点火系统和用于运行点火系统的方法_2

文档序号:9925057阅读:来源:国知局
电源5通过第一开关30来向所述升压变压器的初级侧3供给电能。所述升压变压器2例如包括初级线圈8和次级线圈9。在所述线路的输入端上,换句话说也就是在用于连接电源5的接头上,设置了保险丝26。除此以外,为了使输入电压稳定而设置了与所述线路的输入端并联或者说与所述电源5并联的电容17。通过所述初级线圈8与所述次级线圈9的感应耦合来向所述升压变压器2的次级侧4供给电能,并且该次级侧具有从现有技术中已知的、用于进行接通火花抑制的二极管23,其中作为替代方案该二极管可以被所述二极管21所取代。在具有次级线圈9和二极管23的环路中,火花隙6电气接地14,点火电流i2应该通过所述火花隙将可燃的混合气点燃。升压斩波器7被设置在所述电源5与所述升压变压器2的次级侧4之间。所述升压斩波器7例如包括电感15、开关27、电容10和二极管16。在所述升压斩波器7中,设置了形式为具有初级侧15 j和次级侧15_2的变压器的电感15。所述电感15在此用作蓄能器,以便维持电流。所述变压器的初级侧15 j的和次级侧15_2的两个第一接头分别与所述电源5或保险丝26相连接。在此,所述初级侧15_1的第二接头通过所述开关27电气接地
14。所述变压器的次级侧15_2的第二接头在没有开关的情况下直接与所述二极管16相连接,所述二极管又通过节点与所述电容1的接头相连接。所述电容1的这个接头例如通过分流器19与所述次级线圈9相连接,并且所述电容10的另一个接头电气接地14。所述升压斩波器的输出功率通过所述二极管16上的节点来馈入到所述点火系统中并且供所述火花隙6所用。
[0018]所述二极管16朝所述电容10的方向可传导地定向。根据传输比例,通过所述处于初级侧15_1的分支中的开关27引起的开关过程也在所述次级侧15_2上起作用。但是因为电流和电压按照换算比例(IjbersetzungsverhSltnis)在所述变压器的其中一侧上比在其另一侧上更高或者更低,所以对于开关过程来说可以找到更为有利的、用于所述开关27的尺寸设计。例如可以实现更小的开关电压,由此可以更为容易并且成本更为低廉地进行所述开关27的尺寸设计。所述开关27通过操控机构24来控制,所述操控机构通过驱动器25与所述开关27相连接。在所述电容10与所述次级线圈9之间设置了作为电流测量器件或者电压测量器件的分流器19,该分流器的测量信号被输送给所述开关27。通过这种方式,所述开关27被设立用于对流经所述次级线圈9的电流强度i2的所定义的范围作出反应。为了保护所述电容1,以沿着闭锁方向与所述电容1并联的方式连接了齐纳二极管21。此外,所述操控机构24收到了控制信号Shss。通过该控制信号,可以接通和切断通过所述升压斩波器7将能量馈入到所述次级侧中的过程。在此,通过升压斩波器分别(bzw.)被引入到火花隙中的、例如关于频率和/或脉冲-暂停-比例的电参量的效率也可以通过合适的控制信号Shss来控制。此外,勾画出了开关信号32,借助于该开关信号可以通过所述驱动器25来操控所述开关27。在所述开关27闭合时,通过所述电源5来向所述电感15供给电流,该电流在所述开关27闭合时直接流入电气接地14中。在所述开关27断开时,所述电流通过所述电感15经由所述二极管16被传导到所述电容器10上。在对所述电容器10中的电流作出的响应中出现的电压与在所述升压变压器2的次级线圈9上减小的电压相加,由此所述火花隙6处的电弧得到支持。但是,在这种情况下,所述电容器10放电,从而通过闭合开关27可以将能量带到所述电感15的磁场中,以便在所述开关27重新断开时又将这种能量装载到所述电容器10上。可识别出:对在初级侧3中设置的开关30的操控31被保持得明显地比对于开关27来说的情况短。可选地,可以并联连接所述升压斩波器7的次级侧线圈9的、下面通过高压二极管33来象征性地表示的非线性的二极。