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DE102007034390B4 - Method for operating an ignition system for a spark-ignitable internal combustion engine of a motor vehicle and ignition system - Google Patents

Method for operating an ignition system for a spark-ignitable internal combustion engine of a motor vehicle and ignition system Download PDF

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DE102007034390B4
DE102007034390B4 DE102007034390.8A DE102007034390A DE102007034390B4 DE 102007034390 B4 DE102007034390 B4 DE 102007034390B4 DE 102007034390 A DE102007034390 A DE 102007034390A DE 102007034390 B4 DE102007034390 B4 DE 102007034390B4
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DE
Germany
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ignition
primary
current
primary current
spark
Prior art date
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German (de)
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Inventor
Dr. Bertsch Dietmar
Dr. Schaub Reiner
Dipl.-Ing. Schaupp Uwe
Dr.-Ing. Schmolla Wilfried
Dipl.-Ing. Winter Harald
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit:- einem Zündtransformator (10) mit einer Primärseite (12) und einer Sekundärseite (14), wobei an der Primärseite (12) eine Bordnetzspannung (V) des Kraftfahrzeugs anliegt;- einem Zündsteuergerät (16), mittels welchem ein Primärstrom (iprim) durch die Primärseite (12) des Zündtransformators (10) steuerbar ist;- einer Stromerfassungseinrichtung (20), welche mit dem Zündsteuergerät (16) gekoppelt ist und mittels welcher der Primärstrom (iprim) und ein Sekundärstrom (i) durch die Sekundärseite (14) erfassbar und an das Zündsteuergerät (16) übermittelbar sind; und- einer Zündkerze (22), welche zum Erzeugen von Zündfunken (24) mit der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) gekoppelt ist, folgende Schritte umfassend:a) Aufbauen des Primärstroms (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) mittels des Zündsteuergeräts (16), bis ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert (i) erreicht wird;b) Abschalten des Primärstroms (iprim) zum Erzeugen eines Sekundärstroms (i) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10);c) Warten für eine Zeitdauer (t), bis ein einstellbarer Sekundärstromminimalwert (i) an der Sekundärseite (14) unterschritten wird;d) Aufbauen des Primärstroms (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) mittels des Zündsteuergeräts (16), bis ein einstellbarer zweiter Primärstrommaximalwert (i) erreicht wird; unde) Abschalten des Primärstroms (iprim) mittels des Zündsteuergeräts (16) zum Erzeugen des Sekundärstroms (i) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) .Method for operating an ignition system for a spark ignition internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: - an ignition transformer (10) having a primary side (12) and a secondary side (14), wherein a vehicle electrical system voltage (V) is applied to the primary side (12); an ignition control device (16), by means of which a primary current (iprim) through the primary side (12) of the ignition transformer (10) is controllable, - a current detection device (20) which is coupled to the ignition controller (16) and by means of which the primary current (iprim ) and a secondary current (i) can be detected by the secondary side (14) and transmitted to the ignition control device (16); and - a spark plug (22) coupled to the secondary side (14) of the ignition transformer (10) for generating spark (24), comprising the steps of: a) establishing the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) by means of the ignition controller (16) until an adjustable first primary current maximum value (i) is reached; b) switching off the primary current (iprim) to produce a secondary current (i) at the secondary side (14) of the ignition transformer (10); Waiting for a period of time (t) until an adjustable secondary current minimum value (i) at the secondary side (14) is undershot; d) establishing the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) by means of the ignition controller (16), until an adjustable second primary current maximum value (i) is reached; unde) switching off the primary current (iprim) by means of the ignition control device (16) for generating the secondary current (i) on the secondary side (14) of the ignition transformer (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sowie ein Zündsystem für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for operating an ignition system for a spark-ignition internal combustion engine of a motor vehicle and to an ignition system for a spark-ignition internal combustion engine of a motor vehicle.

Ein derartiges Verfahren sowie ein derartiges Zündsystem sind dabei beispielsweise bereits aus der DE 101 21 993 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Zündsystem ist dabei als sogenanntes Hybridzündsystem ausgebildet und umfasst einen Zündtransformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, wobei an der Primärseite eine 14V oder 42V Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs anliegt. Nach einem Steuersignal eines Motorsteuergeräts wird ein Zündsteuergerät aktiviert und baut einen Primärstrom an der Primärseite des Zündtransformators auf. Nach dem Erreichen eines Primärstrommaximalwertes wird die Primärseite für eine vorbestimmte Zeitspanne abgeschaltet, wodurch sich in der Sekundärseite des Zündtransformators eine Hochspannung aufbaut. Die Hochspannung entlädt sich über einen Zündfunken an der mit der Sekundärseite gekoppelten Zündkerze, wodurch ein in einem zugeordneten Zylinder des Verbrennungsmotors befindliches Kraftstoffgemisch entzündet wird. Nach dem Funkendurchbruch wird dieser Vorgang in Abhängigkeit des Steuersignals des Motorsteuergeräts gegebenenfalls mehrfach zeitgesteuert mit ausgewählten Zeitintervallen wiederholt, um eine möglichst vollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs zu erzielen.Such a method and such an ignition system are, for example, already from the DE 101 21 993 A1 to be known as known. The ignition system is designed as a so-called hybrid ignition system and includes an ignition transformer having a primary side and a secondary side, wherein on the primary side a 14V or 42V vehicle electrical system voltage of the motor vehicle is applied. After a control signal of an engine control unit, an ignition controller is activated and builds up a primary current to the primary side of the ignition transformer. After reaching a primary current maximum value, the primary side is switched off for a predetermined period of time, whereby a high voltage builds up in the secondary side of the ignition transformer. The high voltage discharges via a spark at the spark plug coupled to the secondary side, thereby igniting a mixed fuel in an associated cylinder of the internal combustion engine. After the radio breakthrough, this process is repeated as required in response to the control signal of the engine control unit several time-controlled at selected time intervals in order to achieve the most complete combustion of the fuel mixture.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2007 000 052 A1 eine Zündanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Zündkerze.Furthermore, the DE 10 2007 000 052 A1 an ignition system for an internal combustion engine, with a spark plug.

Der US 2004/0040535 A1 ist ein Zündungssteuergerät als bekannt zu entnehmen.The US 2004/0040535 A1 is to take a Zündsteuersteuergerät as known.

Darüber hinaus offenbart die US 2003/0164164 A1 ein Verfahren zum Betreiben mehrerer Zündspulen in einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern.In addition, the reveals US 2003/0164164 A1 a method of operating multiple ignition coils in a multi-cylinder internal combustion engine.

Aus der DE 198 41 483 A1 ist ein Zündsteuersystem für einen Motor bekannt.From the DE 198 41 483 A1 For example, an ignition control system for an engine is known.

Des Weiteren offenbart die US 6 283 104 B1 ein Zündsystem für einen Verbrennungsmotor.Furthermore, the US 6,283,104 B1 an ignition system for an internal combustion engine.

