ignition FFZ of an ignition coil consisting of individual ignitions EZ.
  • P e energy for the ignition spark is greater than for the previous individual ignitions. This may allow the spark plug to burn freely.
  • the dashed line c shows the course of the curve as it occurs in the case of a prolonged closing time for the individual ignition with the primary starting current I being too low, the stored energy in the ignition coil also being increased so that the cutoff current

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Abstract

Es wird eine Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Steuergerät (7) zur Auslösung einer Folgefunkenzündung vorgeschlagen, das den Primärstrom (Ipa) jeder Einzelzündung dieser Folgefunkenzündung beim Wiedereinschalten des Stromflusses mißt und mit einem Referenzwert (IG) vergleicht. Das Ergebnis dieses Vergleichs ermöglicht die Verhältnisse im Brennraum und vom Steuergerät sind Maßnahmen insbesondere die Erhöhung des Primär-Abschaltstromes, einleitbar, so daß beispielsweise vorhandene Nebenschlüsse beseitigbar sind.

Description

Folgefunkenzündanlage für Brennkraftmaschinen mit Primärstromregelung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zündanlage für Brennkraftinaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Zündanlage zur Erzeugung einer Folgefunkenzündung bekannt, wobei eine Folge¬ funkenzündung zum Zündzeitpunkt ausgelöst wird und durch das mehr¬ malige aufeinanderfolgende Ansteuern der Endstufe bei jedem Abschal¬ ten des Zündspulenstroms sekundärseitig ein Zündfunke ausgelöst wird. Bei dieser bekannten Anordnung brennt der Zündfunke bis zum Wiedereinschalten des Primärstromes nicht aus, so daß zum Zeitpunkt des Wiedereinschaltens eine bestimmte Restenergie in der Zündspule enthalten ist. Der Aufladevorgang einer Einzelzündung weist übli¬ cherweise die gleiche Dauer wie der Aufladevorgang der restlichen Einzelzündungen dieser Folgefunkenzündung auf. Das führt unter Um¬ ständen dazu, insbesondere wenn Energieverluste beispielsweise im Zündgeschirr oder durch Nebenschlüsse an der Zündkerze auftreten, daß der AufladeVorgang einer Einzelzündung nicht ausreichend ist, um einen Zündfunken auszulösen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die in der Spule verbleibende Restenergie beim Wiedereinschalten an der Spule ermit¬ telt wird, und daraus auf die an der Kerze herrschenden Verhältnisse geschlossen werden kann. So ist es möglich, bei einer zu geringen Restenergie auf einen Nebenschluß an der Kerze zu schließen. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß über die Auswertung der Rest¬ energie Rückschlüsse über die Gemischbildung möglich sind, so läßt beispielsweise eine zu geringe Restenergie auf ein fettes Gemisch und eine sehr hohe Restenergie auf ein mageres Gemisch schließen. Vor allem im Startfall bietet es die Möglichkeit, die Gemischbildung zu verbessern. Letztendlich sei noch erwähnt, daß durch das Erkennen eines Nebenschlusses der Abschaltstrom für die darauffolgende Ein¬ zelzündung der Folgefunkenzündung erhöht werden kann, so daß sich die Zündkerze unter Umständen selbst freibrennt und der Nebenschluß beseitigt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündanlage möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß das Steuergerät, nach einem Vergleich des erfaßten Primäranfangsstroms mit einem vorgebbaren Referenzwert, wobei dieser Referenzwert in Abhängigkeit vom Betriebszustand und Motortyp vorgebbar ist, bei einem kleineren Primäranfangsstrom als der Referenzwert den Ab¬ schaltstrom für die darauffolgende Einzelzündung durch ein vom Steuergerät zu beeinflussendes Schaltglied erhöht. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß die Erhöhung des Abschaltstromes durch die Erhöhung des Basisstromes der Endstufe möglich ist, wenn die Endstufe dafür ausgelegt ist und sich noch nicht im voll durchge¬ steuerten Zustand (Strombegrenzung) befindet, da sonst nur über eine Erhöhung der Schließzeit der Endstufe der Abschaltstrom erhöht werden kann. Auf eine höhere Versorgungsspannung kann in diesem Fall verzichtet werden. Letztendlich sei als Vorteil erwähnt, daß die Er¬ höhung des Abschaltstromes der darauffolgenden Einzelzündung durch die Verlängerung der Schließzeit für diese Einzelzündung erhöht wer¬ den kann, wenn die Endstufe noch nicht den Stromwert der Strombe¬ grenzung erreicht hat, d.h. durch eine Erhöhung der Schließzeit der Strom noch ansteigen kann. Hierbei ist weder eine Veränderung der Versorgungsspannung noch des Steuersignals für die Endstufe notwen¬ dig. Die Erhöhung des Primärabschaltstromes kann beliebig nur für die darauffolgende Einzelzündung oder für mehrere Einzelzündungen erfolgen, wobei die Auswertung des Primäranfangsstromes im Steuer¬ gerät ausschlaggebend ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Prinzipaufbau einer Zündanlage einer nicht darge¬ stellten Brennkraftmaschine, Figur 2 einen Programmablauf zur Erfas¬ sung und Auswertung der Größe des Primäranfangsstromes und Figur 3 eine Folgefunkenzündung.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Figur 1 zeigt den Prinzipaufbau einer Zündanlage mit einer Zündspule 1 bestehend aus Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 3. Die Primär¬ wicklung 2 ist einerseits an die Versorgungsspannung U ange- schlössen und andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zündtransistors 4 und einen Widerstand 5 mit Masse verbunden. Die Sekundärwicklung 3 ist einerseits direkt mit Masse verbunden und andererseits über eine Verbindung 6 beispielsweise mit einer nicht dargestellten Zündkerze oder einem ebenfalls nicht dargestellten Verteiler verbunden. Denkbar wäre auch eine Doppelfunkenspule, bei welcher auf jeder Seite der Sekundärwicklung eine Zündkerze ange¬ schlossen ist. Die Zündanlage weist weiterhin ein Steuergerät 7 auf, welches verschiedene Betriebsparameter wie z.B. Drehzahl, Motorlast, VersorgungsSpannung als Eingangsgrößen 8 erfaßt. Vom Ausgang des Steuergeräts 7 führt weiterhin eine Verbindung 14 zur Basis des Zündtransistors 4, so daß vom Steuergerät der Primärstrom durch entsprechende Steuersignale an den Zündtransistor ein- und ausge¬ schaltet werden kann. Aus dem Primärzweig führt ein Abgriff mit einer Verbindung 9 zum Steuergerät, womit im Steuergerät 7 jeweils der Primärstrom I über den Spannungsabfall am Widerstand im Pri-
P märstromkreis erfaßt wird.
Figur 2 zeigt einen vereinfachten Programmablauf zur Erfassung und Auswertung des Primäranfangsstromes einer Einzelzündung EZ aus einer Folgefunkenzündung FFZ. Der Primäranfangsstrom I wird in einem Arbeitsschritt 10 vom Steuergerät 7 erfaßt. In einer anschließenden Abfrage 11 wird der erfaßte Primäranfangsstrom I mit einem vor¬ gebbaren Referenzwert I verglichen, d.h. es wird geprüft
G
I I_. Wird diese Abfrage mit nein beantwortet, so führt der pa G
Ausgang zum Arbeitsschritt 12, d.h. das Steuergerät wird den Ab¬ schaltstrom I für die darauffolgende Einzelzündung EZ beispiels¬ weise durch Erhöhung des Basisstroms für den Zündtransistor 4 er¬ höhen. Anschließend wird im Arbeitsschritt 13, zu welchem auch der Ja-Ausgang der Abfrage 11 führt, der Primäranfangsstrom I der darauffolgenden Einzelzündung EZ erfaßt und ausgewertet.
Figur 3 zeigt die aus Einzelzündungen EZ bestehende Folgefunkenzün¬ dung FFZ einer Zündspule. Hierbei ist der Primärstrom I über die
P Zeit bzw. über den Kurbelwellenwinkel dargestellt, wobei nur der