该高压二极管33在次级侧跨接所述高压发生器2,由此在没有通过所述高压发生器2的次级线圈9来导送的情况下将通过所述高压斩波器7提供的能量直接导送给所述火花隙6。由此在所述次级线圈9上没有产生损失并且提高了效率。所述升压斩波器的工作方式与所述点火火花的存在或者提前熄灭的按本发明的相关性可以通过微型控制器42来实现,所述微型控制器被设计用于根据曲轴转角来确定熄灭的时刻。所述微型控制器42进一步被连接到存储器41上,可以从所述存储器中读出用于火花电流范围的极限以及为这些火花电流范围所分配的、用于所述控制信号的相应的工作方式的参考值(或者参数)。所述微型控制器42为了影响所述升压斩波器的工作方式而被设计用于向所述操控机构24供给根据火花电流来改动的控制信号Shss,所述驱动器25在对所述控制信号作出的响应中向开关27供给改变了的开关信号32。例如可以在出现火花中断的情况下借助于所述升压斩波器来提前中断能量产生。所述升压斩波器的工作方式的按本发明的改变可以以不同的方式并且出于不同的目的而进行。下面(在对完整性无要求的情况下)列举各种可选方案:
可选方案1:如果所述火花电流在特定的时间范围内未超过预定义的阈值,贝1J可以切断所述升压斩波器。
[0019]可选方案2:在不取决于曲轴转角的情况下,仅仅通过对与所述火花中断有相互关系的阈值的检测来改变所述升压斩波器的工作方式。
[0020]可选方案3:在不取决于曲轴转角的情况下,仅仅通过在考虑到与可预料的火花中断有相互关系的延迟时间的情况下对阈值进行检测这种方式来改变所述升压斩波器的工作方式。
[0021]图2示出了用于点火线圈电流izs的时间图a)、用于所属的升压斩波器电流iHSS的时间图b)、用于所述火花隙6上的输出侧的电压的时间图C)、用于在未使用(501)和使用(502)按本发明的升压斩波器7的情况下在图1中示出的点火系统的次级线圈电流12的时间图d)、用于所述开关30的开关信号31的时间图e)以及用于所述开关27的开关信号32的时间图f)。详细来讲:图表a)示出了初级线圈电流izs的较短且陡峭的上升,所述初级线圈电流出现在开关30处于传导状态中(“0N”,参见图表3e)的时间期间。随着所述开关30的切断,所述初级线圈电流izs也下降到O A。图表b)此外说明了按本发明的升压斩波器7的、通过对开关27的脉冲状的操控而产生的电流消耗。在实际中,作为开关频率,处于几十kHz范围内的时钟频率已经经受考验,用于一方面实现相应的电压并且另一方面实现可接受的效率。作为可能的范围极限,示范性地列举10000 Hz的、处于10 kHz与100 kHz的范围内的多个整数倍。为了调节被输出给所述火花隙的功率,在此建议对所述信号32的脉冲-暂停-比例进行尤其无级的调节,用于产生相应的输出信号。图表c)示出了在按本发明运行时在所述火花隙6上出现的电压的曲线34。图表d)示出了所述次级线圈电流i2的曲线。一旦所述初级线圈电流izs由于所述开关30的断开而变为O A并且由此在所述升压变压器中所储存的磁能以火花隙6上面的电弧的形式放电,就出现次级线圈电流i2,该次级线圈电流在没有升压斩波器(501)的情况下很快下降到O。与此相比,通过对所述开关27的脉冲状的操控(参见图表f,开关信号32),通过所述火花隙6驱送着基本上恒定的次级线圈电流i2(502),其中所述次级电流i2取决于所述火花隙6上的点火电压并且在这里为了简便起见以恒定的点火电压为出发点。只有在通过断开开关27而断开所述升压斩波器7之后,所述次级线圈电流i2现在才也下降至IJO A。从图表d)中能够看出,下降沿通过所述升压斩波器7的使用而被推迟。下述全部持续时间,在该全部持续时间期间使用升压斩波器,被标识为tHSS,并且下述持续时间,在该持续时间期间在初级侧将能量提供到所述升压变压器2中,被标识为U。可以可变地选择tHSS相对于ti的开始时刻。此外也可以在按本发明的升压斩波器7中进一步对由电源提供的电压
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