Ferner offenbart die JP S57-28 871 A eine Zündeinrichtung für einen Verbrennungsmotor.Further, the JP S57-28 871A an ignition device for an internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sowie ein Zündsystem zu schaffen, welche ein zuverlässigeres Entzünden eines Kraftstoffgemischs und damit ein sichereres Entzündungsverhalten des Verbrennungsmotors über einen größeren Applikationsbereich ermöglichen.The object of the present invention is to provide a method for operating an ignition system for a spark ignition internal combustion engine of a motor vehicle and an ignition system, which enable a more reliable ignition of a fuel mixture and thus a safer ignition behavior of the internal combustion engine over a wider range of applications.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Zündsystem gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens - soweit anwendbar - als vorteilhafte Ausgestaltungen des Zündsystems und umgekehrt anzusehen sind.The object is achieved by a method for operating an ignition system according to claim 1 and by an ignition system according to claim 12. Advantageous developments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the method - if applicable - are to be regarded as advantageous embodiments of the ignition system and vice versa.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem Zündtransformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, wobei an der Primärseite eine Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs anliegt, mit einem Zündsteuergerät, mittels welchem ein Primärstrom durch die Primärseite des Zündtransformators steuerbar ist, mit einer Stromerfassungseinrichtung, welche mit dem Zündsteuergerät gekoppelt ist und mittels welcher der Primärstrom und ein Sekundärstrom durch die Sekundärseite erfassbar und an das Zündsteuergerät übermittelbar sind und mit einer Zündkerze, welche zum Erzeugen von Zündfunken mit der Sekundärseite des Zündtransformators gekoppelt ist, umfasst dabei die Schritte a) Aufbauen des Primärstroms an der Primärseite des Zündtransformators mittels des Zündsteuergeräts, bis ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert erreicht wird, b) Abschalten des Primärstroms zum Erzeugen eines Sekundärstroms an der Sekundärseite des Zündtransformators, c) Warten für eine Zeitdauer, bis ein einstellbarer Sekundärstromminimalwert an der Sekundärseite unterschritten wird, d) Aufbauen des Primärstroms an der Primärseite des Zündtransformators mittels des Zündsteuergeräts, bis ein einstellbarer zweiter Primärstrommaximalwert erreicht wird und e) Abschalten des Primärstroms mittels des Zündsteuergeräts zum Erzeugen des Sekundärstroms an der Sekundärseite des Zündtransformators. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht mit anderen Worten im Gegensatz zum Stand der Technik eine gezielte Einstellung eines Energiegehalts der in den Schritten b) und e) erzeugten Zündfunken des multifunkenfähigen Zündsystems, wodurch ein zuverlässigeres Entzünden eines fremdzündbaren Kraftstoffgemischs und damit ein aussetzerfreier Betrieb des Verbrennungsmotors über einen größeren Applikationsbereich gewährleistet wird. Die Zuverlässigkeit der Entzündung wird auch dadurch gesteigert, dass im Falle eines ungewollten Erlöschens des ersten Zündfunkens - beispielsweise aufgrund von Zündkerzenbenetzung, zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten oder dergleichen - ein weiterer Zündfunke mit einstellbarem Energiegehalt erzeugt und somit die Entzündungswahrscheinlichkeit des Kraftstoffgemischs signifikant erhöht wird. Durch die Verbesserung des Entzündungsverhaltens wird gleichzeitig ein entsprechender Verbrauchsvorteil sowie eine Verbesserung des Emissionsverhaltens, insbesondere der HC- und der NOx-Rohemissionen, des Verbrennungsmotors erzielt.The inventive method for operating an ignition system for a spark ignition internal combustion engine of a motor vehicle, with an ignition transformer having a primary side and a secondary side, wherein on the primary side is a vehicle electrical system voltage of the motor vehicle, with an ignition controller, by means of which a primary current through the primary side of the ignition transformer is controllable with a current detection device, which is coupled to the ignition controller and by means of which the primary current and a secondary current can be detected by the secondary side and can be transmitted to the ignition controller and with a spark plug, which is coupled to generate spark with the secondary side of the ignition transformer, thereby comprising the steps a) establishing the primary current on the primary side of the ignition transformer by means of the Zündsteuergeräts until an adjustable first primary current maximum value is reached, b) switching off the primary current to C) waiting for a time until an adjustable secondary current minimum value at the secondary side is undershot; d) establishing the primary current at the primary side of the ignition transformer by means of the ignition controller until an adjustable second primary current maximum value is reached; Switching off the primary current by means of the ignition controller for generating the secondary current on the secondary side of the ignition transformer. In contrast to the prior art, the method according to the invention enables a targeted setting of an energy content of the ignition spark of the multi-spark ignition system generated in steps b) and e), whereby a more reliable igniting of a fuel-ignitable fuel mixture and thus a misfire-free operation of the internal combustion engine over a larger one Application area is ensured. The reliability of the ignition is also increased by the fact that in the case of an unwanted extinction of the first spark - for example due to spark plug wetting, too high flow velocities or the like - a generates more spark with adjustable energy content and thus the probability of ignition of the fuel mixture is significantly increased. By improving the ignition behavior, a corresponding consumption advantage as well as an improvement of the emission behavior, in particular of the HC and the NO x raw emissions, of the internal combustion engine are achieved at the same time.

Eine weitere Verbesserung des Entzündungsverhaltens ist dadurch gegeben, dass zumindest die Schritte c) bis e) mehrfach durchgeführt werden. Dies ermöglicht neben der bereits genannten Anpassbarkeit des Energieinhaltes der Zündfunken eine zusätzliche Erhöhung ihrer Anzahl, wodurch ein besonders zuverlässiges Entzünden des Kraftstoffgemischs und somit ein aussetzerfreier Betrieb des Verbrennungsmotors über einen besonders weiten Betriebsbereich gewährleistet ist. Durch geeignetes Einstellen des ersten und/oder des zweiten Primärstrommaximalwertes bzw. des Sekundärstromminimalwertes kann zudem die zeitliche Abfolge der Zündfunken optimal eingestellt werden.A further improvement of the ignition behavior is given by the fact that at least steps c) to e) are performed several times. This allows in addition to the already mentioned adaptability of the energy content of the spark an additional increase in their number, whereby a particularly reliable ignition of the fuel mixture and thus a misfire-free operation of the internal combustion engine is ensured over a particularly wide operating range. By suitably setting the first and / or the second primary current maximum value or the secondary minimum current value, the time sequence of the ignition sparks can also be set optimally.

Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass die Schritte a) bis e) unter Berücksichtigung eines Steuersignals eines zugeordneten Motorsteuergeräts durchgeführt werden. Durch die Berücksichtigung eines derartigen Steuersignals kann dem mit dem Motorsteuergerät gekoppelten Zündsystem ein optimales Zeitfenster zum Durchführen des Verfahrens und somit zum Entzündung des Kraftstoffgemisches vorgegeben werden. Weiterhin können für die Entzündung wichtige Parameterwerte wie beispielsweise die momentane Drehzahl bzw. Motorlast des Verbrennungsmotors, eine Winkelstellung einer Kurbel- oder Nockenwelle, Funktionsgrößen einer Klopfregelung oder einer Abgasreinigungsfunktion berücksichtigt und beispielsweise der erste bzw. der zweite Primärstrommaximalwert und/oder der Sekundärstromminimalwert entsprechend eingestellt werden. Die Einstellung kann beispielsweise mit Hilfe eines vorbestimmten Kennfeldes vorgenommen werden.It has also been found to be advantageous that the steps a) to e) are carried out taking into account a control signal of an associated engine control unit. By considering such a control signal, the ignition system coupled to the engine control unit can be given an optimum time window for carrying out the method and thus for igniting the fuel mixture. Furthermore, important parameter values for the ignition, such as the instantaneous engine speed or engine load, an angular position of a crankshaft or camshaft, functional parameters of a knock control or an exhaust gas purification function can be taken into account and, for example, the first or second primary current maximum value and / or the secondary minimum current value can be set accordingly , The setting can be made for example by means of a predetermined map.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Primärstrommaximalwert in einem Bereich zwischen 8 A und 35 A, bevorzugt zwischen 15 A und 21 A, insbesondere 19 A, und/oder bevorzugt zwischen 25 A und 35 A, eingestellt wird. Durch Einstellung des ersten Primärstrommaximalwerts innerhalb des genannten Bereichs wird eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Entzündung des Kraftstoffgemischs durch den ausgelösten Zündfunken gewährleistet. Dabei kann der erste Primärstrommaximalwert in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebszustands des Verbrennungsmotors in einem Bereich zwischen 15 A und 21 A, insbesondere 19 A, eingestellt werden, um einen möglichst hohen Energieeintrag durch den Zündfunken sicherzustellen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der erste Primärstrommaximalwert in einem bevorzugten Bereich zwischen 25 A und 35 A eingestellt wird.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first primary current maximum value in a range between 8 A and 35 A, preferably between 15 A and 21 A, in particular 19 A, and / or preferably between 25 A and 35 A, is set. By setting the first primary current maximum value within said range, a particularly high reliability of the ignition of the fuel mixture is ensured by the triggered spark. In this case, the first primary current maximum value as a function of the respective operating state of the internal combustion engine in a range between 15 A and 21 A, in particular 19 A, be set to ensure the highest possible energy input by the spark. Alternatively, it can also be provided that the first primary current maximum value is set in a preferred range between 25 A and 35 A.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Primärstrommaximalwert in einem Bereich bis zu 30% über oder bis zu 30% unter, und insbesondere gleich, dem ersten Primärstrommaximalwert eingestellt wird. Dies ermöglicht es, den zweiten Primärstrommaximalwert in Abhängigkeit der durch den ersten Zündfunken ausgelösten Entzündung des Kraftstoffgemischs einzustellen. So kann der zweite Primärstrommaximalwert beispielsweise in einem Bereich bis zu 30% über dem ersten Primärstrommaximalwert eingestellt werden, falls das Kraftstoffgemisch nicht oder nicht ausreichend entzündet wurde, um eine zuverlässige Entzündung des Kraftstoffgemischs zu erzielen. Andererseits kann der zweite Primärstrommaximalwert beispielsweise in einem Bereich bis zu 30% unter dem ersten Primärstrommaximalwert eingestellt werden, falls das Kraftstoffgemisch durch den vorherigen Zündfunken entzündet wurde und sich im Bereich der Zündkerze bereits ein Ionenkanal ausgebildet hat. Zusätzlich wird dadurch eine Verkürzung der zum Aufbauen des Primärstroms gemäß Schritt d) benötigen Nachladezeit ermöglicht. Im einfachsten Fall werden erster und zweiter Primärstrommaximalwert gleich eingestellt.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the second primary current maximum value in a range up to 30% above or up to 30% below, and in particular equal, the first primary current maximum value is set. This makes it possible to set the second primary current maximum value as a function of the ignition of the fuel mixture triggered by the first spark. Thus, for example, the second primary current maximum value can be set in a range up to 30% above the first primary current maximum value, if the fuel mixture was not ignited or ignited sufficiently to achieve a reliable ignition of the fuel mixture. On the other hand, if the fuel mixture has been ignited by the previous spark and an ion channel has already formed in the region of the spark plug, the second primary current maximum value may for example be set in a range up to 30% below the first primary current maximum value. In addition, a shortening of the recharging time required for building up the primary current according to step d) is thereby made possible. In the simplest case, the first and second primary current maximum values are set equal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sekundärstromminimalwert in einem Bereich zwischen 10% und 90%, insbesondere 80%, eines mit dem ersten und/oder dem zweiten Primärstrommaximalwert korrespondierenden Wertes des Sekundärstroms eingestellt wird. Da der Sekundärstrom, welcher u.a. vom Übersetzungsverhältnis des Zündtransformators abhängt, sowohl Einfluss auf die Zeitdauer gemäß Schritt c), innerhalb welcher der Zündfunken brennt, als auch auf die zum Aufbauen des Primärstroms gemäß Schritt d) erforderliche Nachladezeit besitzt, kann der Sekundärstromminimalwert somit optimal in Abhängigkeit der jeweiligen Anforderungen eingestellt werden. Dabei hat es sich insbesondere als vorteilhaft gezeigt, dass der Sekundärstromminimalwert auf etwa 80% (±2%) des mit dem ersten und/oder dem zweiten Primärstrommaximalwert korrespondierenden Wertes des Sekundärstroms eingestellt wird, um ein Optimum zwischen der Zeitdauer gemäß Schritt c) und der zum Aufbauen des Primärstroms gemäß Schritt d) erforderlichen Nachladezeit zu erzielen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the secondary current minimum value is set in a range between 10% and 90%, in particular 80%, of a value of the secondary current corresponding to the first and / or the second primary current maximum value. Since the secondary current, which u.a. From the transmission ratio of the ignition transformer depends both on the time duration in step c), within which the spark is burning, as well as on the to build up the primary current according to step d) required Nachladezeit, the secondary current minimum value can thus be set optimally depending on the respective requirements , In this case, it has proven particularly advantageous for the secondary current minimum value to be set to approximately 80% (± 2%) of the value of the secondary current corresponding to the first and / or the second primary current maximum value in order to achieve an optimum between the time duration according to step c) and the to achieve the recharging time necessary to build up the primary current according to step d).

Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, dass ein Wert des Sekundärstroms in einem Bereich zwischen 50 mA und 150 mA, insbesondere zwischen 80mA und 100 mA, eingestellt wird. Innerhalb dieses Bereichs wird sowohl ein ausreichender Energieeintrag durch die erzeugten Zündfunken als auch eine ausreichend lange Brenndauer der Zündfunken sichergestellt.It has been found in a further embodiment of the invention to be advantageous that a value of the secondary current in a range between 50 mA and 150 mA, in particular between 80mA and 100 mA, is set. Within this area Both a sufficient energy input is ensured by the sparks produced and a sufficiently long burning time of the sparks.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Schritt c) für eine Zeitdauer in einem Bereich zwischen 150 µs und 750 µs, vorzugsweise 200 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder 550 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder 700 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, gewartet wird. Innerhalb dieses Bereichs wird eine besonders zuverlässige Entzündung des Kraftstoffgemischs über alle Applikationsbereiche des Verbrennungsmotors sichergestellt. Die Zeitdauer kann dabei in Abhängigkeit der Eigenschaften des Zündtransformators, der jeweiligen Bordnetzspannung, der gewünschten Anzahl an Zündfunken etc. durch geeignetes Einstellen des ersten bzw. des zweiten Primärstrommaximalwertes eingestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention provides that in step c) for a period of time in a range between 150 microseconds and 750 microseconds, preferably 200 microseconds ± 20%, in particular ± 10%, and / or 550 microseconds ± 20%, in particular ± 10%, and / or 700 μs ± 20%, in particular ± 10%, is maintained. Within this range, a particularly reliable ignition of the fuel mixture over all application areas of the internal combustion engine is ensured. The time duration can be adjusted depending on the properties of the ignition transformer, the respective vehicle electrical system voltage, the desired number of sparks, etc. by suitably setting the first or the second primary current maximum value.

Da der durch Schritt b) bzw. e) erzeugte Zündfunke während des erneuten Aufbauens des Primärstroms gemäß Schritt d) ohne Unterstützung durch den Zündtransformator brennen muss, hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass der Primärstrom an der Primärseite des Zündtransformators gemäß Schritt d) in einem zeitlichen Bereich zwischen 80 µs und 400 µs, vorzugsweise innerhalb von 100 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder innerhalb von 220 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder innerhalb von 350 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, aufgebaut wird. Dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit, das Verfahren unter Berücksichtigung des jeweiligen Betriebszustands des Verbrennungsmotors optimal einzusetzen.Since the spark generated by step b) or e) must burn during the rebuilding of the primary current according to step d) without assistance by the ignition transformer, it has also been found to be advantageous that the primary current at the primary side of the ignition transformer according to step d) in a time range between 80 μs and 400 μs, preferably within 100 μs ± 20%, in particular ± 10%, and / or within 220 μs ± 20%, in particular ± 10%, and / or within 350 μs ± 20 %, in particular ± 10%. This results in a further possibility to optimally use the method taking into account the respective operating state of the internal combustion engine.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass zumindest die Schritte b) bis e) so oft durchgeführt werden, dass sich eine Brenndauer der gemäß Schritt b) bis Schritt e) erzeugten Zündfunken von bis zu 5 ms, und vorzugsweise zwischen 1,0 ms und 3,0 ms, ergibt. In Abhängigkeit der Eigenschaften des Zündsystems, der Bordnetzspannung, des fremdzuzündenden Kraftstoffgemischs etc. kann durch entsprechende Anpassung des Energieinhaltes, der Anzahl und des zeitlichen Abstands der erzeugten Zündfunken eine energiebedarfsoptimierte und zuverlässige Entzündung innerhalb des gesamten Applikationsbereichs des Verbrennungsmotors sichergestellt werden.Furthermore, it has proven to be advantageous that at least steps b) to e) are carried out so often that a burning time of the spark generated according to step b) to step e) of up to 5 ms, and preferably between 1.0 ms and 3.0 ms. Depending on the properties of the ignition system, the vehicle electrical system voltage, the externally ignited fuel mixture, etc., an energy-demand-optimized and reliable ignition within the entire application range of the internal combustion engine can be ensured by appropriate adaptation of the energy content, the number and the time interval of the spark generated.

