点火系统和用于运行点火系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行用于内燃机的点火系统的方法，所述点火系统包括初级电压发生器和旁路。本发明尤其涉及减小运行期间点火系统内的磨损。
【背景技术】
[0002]点火系统用在现有技术中，以便点燃外源点火的内燃机的燃烧室中的可点燃的混合物。为此，向火花隙加载电压，在对此作出的响应中所形成的点火火花点燃燃烧室中的可燃烧的混合物。对现代的点火系统的主要要求间接地从必要的减少排放及减少燃料中产生。从相应的用马达驱动的解决方案、如高增压和稀薄混合气运行/分层运行(SchichtbetriebX射束控制的直接喷射)中，结合提高的废气再循环率(AGR)派生出对所述点火系统的要求。在提高温度要求的情况下有必要提高点火电压需求及能量需求。对于常规的感应式点火系统来说，必须将全部对于燃烧来说必要的能量中间储存在点火线圈中。对于在点火火花能量方面的较高的要求来说，得出了点火线圈的较大的结构形式。这与对现今的马达方案(“小型化”)的较小结构空间的要求相冲突。在本申请人的早期的申请中，点火系统的两个主要功能通过不同的标准组件来承担。高压发生器产生对于火花塞上的高压击穿来说所需要的高压。例如形式为升压斩波器的旁路提供用于维持点火火花的能量，用于使混合物点火持续。通过这种方式，尽管所述点火系统的结构形式得到减小也可以在火花电流曲线优化的情况下提供较高的火花能量。
[0003]众所周知，高的火花电流会导致火花塞电极强烈的腐蚀，而如果点火火花能量未超过所定义的极限，则小的火花电流可能导致火花中断。前述的系统不能令人满意地充分利用点火系统内的降低磨损的潜力。
【发明内容】
[0004]前面所提到的需求按照本发明通过一种用于运行点火系统的方法来得到满足。所述方法的特征在于符合需求地提供火花能量，从而能够将火花电流调节到所期望的数值上。即根据点火火花的能量需求来改变旁路的工作方式。通过这种方式能够以合适的方式在电极腐蚀与易于火花中断之间实现折衷。根据本发明的、易于运行点火系统的方法例如尤其适合于用汽油运行的内燃机。所述点火系统包括初级电压发生器和旁路，所述旁路尤其设计为升压斩波器，其中所述旁路被设计用于维持借助于所述初级电压发生器来产生的火花。通过所述旁路可以将车载电网能量带至合适的电压水平上并且将其输送给火花隙。按本发明的方法的突出之处在于:确定用于借助于旁路要维持的点火火花的、改变了的能量需求。换句话说，可以根据当前的运行状态来改变用于点火火花的能量需求并且根据本发明来确定这种改变。在对此作出的响应中，改变所述旁路的工作方式，以便按需求来对点火火花能量进行计量。通过这种方式，通过避免高的火花电流减小了火花塞磨损。商业上常见的火花塞上的特别明显的电极磨损例如在火花电流大于10mA时出现。此外，火花中断通过增大旁路的输出功率来避免，方法是:在未超过火花电流的下限阈值时调整旁路的工作方式。替代地，在未超过或超过与火花塞上的电压值处于相应关系中的电压阈值(测量电压)时，调整所述旁路的工作方式。通过将火花电流调节到所需要的最小值上而降低所述旁路内的热量损失也是本发明的优点。减小了电气构件(例如用于中间存储电能的高压电容器)的负载。因此在设计所述点火系统时可以价格低廉地选择电气结构元件。在电气的(控制)电路中，在根据改变的能量需求来调整旁路的工作方式时也产生了更少的热量损失。总体而言，本发明能够实现点火系统的来自(例如机动车(KFZ)或PKW的)车载电网的更小的能量吸收，由此可以将电缆横截面的尺寸设计得更小并且可以实现消耗优势。此外，点火系统内的更小的电流意味着电磁辐射的减小。换言之，改善了电磁兼容性(EMV)。
[0005]从属权利要求展示了本发明的优选的改进方案。
[0006]优选地，对于改变了的能量需求的确定包括对点火火花电流或点火火花电压的测量或相应的测量电压。这例如可以通过分流器来实现，通过所述分流器来确定流过点火系统的点火火花隙的电流。所述电压确定例如可以借助于所述点火系统的内部的电气操控机构或者模拟的电路，例如形式为微控制器，场可编程门阵列(FPGA)或者ASIC来实现。通过这种方式，需要较小的或者不需要额外的硬件开销来实现按本发明的方法。
