点火系统和用于运行点火系统的方法

文档序号:9925054阅读:469来源:国知局
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,所述点火系统包括第一电压发生器(也是“初级电压发生器”)和高压斩波器。本发明尤其涉及避免运行期间无意的火花中断。
【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,向火花隙加载电能或者电压,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]虽然高的火花电流相对于燃烧室内的湍流更稳健,但是众所周知会导致火花塞电极强烈的腐蚀。而如果点火火花能量或火花电流未超过所定义的极限,则小的火花电流可能在燃烧室内的湍流情况下导致火花中断。前述的系统不能令人满意地充分利用点火系统内的稳定火花的潜力。

【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。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、用于运行点火系统的方法尤其适合于用汽油运行的内燃机,其中在射束控制的直接喷射的情况下以及在驱动机构的通过涡轮增压加载的高负荷-AGR情况下实现特别的优点。所述点火系统一利用该点火系统来执行根据本发明所述的方法一包括初级电压发生器和升压斩波器,其中所述升压斩波器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。通过所述升压斩波器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:确定用于借助于升压斩波器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,改变所述升压斩波器的接通时刻,即接通升压斩波器的时刻,以便按需求来对点火火花能量或点火火花电流和点火火花电压进行计量。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。另一方面,火花中断通过增大升压斩波器的输出功率来避免,方法是:在未超过火花电流的下限阈值时提前升压斩波器的接通时刻,并且朝“更早的”方向、尤其在点火时刻之前变更升压斩波器的暂态过程(Einschwingvorgang)。因为由升压斩波器产生的电压在接通之后在升压斩波器的多个运行周期内增大,所以在混合物燃烧时升压斩波器可以提供更高的电能。通过符合需求地选择升压斩波器的接通时刻而降低升压斩波器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。因此在设计根据本发明的点火系统时可以价格低廉地选择电气结构元件。在升压斩波器的电气的(控制)电路中,在根据改变的能量需求来调整升压斩波器的工作方式时也产生了更少的热量损失。总体而言,在(例如机动车(KFZ)或PKW的)车载电网的点火系统的要求苛刻的燃烧方法的情况下,本发明能够实现更小的能量吸收以及混合物的可靠的燃烧,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)。从属权利要求展示了本发明的优选的改进方案。
[0005]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。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开关电路、模拟的电路或者微控制器或者通过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。
[0006]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或者由电子控制器接收的信号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。作为所述电子控制器,例如可以使用马达控制器或者点火控制器,其测评电子装置确定并且提供用于对所述内燃机的运行进行控制的信号。测量值或者控制信号与各个参考值或者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。
[0007]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。除此之外,也可以由控制器预先给定所述接通时刻,方法是,考虑燃烧方法的要求。例如可以确定并考虑马达运行状态。针对这种马达运行状态的一个实例是部分负荷运行中的废气再循环,所述部分负荷运行会导致燃烧室内的混合物状态相对均匀。在这种部分负荷运行中不需要将升压斩波器置于初级电压发生器的切断时刻(点火时刻)之前。在高负荷运行中利用废气再循环的工作点中,值得推荐的是在升压斩波器的运行和初级电压发生器的切断时刻(点火时刻)之间重叠。在催化器应当被加热的运行状态中,重又不需要在升压斩波器的运行和初级电压发生器的切断时刻(点火时刻)之间重叠。在分层运行中重又在燃烧室内存在不均匀的混合物成分,其中在升压斩波器的运行和初级电压发生器的切断时刻之间重叠是有利的。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合适的、用于所述升压斩波器的接通时刻。所述接通时刻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在确定所述升压斩波器的接通时刻时加以运用。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。
[0008]进一步优选地,在所述点火系统的FPGA和/或ASIC的内部来确定所述特征参量。前面所提到的电子的结构元件例如布置在点火系统的内部,尤其是布置在每个用于对点火过程进行控制的火花塞的区域中。其中通过与火花塞的接触能够实现对点火过程和燃烧过程进行控制。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。
[0009]进一步优选地,在对用于成功点火的、点火系统的降低了的能量需求所作的响应中改变接通时刻。如果相对于所述初级电压发生器的切断的时刻来推迟所述升压斩波器的接通时
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