Dabei kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Brenndauer der Zündfunken unter Berücksichtigung eines Steuersignals eines zugeordneten Entflammungsdetektors des Verbrennungsmotors überprüft wird. Eine derartige Entflammungserkennung ermöglicht eine einfache Kontrolle des Zündvorgangs und erlaubt eine gezielte Regelung der Durchführung des Verfahrens.It can be provided in a further embodiment that the burning time of the spark is checked taking into account a control signal of an associated ignition detector of the internal combustion engine. Such ignition detection allows easy control of the ignition process and allows targeted control of the implementation of the method.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Zündsystem für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem Zündtransformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite, wobei an die Primärseite eine Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs anlegbar ist, mit einem Zündsteuergerät, mittels welchem ein Primärstrom durch die Primärseite des Zündtransformators steuerbar ist, mit einer Stromerfassungseinrichtung, welche mit dem Zündsteuergerät gekoppelt ist und mittels welcher der Primärstrom und ein Sekundärstrom durch die Sekundärseite erfassbar und an das Zündsteuergerät übermittelbar sind und mit einer Zündkerze, welche zum Erzeugen von Zündfunken mit der Sekundärseite des Zündtransformators gekoppelt ist, wobei das Zündsteuergerät ausgelegt ist, den Primärstrom an der Primärseite des Zündtransformators aufzubauen, bis ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert erreicht wird, den Primärstrom abzuschalten, um einen Sekundärstrom an der Sekundärseite des Zündtransformators zu erzeugen, für eine Zeitdauer zu warten, bis ein einstellbarer Sekundärstromminimalwert an der Sekundärseite unterschritten wird, den Primärstrom an der Primärseite des Zündtransformators aufzubauen, bis ein einstellbarer zweiter Primärstrommaximalwert erreicht wird und den Primärstrom zum Erzeugen des Sekundärstroms an der Sekundärseite des Zündtransformators abzuschalten. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß ein multifunkenfähiges Zündsystem vorgesehen, welches eine gezielte Steuerung des Energiegehalts der zu erzeugenden Zündfunken und damit eine zuverlässigere Entzündung eines fremdzündbaren Kraftstoffgemischs innerhalb einer zugeordneten Brennkammer des Verbrennungsmotors ermöglicht. Weitere Vorteile des Zündsystems sind den vorhergehenden Vorteilsbeschreibungen zu entnehmen.Another aspect of the invention relates to an ignition system for an externally ignitable internal combustion engine of a motor vehicle, with an ignition transformer having a primary side and a secondary side, to the primary side of a vehicle electrical system voltage of the motor vehicle can be applied, with an ignition controller, by means of which a primary current through the primary side of the ignition transformer controllable is, with a current detection device which is coupled to the ignition controller and by means of which the primary current and a secondary current through the secondary side detectable and can be transmitted to the ignition controller and with a spark plug, which is coupled to generate sparks to the secondary side of the ignition transformer, wherein the Ignition controller is designed to build the primary current to the primary side of the ignition transformer until an adjustable first primary current maximum value is reached to turn off the primary current to a secondary current to generate on the secondary side of the ignition transformer to wait for a period until an adjustable secondary current minimum value at the secondary side is exceeded to build up the primary current at the primary side of the ignition transformer until an adjustable second primary current maximum value is reached and the primary current for generating the secondary current at the secondary side of the ignition transformer. In other words, a multi-spark ignition system is provided according to the invention, which allows a targeted control of the energy content of the spark to be generated and thus a more reliable ignition of a frust ignitable fuel mixture within an associated combustion chamber of the internal combustion engine. Further advantages of the ignition system can be found in the previous advantage descriptions.

Eine besonders zuverlässige Entzündung des Kraftstoffgemisches ist dadurch gegeben, dass das Zündsteuergerät mit einem Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors koppelbar ist und ausgelegt ist, den Primärstrom in Abhängigkeit eines Steuersignals des Motorsteuergeräts aufzubauen und/oder abzuschalten. Durch Kopplung des Zündsteuergeräts mit dem Motorsteuergerät ist es möglich, alle für den Betrieb des Verbrennungsmotors relevanten Parameter zu berücksichtigen und das Zündsystem in Abhängigkeit eines diese Parameter charakterisierenden Steuersignals entsprechend zu betreiben. Dabei kann natürlich auch vorgesehen sein, dass das Zündsteuergerät als Teil des Motorsteuergeräts ausgebildet ist.A particularly reliable ignition of the fuel mixture is given by the fact that the ignition control unit can be coupled to an engine control unit of the internal combustion engine and is designed to build up and / or turn off the primary current in response to a control signal of the engine control unit. By coupling the Zündsteuergeräts with the engine control unit, it is possible to take into account all relevant for the operation of the engine parameters and operate the ignition system in response to a characterizing this parameter control signal accordingly. Of course, it may also be provided that the ignition control device is designed as part of the engine control unit.

Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass das Zündsteuergerät zum Ermitteln einer Brenndauer eines Zündfunkens mit einem Entflammungsdetektor des Verbrennungsmotors koppelbar ist. Dies erlaubt eine unmittelbare Rückmeldung über den Verlauf des Verbrennungsprozesses und ermöglicht eine sofortige Anpassung der verschiedenen Betriebsparameterwerte des Zündsystems an die momentane Situation.It has also been found to be advantageous that the ignition control device for determining a burning time of a spark with a fire detector of the engine is coupled. This allows immediate feedback on the progress of the combustion process and allows for immediate adaptation of the various Operating parameter values of the ignition system to the current situation.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat es sich schließlich als vorteilhaft gezeigt, dass das Zündsystem in einen insbesondere strahlgeführten Verbrennungsmotor eingebaut ist. Da besonders beim Schichtladebetrieb eines strahlgeführten Ottomotors mit Direkteinspritzung hohe Anforderungen an das Zündsystem gestellt sind, um eine zuverlässige Entzündung des häufig stark inhomogenen Kraftstoffgemischs sicherstellen zu können, wird durch den Einbau des erfindungsgemäßen Zündsystems in einen derartigen Verbrennungsmotor eine besonders hohe Robustheit des Verbrennungsprozesses sichergestellt, die Verbrennung optimiert und die HC- und NOx-Rohemissionen des Verbrennungsmotors gesenkt. Grundsätzlich kann das Zündsystem jedoch in alle Verbrennungsmotoren - beispielsweise Hubkolben- oder Wankelmotoren - eingebaut werden, in welchen fremdzündbare Kraftstoffe bzw. Kraftstoffgemische - beispielsweise Benzin, Erdgas, Ethanol, Wasserstoff oder Kombinationen davon -entzündet und verbrannt werden sollen.In a further embodiment of the invention, it finally has proven to be advantageous that the ignition system is installed in a particular jet-guided internal combustion engine. Since high demands are placed on the ignition system particularly in the stratified charge mode of a jet-guided gasoline engine with direct injection to ensure reliable ignition of the often highly inhomogeneous fuel mixture, the installation of the ignition system according to the invention in such an internal combustion engine ensures a particularly high robustness of the combustion process Combustion optimized and reduced HC and NOx raw emissions of the internal combustion engine. In principle, however, the ignition system can be installed in all internal combustion engines, for example reciprocating or rotary engines, in which ignitable fuels or fuel mixtures, for example gasoline, natural gas, ethanol, hydrogen or combinations thereof, are to be ignited and burnt.

Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass das Zündsteuergerät ausgelegt ist, den ersten und/oder den zweiten Primärstrommaximalwert und/oder den Sekundärstromminimalwert in Abhängigkeit einer vorgegebenen Brenndauer eines Zündfunkens und/oder einer vorgegebenen Schließzeit und/oder einer vorgegebenen Anzahl an Zündfunken einzustellen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Einstellung der Anzahl bzw. des Energiegehalts der zu erzeugenden Zündfunken.It has also been shown to be advantageous that the ignition controller is designed to set the first and / or the second primary current maximum value and / or the secondary current minimum value as a function of a predetermined burning time of a spark and / or a predetermined closing time and / or a predetermined number of sparks , This allows a particularly simple adjustment of the number or the energy content of the spark to be generated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Zündsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein schematisches Diagramm zeitlicher Stromverläufe beim Betreiben des in 1 gezeigten Zündsystems;
  • 3 ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4 ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
  • 5 ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:
  • 1 a schematic representation of an ignition system according to an embodiment;
  • 2 a schematic diagram of temporal current waveforms in operating the in 1 shown ignition system;
  • 3 a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a first embodiment;
  • 4 a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a second embodiment; and
  • 5 a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a third embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Zündsystems, welches in einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor (nicht abgebildet) eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise als strahlgeführter Direkteinspritzungs-Ottomotor ausgebildet sein, wobei grundsätzlich alle fremdgezündeten Motortypen mittels des Zündsystems betreibbar sind. Das Zündsystem umfasst dabei einen an sich bekannten Zündtransformator 10 mit einer Primärseite 12 und einer Sekundärseite 14, wobei an die Primärseite 12 eine Bordnetzspannung V eines Kraftfahrzeugs (nicht abgebildet) angelegt ist. Die Primärseite 12 kann dazu beispielsweise über das Zündungsplus (Klemme 15) mit einer Fahrzeugbatterie gekoppelt sein. Das Zündsystem umfasst weiterhin ein Zündsteuergerät 16, mittels welchem über ein zugeordnetes elektrisches Steuerelement 18 ein Primärstrom iprim durch die Primärseite 12 des Zündtransformators 10 steuerbar ist. Das Zündsteuergerät 16 ist mit einer Stromerfassungseinrichtung 20 gekoppelt, mittels welcher der Primärstrom iprim durch die Primärseite 12 und ein Sekundärstrom isek durch die Sekundärseite 14 abgegriffen und an das Zündsteuergerät 16 übermittelt werden. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Zündsteuergerät 16 und die Stromerfassungseinrichtung 20 einteilig ausgebildet sind. Die Sekundärseite 14 schließlich ist ihrerseits über eine Einschaltfunkenunterdrückungsdiode 21 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerze 22 zum Erzeugen von Zündfunken 24 gekoppelt. Die elektrischen Widerstände R1 , R2 der Stromerfassungseinrichtung 20 sowie die Zündkerze 22 sind mit einem Bezugspotential VBez , beispielsweise der Masse des Kraftfahrzeugs, verbunden. Das Zündsteuergerät 16 ist zum Empfangen von Steuersignalen S (s. 2) mit einem Motorsteuergerät 26 des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Das gezeigte Zündsystem kann sehr kompakt ausgebildet und beispielsweise in eine Zündspule integriert werden. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an ignition system, which is installed in an externally ignitable internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle. The internal combustion engine can be designed, for example, as a jet-guided direct injection gasoline engine, with basically all spark-ignited engine types being operable by means of the ignition system. The ignition system comprises a known ignition transformer 10 with a primary page 12 and a secondary side 14 , being to the primary side 12 a vehicle electrical system voltage V a motor vehicle (not shown) is created. The primary side 12 can do this, for example, via the ignition plus (terminal 15 ) be coupled to a vehicle battery. The ignition system further includes an ignition controller 16 , by means of which an associated electrical control element 18 a primary stream i prime through the primary side 12 of the ignition transformer 10 is controllable. The ignition controller 16 is with a current detection device 20 coupled, by means of which the primary current i prime through the primary side 12 and a secondary current i sec through the secondary side 14 tapped and to the ignition controller 16 be transmitted. It can also be provided that the ignition controller 16 and the current detection device 20 are formed in one piece. The secondary side 14 Finally, in turn, there is a turn-on spark suppression diode 21 with a known from the prior art spark plug 22 for generating sparks 24 coupled. The electrical resistances R 1 . R 2 the current detection device 20 as well as the spark plug 22 are with a reference potential V ref , For example, the mass of the motor vehicle connected. The ignition controller 16 is for receiving control signals S (S. 2 ) with an engine control unit 26 coupled the motor vehicle. The ignition system shown can be made very compact and integrated, for example, in an ignition coil.

Das Verfahren zum Betreiben des in 1 gezeigten Zündsystems wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. 2 zeigt dazu ein schematisches Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Primärstroms iprim und des Sekundärstroms isek beim Betreiben des Zündsystems. Unter Berücksichtigung des vom Motorsteuergerät 26 gesendeten Steuersignals S, welches ein Zeitfenster vorgibt, innerhalb welchem der Zündfunke 24 brennen und eine Entzündung des Kraftstoffgemischs auslösen soll, schaltet das Zündsteuergerät 16 zum Zeitpunkt to das Steuerelement 18 ein, wodurch an der Primärseite 12 des Zündtransformators 10 der Primärstrom iprim aufgebaut wird. Mittels der Stromerfassungseinrichtung 20 wird der Primärstrom iprim erfasst und an das Zündsteuergerät 16 übermittelt. Die zum Aufladen benötigte Schließzeit tsz entspricht definitionsgemäß einer Division des sog. Schließwinkels durch die momentane Drehzahl des Verbrennungsmotors.The method of operating the in 1 shown ignition system will be explained in more detail with reference to the following embodiments. 2 shows a schematic diagram of the time course of the primary current i prime and the secondary current i sec when operating the ignition system. In consideration of the engine control unit 26 sent control signal S, which specifies a time window within which the spark 24 burn and initiate ignition of the fuel mixture, the ignition controller switches 16 at the moment to the control 18 a, which is on the primary side 12 of the ignition transformer 10 the primary stream i prime is built. By means of the current detection device 20 becomes the primary stream i prime recorded and to the ignition controller 16 transmitted. The closing time required for charging t sz By definition corresponds to a division of the so-called. Closing angle by the current speed of the engine.

