用于內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種用于內(nèi)燃機的、由(高)載荷和稀薄的、難燃的混合物(λ?1，稀薄分層設(shè)計，高廢氣再循環(huán)率)對其提出高的要求的點火系統(tǒng)。
[0002]GB717676示出一種用于點火系統(tǒng)的升壓變壓器，其中使用按經(jīng)由振動開關(guān)控制的、照升壓轉(zhuǎn)換器類型的電路部件，用以為經(jīng)由升壓變壓器產(chǎn)生的火花提供電能。
[0003]W02009/106100A1示出一種相應(yīng)于高電壓電容點火系統(tǒng)構(gòu)造成的電路裝置，其中儲存在電容中的能量一方面被引導(dǎo)到變壓器的初級側(cè)上并且另一方面經(jīng)由具有二極管的旁路引導(dǎo)到火花間隙上。
[0004]US2004/000878A1示出一種點火系統(tǒng)，其中包括次級側(cè)的、多個電容的儲存器被加載，用以對借助于變壓器產(chǎn)生的火花供給電能。
[0005]W09304279A1示出一種具有兩個能源的點火系統(tǒng)。能源將電能經(jīng)由變壓器傳遞到火花間隙，而在變壓器的次級側(cè)的接頭和電接地之間布置第二能源。
[0006]已知地，用于內(nèi)燃機的點火系統(tǒng)以高壓發(fā)生器，例如升壓變壓器，為基礎(chǔ)，借助于它來自機動車蓄電池或發(fā)電機的能量被轉(zhuǎn)換成高電壓，借助于該電壓對火花間隙供給，用于點燃內(nèi)燃機中可燃混合物。為此，通過升壓變壓器流動的電流被突然中斷，隨后在升壓變壓器的磁場中儲存的能量以火花的形式放電。為了保證特別可靠地點燃可燃混合物，在現(xiàn)有技術(shù)中已知一些點火系統(tǒng)，它們具有在時間上前后相繼的多個火花事件，用以提高在火花事件之一的地點處存在可燃混合物的可能性。
[0007]由現(xiàn)有技術(shù)中已知的另一個問題在于，火花放電期間轉(zhuǎn)換的全部電能必須儲存在高壓發(fā)生器中，由此高壓發(fā)生器變得較大并且因此成本高和要求很多結(jié)構(gòu)空間。
[0008]由于高壓發(fā)生器的放電特性，尤其在火花放電開始時刻流動的電流大到使火花間隙的電極被腐蝕。在此在物理上不需要這種用于保證火花的高電流。僅僅火花放電的要求的持續(xù)時間以這種方式在忍受前述缺陷下得到保證。
[0009]因此本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的前述缺陷。
[0010]本發(fā)明的公開
按照本發(fā)明，前述任務(wù)通過一種點火系統(tǒng)以及一種用于產(chǎn)生和維持點火火花的方法來解決。如由現(xiàn)有技術(shù)中已知的，按照本發(fā)明的點火系統(tǒng)也具有高壓發(fā)生器，例如升壓變壓器，其具有與能源連接的初級側(cè)，和與火花間隙連接的次級側(cè)。高壓發(fā)生器的原理上的工作方式也對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)中已知的工作方式，并且因此不需要進(jìn)一步解釋。此外設(shè)置一個也由現(xiàn)有技術(shù)已知的火花間隙，它被設(shè)置用于引導(dǎo)通過高壓發(fā)生器傳遞到次級側(cè)上的電流。火花間隙在此例如可以布置在點火塞中。由于為了維持在火花間隙上的存在的電弧，需要較小的電壓作為用于最初產(chǎn)生該電弧的電壓，因此按照本發(fā)明設(shè)置旁路，該旁路可以將電能從電能源繞過高壓發(fā)生器傳遞到次級側(cè)。作為旁路在此處可以設(shè)想多種可能的電路，以下更詳細(xì)討論其中的單個電路。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺陷，旁路被設(shè)置用于，比借助于儲存在高壓發(fā)生器中的磁能更長時間地并且更可靠地維持借助于高壓發(fā)生器產(chǎn)生的在火花間隙上的電弧。按照本發(fā)明，旁路被設(shè)置用于，自一個預(yù)先限定的時刻起或自電流的一個預(yù)先限定的電流強度起支持高壓發(fā)生器的次級線圈中的衰減的電信號。換言之，在按照本發(fā)明的點火系統(tǒng)中可以設(shè)置一種邏輯電路，它實施時間測量和/或確定電流強度并且響應(yīng)相應(yīng)的預(yù)先限定的基準(zhǔn)值的達(dá)到，使旁路輸出次級側(cè)的電信號。以這種方式，可以在優(yōu)選不同的極性(電壓供給的極性)的30mA至10mA的界限中的火花電流下產(chǎn)生優(yōu)選在0.5ms至5ms之間的火花持續(xù)時間。這具有優(yōu)點，經(jīng)由高壓發(fā)生器要傳遞的能量被顯著減小并且因此初始火花電流下降，由此火花間隙的電極上的火花腐蝕可以減小并且高壓發(fā)生器可比現(xiàn)有技術(shù)中的情況顯著較小地設(shè)計。