Teil des Kurbelwellenwinkels bzw. der Zeit t herausgegriffen wurde, in welchem die Einzelzündungen EZ der Folgefunkenzündung FFZ schema¬ tisch dargestellt sind. Der Punkt 15 symbolisiert den vom Steuer¬ gerät 7 berechneten Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine und der Punkt 16 stellt den Punkt dar, bis zu welchem Einzelzündungen ausge¬ löst werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Zündung durch das Drehen des Verteilerfingers bereits im darauffolgenden Zy¬ linder stattfindet bzw. ohne daß bei ruhender Verteilung die Zündung im Auspuff- bzw. Einlaßtakt stattfindet, was zu einer Beschädigung des Saugrohrs o. . führt. Die Einzelzündungen werden in der Figur 3 mit EZ1, EZ2, EZ3 bezeichnet. Bei der Einzelzündung EZ3 ist zu er¬ kennen, daß der Primäranfangsström I deutlich unter dem vorge¬ gebenen Referenzwert I„ liegt. Wird nun der Basisstroms des Zünd- transistors in gleicher Höhe und Dauer wie bei den anderen Einzelzündungen EZ, wo der Primäranfangsstrom I den Referenzwert
I_ erreicht, beibehalten, so würde das zu der Kurve a führen, das G hieße, daß die Abschaltenergie für den Zündfunken unter Umständen nicht ausreicht. Deshalb wird vom Steuergerät dafür gesorgt, daß der Abschaltstrom in der Primärwicklung 2 erhöht wird. Die strichpunk¬ tierte Linie b zeigt den Kurvenverlauf des Primärstromes, wie er bei einem erhöhten Basisstrom des Zündtransistors 4 auftritt. Es ist deutlich zu erkennen, daß der Abschaltstrom I - und damit die
Pe Energie für den Zündfunken größer ist als für die vorherigen Einzel¬ zündungen. Dadurch ist unter Umständen ein Freibrennen der Zündkerze ermöglicht. Die gestrichelte Linie c zeigt den Kurvenverlauf, wie er bei einer verlängerten Schließzeit für die Einzelzündung mit zu ge¬ ringem Primäranfangsstrom I auftritt, auch hierbei wird die ge¬ speicherte Energie in der Zündspule erhöht, so daß der Abschaltstrom
I I hhööhheerr liegt und gegebenenfalls ein Freibrennen der Kerze er- pe möglicht.
Über eine Erfassung des Primäranfangsstromes können ebenfalls Aus¬ sagen über die Gemischzusammensetzung im Zylinder gemacht werden, so daß ein erhöhter Primäranfangsstrom auf ein eher mageres Gemisch und ein niedriger Primäranfangsstrom auf ein fettes Gemisch schließen läßt, was dann bei der Ansteuerung der Einspritzventile für den Ein¬ spritzvorgang für die darauffolgende Zündung berücksichtigt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Zündanlage für Brennkraftmaschinen mit einem Steuergerät zum Steuern des Stromflusses in mindestens einer Zündspule und Mitteln zur Erfassung des Primärstroms dieser Zündspule, wobei das Steuer¬ gerät zum Zündzeitpunkt durch mehrmaliges aufeinanderfolgendes Ein- und Ausschalten des Primärstromes mittels eines Zündtransistors durch mehrere Einzelzündungen eine Folgefunkenzündung auslöst, da¬ durch gekennzeichnet, daß der nach jeder Einzelzündung (EZ) der Fol¬ gefunkenzündung (FFZ) beim Wiedereinschalten des Primärstroms (I ) erfaßte Primäranfangsstrom (I ) für die darauffolgende Einzel- pa zündung (EZ) derselben Folgefunkenzündung (FFZ) mit einem Referenz- wert (I_) vergleichbar ist, und daß das Steuergerät bei einem Pri- G märanfangsstrom kleiner als der Referenzwert (I < I_) den Ab- pa G schaltstrom (I ) für die nächste Einzelzündung (EZ) dieser Folge- pe funkenzündung (FFZ) erhöht.
2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steu¬ ergerät bei einem Primäranfangsstrom (I ) kleiner als der Refe- pa renzwert (I_) den Primärstrom insbesondere den Abschaltstrom G
(I ) in der Zündspule durch ein vom Steuergerät beeinflußtes Schaltglied (4) im Primärstromkreis erhöht.
3. Zündanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuergerät (7) den Abschaltstrom (I ) bzw. den Primärstrom durch pe
Erhöhung des Basisstroms eines Zündtransistors (4) im Primärstrom¬ kreis erhöht.
4. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät den Abschaltstrom durch Verlängerung der Schließzeit des Zündtransistors (4) erhöht.
PCT/DE1993/000645 1992-08-08 1993-07-22 Folgefunkenzündanlage für brennkraftmaschinen mit primärstromregelung WO1994003723A1 (de)

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