Sobald ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert imaxp1 erreicht wird, wird durch Ausschalten des Steuerelements 18 mittels des Zündsteuergeräts 16 der Primärstrom iprim abgeschaltet, wodurch sich durch Selbstinduktion auf der Sekundärseite 14 eine Hochspannung an in 1 gezeigten Elektroden 23a, b der Zündkerze 22 aufbaut und einen Zündfunken 24a erzeugt. Während der Zündfunke 24a innerhalb der Zeitdauer te brennt, nimmt der Sekundärstrom isek ausgehend von dem mit dem ersten Primärstrommaximalwert imaxp1 korrespondierenden Sekundärstrommaximalwert imaxs1 stetig ab. Die Erfassung des Sekundärstroms isek erfolgt auch hier mittels der Stromerfassungseinrichtung 20 im Zündsteuergerät 16. Sobald der Sekundärstrom isek einen einstellbaren Sekundärstromminimalwert imin unterschreitet, wird erneut der Primärstrom iprim durch Anschalten des Steuerelements 18 an der Primärseite 12 des Zündtransformators 10 aufgebaut, bis ein zweiter Primärstrommaximalwert imaxp2 erreicht wird. Der Sekundärstromminimalwert imin liegt dabei im vorliegenden Beispiel 20±2% niedriger als der mit dem ersten Primärstrommaximalwert imaxp1 korrespondierende Sekundärstromwert imaxs1 . Auch der zweite Primärstrommaximalwert imaxp2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel 20±2% niedriger eingestellt als der erste Primärstrommaximalwert imaxp1 . Bei einem aufgrund einer erfolgreichen Zündung bereits gebildeten Ionenkanal kann dadurch die Nachladezeit tn , innerhalb welcher der Zündfunke 24a ohne Energiezufuhr brennen muss, entsprechend verkürzt werden. Grundsätzlich können jedoch der erste und der zweite Primärstrommaximalwert imaxp1 , imaxp2 unabhängig voneinander eingestellt werden, so dass der zweite Primärstrommaximalwert imaxp2 auch gleich oder höher als der erste Primärstrommaximalwert imaxp1 eingestellt werden kann, falls die erste Zündung nicht funktioniert hat. Theoretisch können der erste und der zweite Primärstrommaximalwert imaxp1 , imaxp2 in Abhängigkeit der Eigenschaften des Zündsystems bzw. der Bordnetzspannung so aneinander angepasst werden, dass die Nachladezeit tn beliebig kurz wird und der Zündfunke 24 innerhalb des Zeitfensters quasi permanent brennt. Durch Abschalten des Primärstroms iprim mittels des Zündsteuergeräts 16 wird ein weiterer Zündfunke 24b erzeugt, wodurch der Sekundärstrom isek an der Sekundärseite 14 des Zündtransformators 10 fließt. Dabei ist es in Abhängigkeit der jeweiligen Reaktionsbedingungen während des Verbrennens des Kraftstoffgemischs auch möglich, dass der erste Zündfunke 24a beim Erzeugen des zweiten Zündfunkens 24b noch brennt bzw. noch nicht abgerissen ist, so dass ein kontinuierlich brennender Zündfunke 24 erhalten wird.Once an adjustable first primary current maximum value i maxp1 is achieved by turning off the control 18 by means of the ignition controller 16 the primary stream i prime shut off, resulting in self-induction on the secondary side 14 a high voltage on in 1 shown electrodes 23a . b the spark plug 22 builds up and a spark 24a generated. During the spark 24a within the time period t e burns, takes the secondary current i sec starting from that with the first primary current maximum value i maxp1 corresponding secondary current maximum value i maxs1 steadily off. The detection of the secondary current i sec also takes place here by means of the current detection device 20 in the ignition controller 16 , As soon as the secondary current i sec an adjustable secondary current minimum value min falls below, the primary current again i prime by turning on the control 18 on the primary side 12 of the ignition transformer 10 built up to a second primary current maximum value i maxp2 is reached. The secondary current minimum value min is in this example 20 ± 2% lower than that with the first primary current maximum value i maxp1 corresponding secondary current value i maxs1 , Also the second primary current maximum value i maxp2 is set in the present embodiment 20 ± 2% lower than the first primary current maximum value i maxp1 , If the ion channel is already formed due to a successful ignition, the recharging time can be reduced t n within which the spark 24a without burning energy must be shortened accordingly. In principle, however, the first and the second primary current maximum value i maxp1 . i maxp2 be set independently, so that the second primary current maximum value i maxp2 also equal to or higher than the first primary current maximum value i maxp1 can be adjusted if the first ignition did not work. Theoretically, the first and second primary current maximum values i maxp1 . i maxp2 Depending on the properties of the ignition system or the vehicle electrical system voltage are adapted to each other so that the reload time t n becomes arbitrarily short and the spark 24 within the time window almost permanently burns. By switching off the primary current i prime by means of the ignition controller 16 becomes another spark 24b generated, reducing the secondary current i sec on the secondary side 14 of the ignition transformer 10 flows. It is also possible, depending on the reaction conditions during the combustion of the fuel mixture, that the first spark 24a when generating the second spark 24b still burning or not yet demolished, so that a continuously burning spark 24 is obtained.

Die zuvor beschriebenen Schritte werden zum Erzeugen der weiteren Zündfunken 24c, 24d entsprechend wiederholt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der zweite Primärstrommaximalwert imax2 wie gezeigt auf einen konstanten Wert eingestellt wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Primärstrommaximalwert imaxp2 bei jedem Zündvorgang auf einen abweichenden Wert eingestellt wird. Entsprechendes gilt auch für die Einstellung des Sekundärstromminimalwerts imin . Wie aus 2 erkennbar ist, wird das Steuersignal S mittels des Motorsteuergeräts 26 zum Zeitpunkt tend abgeschaltet und markiert das Ende des Zündvorgangs. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch das zum Zeitpunkt tend bereits begonnene Aufbauen des Primärstroms iprim unverändert bis zum Erreichen des zweiten Primärstrommaximalwerts imaxp2 durchgeführt und der letzte Zündfunke 24d durch Abschalten des Primärstroms iprim in zuvor beschriebener Weise erzeugt. Wie am zeitlichen Verlauf des Sekundärstroms isek erkennbar, brennt der Zündfunke 24d anschließend bis zur vollständigen Entladung des Zündtransformators 10 bzw. der Sekundärseite 14. Wie bereits erwähnt, ist es dabei grundsätzlich möglich, einen kontinuierlich brennenden Zündfunken 24 zu erzeugen. Die Brenndauer aller Zündfunken 24a-d beträgt formal (t2 -t1 ) ms und liegt in der Praxis vorzugsweise unter 5 ms und insbesondere zwischen 1,0 ms und 3,0 ms. Es ist dabei zu betonen, dass das beschriebene Verfahren grundsätzlich zum Betreiben aller regelbarer Zündsysteme mit den Eigenschaften des in 1 gezeigten Zündsystems geeignet und demnach nicht auf das in 1 gezeigte Zündsystem beschränkt ist.The above-described steps become for generating the further sparks 24c . 24d accordingly repeated. It can be provided that the second primary current maximum value i max2 is set to a constant value as shown. Alternatively, it can also be provided that the second primary current maximum value i maxp2 is set to a different value for each ignition. The same applies to the setting of the secondary current minimum value min , How out 2 is recognizable, the control signal S by means of the engine control unit 26 at the time t end shut off and marks the end of the ignition process. In the present embodiment, however, at the time t end already started building the primary current i prime unchanged until reaching the second primary current maximum value i maxp2 performed and the last spark 24d by switching off the primary current i prime generated in the manner described above. As on the time course of the secondary current i sec Recognizable, the spark is burning 24d then until the complete discharge of the ignition transformer 10 or the secondary side 14 , As already mentioned, it is basically possible to have a continuously burning spark 24 to create. The burning time of all sparks 24a-d is formal ( t 2 - t 1 ) ms and in practice is preferably less than 5 ms and in particular between 1.0 ms and 3.0 ms. It should be emphasized that the described method basically for operating all controllable ignition systems with the properties of in 1 shown ignition system and therefore not on the in 1 shown ignition system is limited.

3 zeigt ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei sind von oben nach unten der zeitliche Verlauf der an den Elektroden 23a, b der Zündkerze 22 anliegenden Sekundärspannung Usek , der zeitliche Verlauf des Primärstroms iprim sowie der zeitliche Verlauf der Sekundärstroms isek aufgetragen. 3 shows a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a first embodiment. Here, from top to bottom, the time course of the electrodes 23a . b the spark plug 22 adjacent secondary voltage U sec , the temporal course of the primary current i prime as well as the time course of the secondary current i sec applied.

Zunächst wird der Primärstrom iprim an der Primärseite 12 des Zündtransformators 10 aufgebaut, bis ein erster Primärstrommaximalwert imaxp1 von 19 A erreicht wird. Das Aufbauen des Primärstroms iprim erfolgt innerhalb einer Schließzeit tsz von 0,6 ms. Nach dem Abschalten des Primärstroms iprim brennt der Zündfunke 24a für eine Zeitdauer te von ca. 700 µs. Sobald der Sekundärstrom isek den Sekundärstromminimalwert imin unterschreitet, wird der Primärstrom iprim erneut bis zum Erreichen des zweiten Primärstrommaximalwerts imaxp2 aufgebaut. Der erste und der zweite Primärstrommaximalwert imaxp1 , imaxp2 sind dabei vorliegend identisch eingestellt. Die zum Aufbauen benötigte Zeitdauer tn beträgt dabei ca. 350 µs, so dass der zweite Zündfunke 24b beim Abschalten des Primärstroms iprim ca. 1050 µs nach dem ersten Zündfunken 24a erzeugt wird. Die genannten Schritte werden in einem weiteren Verfahrensdurchlauf zum Erzeugen des dritten Zündfunkens 24c angewendet.First, the primary current i prime on the primary side 12 of the ignition transformer 10 built up to a first primary current maximum value i maxp1 of 19 A is achieved. Building the primary current i prime takes place within a closing time t sz of 0.6 ms. After switching off the primary current i prime the spark is burning 24a for a period of time t e of about 700 μs. As soon as the secondary current i sec the secondary current minimum value min falls below, the primary current i prime again until the second primary current maximum value is reached i maxp2 built up. The first and the second primary current maximum value i maxp1 . i maxp2 are here set identical. The time needed to build t n is about 350 μs, so that the second spark 24b when switching off the primary current i prime approx. 1050 μs after the first spark 24a is produced. The said steps are in a further process run for generating the third spark 24c applied.