[0011]從屬權(quán)利要求顯示了本發(fā)明的優(yōu)選的擴展方案。
[0012]優(yōu)選地，高壓發(fā)生器設(shè)計成升壓變壓器并且在初級側(cè)具有初級線圈和在次級側(cè)具有次級線圈。兩個線圈可以借助于變壓器芯(例如由鐵片構(gòu)成的)相互磁性地耦聯(lián)。在此，旁路被設(shè)置用于，除了升壓變壓器還附加地傳遞一個電壓，該電壓相加至一個位于升壓變壓器的次級線圈上的被變壓的電壓。以這種方式旁路通過輸入附加的電能至火花間隙實現(xiàn)對火花電流的“支持”。
[0013]備選地，高壓發(fā)生器可以設(shè)計成高電壓電容點火(HKZ)系統(tǒng)。用于產(chǎn)生高電壓的這種和其它的系統(tǒng)系統(tǒng)以及它們的工作方式在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的并且被描述，因此在此處不需要詳細(xì)考慮。此外優(yōu)選地，旁路可以包含一個或(有利地為了共同使用有時出現(xiàn)的高的電壓)多個蓄能器，優(yōu)選一個電容或多個串聯(lián)和/或并聯(lián)的電容，它的第一接頭與高壓發(fā)生器的次級側(cè)的接頭連接和它的第二接頭與電接地連接，其中，尤其地，電感可控制地(可切換地)設(shè)置在能源和電容之間。以這種方式，旁路提供次級側(cè)的蓄能器，借助于它在高壓發(fā)生器的次級線圈中的衰減的電信號自一個預(yù)先限定的時間點起或自一個預(yù)先限定的電流強度起可以得到支持。如結(jié)合附圖詳細(xì)解釋的那樣，為了電容充電，可以在能源和電容之間可控制地設(shè)置一個電感。電容和電感在閉合的開關(guān)下形成一個振蕩電路，借助于它可以暫時提高時間電容的第一接頭上的電勢。尤其對于這種情況，即開始時電流通過電感引導(dǎo)并且通過一個切換過程使儲存在電感中的能量強制向電容放電，可以在合適選擇的切換時間下提高非常高的電壓，而需要的能量不必在高壓發(fā)生器內(nèi)進(jìn)行中間儲存。
[0014]此外優(yōu)選地，在電感和電容之間可以設(shè)置一個非線性的偶極，例如形式為二極管，它在電容的方向上具有流動方向。以這種方式可以防止在關(guān)閉的開關(guān)下能量從電容中在電感上"泄漏"。如果在本發(fā)明的范圍內(nèi)將“二極管”考慮為非線性的偶極，這是出于簡短和可讀性的原因進(jìn)行的。對于專業(yè)人員來說清楚的是，有時電壓可以經(jīng)由稱為二極管的非線性的偶極(雙極)施加，它們必要時通過多個部件共同地，例如通過串聯(lián)的二極管，更好地和更可靠地完成。在此情況下每個二極管可以設(shè)計成齊納二極管。必要時也可以當(dāng)預(yù)期在非線性的支路中的一個預(yù)先限定的第一電流方向時在響應(yīng)一個信號下有利地閉合一個含有的開關(guān)并且當(dāng)預(yù)期在非線性的支路中的一個預(yù)先限定的第二(反方指向的)電流方向時被打開。如果在以下有利地使用多個二極管并且可以加載高的電壓，那么先前所述的也相應(yīng)地適用于做些。尤其地，一方面在在電感和二極管之間的一個公共的接頭和另一方面電接地之間可以設(shè)置一個可控制的連接部。以這種方式可以在關(guān)閉的開關(guān)下激發(fā)通過電感的電流流動，并且通過打開開關(guān)使電流經(jīng)由二極管引導(dǎo)到電容上。在合適地選擇的脈沖-暫停比(占空比)和/或控制頻率下在此可以在非常好的效率下產(chǎn)生高的電壓。
[0015]此外優(yōu)選地，例如可以在高壓發(fā)生器的輸出端子和電容之間可以設(shè)置電流測量機構(gòu)，它例如可以設(shè)計成分流電阻。該電流測量機構(gòu)此外例如可以布置在電容和接地之間或布置在二極管的線路中并且在此情況下被設(shè)置用于向在旁路中的開關(guān)發(fā)送信號，從而旁路可以對次級側(cè)的網(wǎng)絡(luò)中的臨界電流強度產(chǎn)生反應(yīng)。備選地或附加地可以設(shè)置一個超壓保護(hù)，例如與電容并聯(lián)的二極管，它防止電容受到超壓。例如可以在截止方向上使用齊納二極管，用以在過高的電壓下經(jīng)由電容進(jìn)行卸載。<