[0007]进一步优选地，对所述改变了的能量需求的确定包括:将点火火花的所测量的电气的特征参量与所分配的参考值进行比较。所述参考值例如可以从存储器件中得知。该参考值例如表征阈值，在超过所述阈值时应该降低点火火花能量用于避免腐蚀，并且在低于所述阈值时应该提高点火火花能量用于避免无意的火花中断。例如可以将形式为点火火花电流和/或点火火花电压的阈值作为电气的特征参量加以保存并且将其与所确定的特征参量进行比较。与各个阈值的比较是简单的数学运算，所述数学运算可以在线路技术上成本低廉地并且节省位置空间地得到实现。
[0008]进一步优选地，所述方法包括对所述电气的特征参量进行分类的步骤，方法是:例如在所述点火系统的存储器件的内部为预定义的特征参量间隔分配用于所述电气的特征参量的测量值。在此，所述点火系统可以被设计用于为相应的特征参量类别分配所述旁路的合适的运行参数。所述参量例如可以在所述点火系统的存储器件的内部被分配给相应的特征参量类别，并且在对分类处理作出的响应中用于运行所述旁路。这种运算也是一种不太麻烦的并且在线路技术上能够容易地并且快速地实现的、用于实现本发明的可行方案。
[0009]十分有利的是，确定改变了的能量需求，方法是，在第一步骤中确定电气的特征参量和/或所述特征参量的变化和/或所述特征参量的变化速度。所述电气的特征参量例如是所述点火火花的电流和/或表示出所述点火火花的电压的特征的电压。在第二步骤中确定，是否满足了超出条件和/或未超出条件，方法是:确定比较参量是否超过了预先确定的上限阈值并且/或者未超出预先确定的下限阈值。在此所述比较参量可以所确定的特征参量或者所确定的特征参量的变化或者所确定的特征参量的变化速度。根据一种实施例，改变所述旁路的工作方式，方法是:如果满足了所述超出条件，则减小所述输出功率或者表示出所述输出功率的特征的参量。而如果满足了所述未超出条件，则发生火花中断并且增大所述输出功率或者表示出所述输出功率的特征的参量。通过这种方式将火花电流调节到一个值上，从而既不会发生火花中断也不会出现火花塞电极的显著腐蚀。
[0010]进一步优选地，在所述点火系统的电气操控机构或者电子线路，例如形式为微控制器，FPGA和/或ASIC内部来确定特征参量。前面所提到的电子的结构元件例如布置在用于控制点火过程的点火系统的区域内。因此可以通过这种方式在没有额外的硬件开销的情况下实现本发明。
[0011]进一步优选地，所述旁路的工作方式的改变包括增大旁路的输出电流和/或输出电压和/或输出功率。这尤其是下述情况:确定了直到现在的输出电流和/或直到现在的输出电压和/或直到现在的输出功率已经引起点火火花的电气特征参量，所述直到现在的输出电流未超过预先定义的参考值(阈值)。在相反的情况中，所述旁路的工作方式的改变也可以包括减小旁路的输出电流和/或输出电压和/或输出功率，以便将点火火花的当前的电气特征参量减小至参考值(阈值)以下的一个数值上。通过这种方式，不仅可以有效地避免或减少火花侵蚀而且可以有效地避免或减少点火火花的中断。
[0012]附加地，所述旁路的工作方式的改变可以包括延长或缩短为了维持点火火花而发出的电信号。例如，在对改变了的运行状态(例如改变了的转速)作出的响应中，可以通过所述旁路来缩短/延长电能的提供，以便调整改变了的马达转速并且也相应地调整点火火花持续时间。此外，例如可以通过压力传感器和/或转矩传感器来确定，尚未在燃烧室内成功地进行混合物的点火，从而指示出现了点火火花的维持。该设计方案通过根据本发明的方法提供了在点火时附加的自由度。
[0013]被构造用于内燃机的点火系统一借助于该点火系统来实施按本发明的方法一具有旁路，该旁路用来维持借助于初级电压发生器产生的火花。所述旁路例如可以设计为升压斩波器。所述点火系统包括用来确定用于借助旁路来维持的点火火花的、改变了的能量需求的器件。换句话说，所述器件可以确定所述点火系统或者内燃机的运行状态变化，在对所述运行状态变化作出的响应中可以向火花塞供给改变了的电能或改变了的电功