4 zeigt ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die grundlegenden Schritte und Parameter bereits aus der vorherigen Beschreibung zu 3 bekannt sind. Im Unterschied zum in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Primärstrommaximalwert imaxp1 und der Sekundärstromminimalwert imin so aufeinander abgestimmt, dass der Zündfunke 24a im vorliegenden Beispiels für eine Zeitdauer te von ca. 550 µs brennt. Weiterhin ist der zweite Primärstrommaximalwert imaxp2 niedriger eingestellt als der erste Primärstrommaximalwert imaxp1 , wodurch die zum erneuten Aufbauen des Primärstroms iprim benötigte Zeitdauer tn lediglich ca. 220 µs beträgt. Der zweite Zündfunke 24b wird daher beim Abschalten des Primärstroms iprim ca. 770 µs nach dem ersten Zündfunken 24a erzeugt. Insgesamt werden in diesem Ausführungsbeispiel vier Zündfunken 24a-d erzeugt. 4 shows a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a second embodiment, wherein the basic steps and parameters already from the previous description 3 are known. Unlike in 3 embodiment shown are the first primary current maximum value i maxp1 and the secondary current minimum value min so matched to each other that the spark 24a in the present example for a period of time t e of about 550 μs burns. Furthermore, the second primary current maximum value i maxp2 set lower than the first primary current maximum value i maxp1 , resulting in the rebuilding of the primary stream i prime required period of time t n only about 220 microseconds. The second spark 24b is therefore when switching off the primary current i prime approx. 770 μs after the first spark 24a generated. Overall, in this embodiment, four sparks 24a-d generated.

5 zeigt ein Diagramm zeitlicher Spannungs- und Stromverläufe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei die grundlegenden Schritte und Parameter bereits aus den vorherigen Beschreibung zu 3 und 4 bekannt sind. Im Unterschied zum den vorherigen Ausführungsbeispielen sind der erste Primärstrommaximalwert imaxp1 und der Sekundärstromminimalwert imin so aufeinander abgestimmt, dass der Zündfunke 24a im vorliegenden Beispiels für eine Zeitdauer te von ca. 200 µs brennt. Weiterhin ist der erste und der zweite Primärstrommaximalwert imaxp1 , imaxp2 wieder identisch eingestellt, wodurch die zum erneuten Aufbauen des Primärstroms iprim benötigte Zeitdauer tn auf 100 µs verkürzt wird. Der zweite Zündfunke 24b wird daher beim Abschalten des Primärstroms iprim ca. 300 µs nach dem ersten Zündfunken 24a erzeugt. Insgesamt werden in diesem Ausführungsbeispiel 17 Zündfunken 24a-q erzeugt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass dem Zündsteuergerät 16 die Anzahl der gewünschten Zündfunken 24 innerhalb des beispielsweise durch das Steuersignal S vorgegebenen Zeitfensters vorgegeben wird und dieses die entsprechenden Stromgrenzwerte imaxp1 , imaxp2 , imin in Abhängigkeit der Eigenschaften des Zündsystems ermittelt. 5 shows a diagram of temporal voltage and current waveforms according to a third embodiment, wherein the basic steps and parameters already from the previous description 3 and 4 are known. In contrast to the previous embodiments, the first primary current maximum value i maxp1 and the secondary current minimum value min so matched to each other that the spark 24a in the present example for a period of time t e of about 200 μs burns. Furthermore, the first and the second primary current maximum value i maxp1 . i maxp2 set again identically, which means that to rebuild the primary current i prime required period of time t n is shortened to 100 μs. The second spark 24b is therefore when switching off the primary current i prime approx. 300 μs after the first spark 24a generated. Overall, in this embodiment 17 spark 24a-q generated. It can also be provided that the ignition controller 16 the number of desired sparks 24 within the example by the control signal S predetermined time window is given and this the corresponding current limits i maxp1 . i maxp2 . min determined depending on the characteristics of the ignition system.

Claims (18)

Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, mit: - einem Zündtransformator (10) mit einer Primärseite (12) und einer Sekundärseite (14), wobei an der Primärseite (12) eine Bordnetzspannung (V) des Kraftfahrzeugs anliegt; - einem Zündsteuergerät (16), mittels welchem ein Primärstrom (iprim) durch die Primärseite (12) des Zündtransformators (10) steuerbar ist; - einer Stromerfassungseinrichtung (20), welche mit dem Zündsteuergerät (16) gekoppelt ist und mittels welcher der Primärstrom (iprim) und ein Sekundärstrom (isek) durch die Sekundärseite (14) erfassbar und an das Zündsteuergerät (16) übermittelbar sind; und - einer Zündkerze (22), welche zum Erzeugen von Zündfunken (24) mit der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) gekoppelt ist, folgende Schritte umfassend: a) Aufbauen des Primärstroms (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) mittels des Zündsteuergeräts (16), bis ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert (imaxp1) erreicht wird; b) Abschalten des Primärstroms (iprim) zum Erzeugen eines Sekundärstroms (isek) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10); c) Warten für eine Zeitdauer (te), bis ein einstellbarer Sekundärstromminimalwert (imin) an der Sekundärseite (14) unterschritten wird; d) Aufbauen des Primärstroms (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) mittels des Zündsteuergeräts (16), bis ein einstellbarer zweiter Primärstrommaximalwert (imaxp2) erreicht wird; und e) Abschalten des Primärstroms (iprim) mittels des Zündsteuergeräts (16) zum Erzeugen des Sekundärstroms (isek) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) .Method for operating an ignition system for a spark ignition internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: - an ignition transformer (10) having a primary side (12) and a secondary side (14), wherein on the primary side (12) a vehicle electrical system voltage (V) is applied; - An ignition control unit (16), by means of which a primary current (iprim) through the primary side (12) of the ignition transformer (10) is controllable; - A current detection device (20) which is coupled to the ignition control device (16) and by means of which the primary current (iprim) and a secondary current (i sec ) by the secondary side (14) detectable and to the ignition controller (16) can be communicated; and - a spark plug (22) coupled to the secondary side (14) of the ignition transformer (10) for generating spark (24) comprising the steps of: a) establishing the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) by means of the ignition controller (16) until an adjustable first primary current maximum value (i maxp1 ) is reached; b) switching off the primary current (iprim) for generating a secondary current (i sec ) on the secondary side (14) of the ignition transformer (10); c) Waiting for a period of time (t e ) until an adjustable secondary current minimum value (i min ) at the secondary side (14) is exceeded; d) establishing the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) by means of the ignition controller (16) until an adjustable second primary current maximum value (i maxp2 ) is reached; and e) switching off the primary current (iprim) by means of the ignition control device (16) for generating the secondary current (i sec ) on the secondary side (14) of the ignition transformer (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schritte c) bis e) mehrfach durchgeführt werden.Method according to Claim 1 , characterized in that at least the steps c) to e) are performed several times. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis e) unter Berücksichtigung eines Steuersignals (S) eines zugeordneten Motorsteuergeräts (26) durchgeführt werden.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the steps a) to e) are performed taking into account a control signal (S) of an associated engine control unit (26). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Primärstrommaximalwert (imaxp1) in einem Bereich zwischen 8 A und 35 A, bevorzugt zwischen 15 A und 21 A, insbesondere 19 A, und/oder bevorzugt zwischen 25 A und 35 A, eingestellt wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the first primary current maximum value (i maxp1 ) in a range between 8 A and 35 A, preferably between 15 A and 21 A, in particular 19 A, and / or preferably between 25 A and 35 A, is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Primärstrommaximalwert (imaxp2) in einem Bereich bis zu 30% über oder bis zu 30% unter, und insbesondere gleich, dem ersten Primärstrommaximalwert (imaxp1) eingestellt wird.Method according to one of Claims 1 to 4 characterized in that the second primary current maximum value (i maxp2 ) is set in a range up to 30% above or up to 30% below, and in particular equal to, the first primary current maximum value (i maxp1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärstromminimalwert (imin) in einem Bereich zwischen 10% und 90%, insbesondere 80%, eines mit dem ersten und/oder dem zweiten Primärstrommaximalwert (imax1, imax2) korrespondierenden Wertes des Sekundärstroms (isek) eingestellt wird.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the Secondary current minimum value (i min ) in a range between 10% and 90%, in particular 80%, one of the first and / or the second primary current maximum value (i max1 , i max2 ) corresponding value of the secondary current (i sec ) is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert des Sekundärstroms (isek) in einem Bereich zwischen 50 mA und 150 mA, insbesondere 80mA bis 100 mA, eingestellt wird.Method according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that a value of the secondary current (i sec ) in a range between 50 mA and 150 mA, in particular 80mA to 100 mA, is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) für eine Zeitdauer (te) in einem Bereich zwischen 150 µs und 750 µs, vorzugsweise 200 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder 550 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder 700 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, gewartet wird.Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that in step c) for a period of time (t e ) in a range between 150 .mu.s and 750 .mu.s, preferably 200 .mu.s ± 20%, in particular ± 10%, and / or 550 .mu.s ± 20%, in particular ± 10 %, and / or 700 μs ± 20%, in particular ± 10%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärstrom (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) gemäß Schritt d) in einem zeitlichen Bereich (tn) zwischen 80 µs und 400 µs, vorzugsweise innerhalb von 100 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder innerhalb von 200 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, und/oder innerhalb von 350 µs ± 20%, insbesondere ± 10%, aufgebaut wird.Method according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) according to step d) in a time range (t n ) between 80 microseconds and 400 microseconds, preferably within 100 microseconds ± 20%, in particular ± 10%, and / or within 200 μs ± 20%, in particular ± 10%, and / or within 350 μs ± 20%, in particular ± 10%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schritte b) bis e) so durchgeführt werden, dass sich eine Brenndauer (t2-t1) der gemäß Schritt b) und Schritt e) erzeugten Zündfunken (24) von bis zu 5 ms, und vorzugsweise zwischen 1,0 ms und 3,0 ms, ergibt.Method according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that at least the steps b) to e) are performed so that a burning time (t 2 -t 1 ) of the spark generated according to step b) and step e) (24) of up to 5 ms, and preferably between 1.0 ms and 3.0 ms. Verfahren nach Ansprüch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenndauer (t2-t1) der Zündfunken (24) unter Berücksichtigung eines Steuersignals eines zugeordneten Entflammungsdetektors des Verbrennungsmotors überprüft wird.Method according to Claims 10 , characterized in that the burning time (t 2 -t 1 ) of the ignition spark (24) is checked in consideration of a control signal of an associated ignition detector of the internal combustion engine. Zündsystem für einen fremdzündbaren Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, umfassend: - einen Zündtransformator (10) mit einer Primärseite (12) und einer Sekundärseite (14), wobei an die Primärseite (12) eine Bordnetzspannung (V) des Kraftfahrzeugs anlegbar ist; - ein Zündsteuergerät (16), mittels welchem ein Primärstrom (iprim) durch die Primärseite (12) des Zündtransformators (10) steuerbar ist; - eine Stromerfassungseinrichtung (20), welche mit dem Zündsteuergerät (16) gekoppelt ist und mittels welcher der Primärstrom (iprim) und ein Sekundärstrom (isek) durch die Sekundärseite (14) erfassbar und an das Zündsteuergerät (16) übermittelbar sind; und - eine Zündkerze (22), welche zum Erzeugen von Zündfunken (24) mit der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) gekoppelt ist, wobei das Zündsteuergerät (16) ausgelegt ist: - den Primärstrom (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) aufzubauen, bis ein einstellbarer erster Primärstrommaximalwert (imaxp1) erreicht wird; - den Primärstrom (iprim) abzuschalten, um einen Sekundärstrom (isek) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (10) zu erzeugen; - für eine Zeitdauer (te) zu warten, bis ein einstellbarer Sekundärstromminimalwert (imin) an der Sekundärseite (14) unterschritten wird; - den Primärstrom (iprim) an der Primärseite (12) des Zündtransformators (10) aufzubauen, bis ein einstellbarer zweiter Primärstrommaximalwert (imaxp2) erreicht wird; und - den Primärstrom (iprim) zum Erzeugen des Sekundärstroms (isek) an der Sekundärseite (14) des Zündtransformators (16) abzuschalten.Ignition system for an externally ignitable internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: - an ignition transformer (10) having a primary side (12) and a secondary side (14), wherein on the primary side (12) a vehicle electrical system voltage (V) of the motor vehicle can be applied; - An ignition control device (16) by means of which a primary current (iprim) through the primary side (12) of the ignition transformer (10) is controllable; - A current detection device (20) which is coupled to the ignition control device (16) and by means of which the primary current (iprim) and a secondary current (i sec ) by the secondary side (14) can be detected and transmitted to the ignition control device (16); and - a spark plug (22) which is coupled to the secondary side (14) of the ignition transformer (10) for generating spark (24), wherein the ignition controller (16) is designed: - the primary current (i prim ) on the primary side ( 12) of the ignition transformer (10) until an adjustable first primary current maximum value (i maxp1 ) is reached; - Disconnect the primary current (iprim) to generate a secondary current (i sec ) on the secondary side (14) of the ignition transformer (10); - Wait for a period of time (t e ) until an adjustable secondary current minimum value (i min ) is reached at the secondary side (14); - Build the primary current (iprim) on the primary side (12) of the ignition transformer (10) until an adjustable second primary current maximum value (i maxp2 ) is reached; and - the primary current (i prim ) for generating the secondary current (i sec ) on the secondary side (14) of the ignition transformer (16) off. Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsteuergerät mit einem Motorsteuergerät (26) des Verbrennungsmotors koppelbar ist und ausgelegt ist, den Primärstrom (iprim) in Abhängigkeit eines Steuersignals (S) des Motorsteuergeräts (26) aufzubauen und/oder abzuschalten.Ignition system after Claim 12 , characterized in that the ignition control device with an engine control unit (26) of the internal combustion engine is coupled and is designed to build the primary current (iprim) in response to a control signal (S) of the engine control unit (26) and / or turn off. Zündsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsteuergerät (16) zum Ermitteln einer Brenndauer (t2-t1) eines Zündfunkens (24) mit einem Entflammungsdetektor des Verbrennungsmotors koppelbar ist.Ignition system after Claim 12 or 13 , characterized in that the ignition control device (16) for determining a burning time (t 2 -t 1 ) of a spark (24) with a fire detector of the internal combustion engine can be coupled. Zündsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem insbesondere in einen Verbrennungsmotor mit strahlgeführtem Brennverfahren eingebaut ist.Ignition system according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that the ignition system is installed in particular in an internal combustion engine with beam-guided combustion process. Zündsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem insbesondere in einen Verbrennungsmotor mit Schichtladebetrieb eingebaut ist.Ignition system according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that the ignition system is installed in particular in an internal combustion engine with stratified charge mode. Zündsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsystem insbesondere in einen Verbrennungsmotor mit Magerbetrieb eingebaut ist.Ignition system according to one of Claims 12 to 14 , characterized in that the ignition system is incorporated in particular in a lean-burn engine. Zündsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündsteuergerät (16) ausgelegt ist, den ersten und/oder den zweiten Primärstrommaximalwert (imaxp1, imaxp2) und/oder den Sekundärstromminimalwert (imin) in Abhängigkeit einer vorgegebenen Brenndauer (t2-t1) eines Zündfunkens (24) und/oder einer vorgegebenen Schließzeit (tsz) und/oder einer vorgegebenen Anzahl an Zündfunken (24) einzustellen.Ignition system according to one of Claims 12 to 15 , characterized in that the ignition control device (16) is designed, the first and / or the second primary current maximum value (i maxp1 , i maxp2 ) and / or the secondary current minimum value (i min ) in dependence of a predetermined burning time (t 2 -t 1 ) of a Spark (24) and / or a predetermined Set closing time (t sz ) and / or a predetermined number of sparks (24).
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