專利名稱：內(nèi)燃機的點火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個點火裝置。
一個點火裝置已經(jīng)在US-PS4918389及相應(yīng)的EP0344349中公開，其中，點火裝置的監(jiān)視借助初級側(cè)對火花延續(xù)的監(jiān)視來實現(xiàn)。依此，轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的點燃電壓被檢測并相應(yīng)地與預(yù)先確定的閾值相比較，同時在偏離這個閾值時會導(dǎo)致一個有缺陷的燃燒。
另外公知的用于監(jiān)視點火裝置性能的方法，是例如監(jiān)視催化劑的溫度、檢測不穩(wěn)定運行工況和例如檢測入(hamda)探測信號。
具有本發(fā)明特征內(nèi)容的點火裝置，相對現(xiàn)有技術(shù)具有優(yōu)點是，在點火線圈次線側(cè)的缺陷如在火花塞上的分流已經(jīng)在點火結(jié)束以前被測知。因此，在點火線圈中剩余能的平衡過程可在火花熄滅以后就被檢測及評估。這種在點火線圈中剩余能的平衡過程會導(dǎo)致在點火線圈之初級側(cè)和次級側(cè)產(chǎn)生振蕩，它通過可能的火花塞上的并聯(lián)電阻總能強烈地得以衰減。因此，這種衰減形成一個用于在次級回路中存在的并聯(lián)電阻的尺度。這樣，例如還能夠?qū)崿F(xiàn)一個精確的對火花塞之狀態(tài)的表征，同時不必拆下火花塞本身。最后，通過分析這個在火花結(jié)束后的持續(xù)過程就于進(jìn)行評估而與氣體放電的條件和依此與其他的影響無關(guān)。而僅僅是點火裝置的電氣參數(shù)起作用。
通過在以下記載的措施，就能對上述確定的點火裝置作出有利的變型和改型。這樣，例如就可以對火花結(jié)束后的衰減檢測以不同的形式和方法實現(xiàn)。最后，用于檢測衰減的評估單元本身可以組合在控制裝置中和因此可以直接在確定控制參量時得以考慮。這樣，例如可能的是，通過并聯(lián)電阻的強烈衰減導(dǎo)致點火能的提高并依此可導(dǎo)致在某種情況下火花塞的游離燃燒。
本發(fā)明的實施例描繪在附圖中并在以后的說明書中加以詳細(xì)闡述。在附圖中

圖1是一個實施本方法的點火裝置原理圖；圖2是一個具有并聯(lián)電阻為100MΩ的點火裝置之初級電壓和次級電壓曲線；圖3a是在點火系統(tǒng)具有二極管和并聯(lián)電阻為1MΩ情況下初級電壓和次級電壓的衰減過程；圖3b是在點火系統(tǒng)具有二極管和并聯(lián)電阻為10MΩ情況下初級電壓和次級電壓的衰減過程；圖4a是點火裝置沒有用于抑制火花啟動的二極管但具有并聯(lián)電阻為1MΩ情況下初級電壓和次級電壓的衰減過程；
圖4b是點火裝置沒有用于抑制火花啟動的二極管但具有并聯(lián)電阻為10MΩ情況下初級電壓和次級電壓的衰減過程；圖5是用于確定信號衰減的評估裝置第一實施例；圖6是評估裝置第二實施例；和圖7是評估裝置之第三實施例。
圖1表明一個點火裝置原理圖。此處一個點火線圈10由初級線圈11和次級線圈12組成。該初級線圈11一方面與例如一個此處未描繪的內(nèi)燃機電池之電源電壓UB相連接。而該初級線圈11的另一端部則通過一個點火輸出級13與地相連。內(nèi)燃機之未描述的傳感器可檢測運行參數(shù)如轉(zhuǎn)數(shù)(n)，曲軸轉(zhuǎn)角(KW)，溫度(T)。傳感器所測知的信號則作為輸入?yún)?shù)15送入控制單元14中。該控制單元14則根據(jù)測知的運行參數(shù)和貯存的特性曲線確定不同的控制量。依此，用于點火裝置的鎖閉時間和點火時間點就被確定并相應(yīng)地作為輸出信號輸送到點火輸出級13的控制輸入端。另外，在初級側(cè)設(shè)置了借助它可以檢測轉(zhuǎn)換到該初級側(cè)之次級電壓的裝置。用于檢測初級電壓的電路組件例如已在US-PS4918389中公開，因此不必詳細(xì)說明。但是原則上說存在的方案是，對轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的次級電壓即可以用裝置M1通過初級線圈11的電壓降U12檢測，或者也可以用裝置M2通過輸出級13和在初級線圈的輸出端及地之間的電壓降U12檢測。這些用于檢測轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的次級電壓的裝置M1、M2之輸出信號則被輸送到一個評估裝置16，它被組合在圖1中的控制單元14內(nèi)。理所當(dāng)然，這個評估單元16也可以單獨設(shè)置，然后，這個評估裝置16的輸出信號應(yīng)該輸送到控制單元14中。該點火線圈10的次級線圈12與火花塞17相連，因此，在該火花塞上有一個相應(yīng)的高電壓時，就產(chǎn)生一個放電火花。在點火線圈10之次級線圈12的一端部和火花塞17之間，設(shè)置一個二極管18，它可實現(xiàn)一個火花啟動的抑制作用。但是這個二極管可以省去。在次級側(cè)作為元件(Ersatz)等效描繪一個電容器19，它表明在點火線圈內(nèi)部的次級電容，還描繪一個電容器20，它表明在點火線圈外例如在點火器具之線路電容外部的次級電容，以及描繪一個電阻21，它表明該并聯(lián)電阻。這些作為等效電路描述的電感、電容和電阻構(gòu)成一個振蕩回路，回時，該振蕩回路的衰減取決于并聯(lián)電阻21的參數(shù)，因為并聯(lián)電阻是唯一的在內(nèi)燃機運行期間例如通過燒損和污染而發(fā)生變化的參數(shù)。
圖2表明了初級電壓和次級電壓是如何在圖1具有二極管以抑制火花啟動的點火裝置中發(fā)生的。在一個此處未描述的時間點上，在點火線圈10的初級線圈11中開始流入一個充電電流，并且在時間點t1被中斷，而這個時間點例如就是計算的點火時間點。依此，在次級側(cè)感應(yīng)一個高電壓，它導(dǎo)致在火花塞上的火花放電，然后，在典型的、已描述的燃燒電壓曲線上燃燒至?xí)r間點t2，它表示火花的結(jié)束。同時該曲線22表示次級側(cè)的電壓曲線U2(t)。曲線23表明轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的電壓曲線，它例如借助檢測裝置M2來測知并被輸入到一個評估裝置16中。在按圖1具有火花啟動抑制二極管18的電路中，當(dāng)次級電壓下降時，該次級回路通過設(shè)置的二極管被分隔開。則存留的次級電容20只能通過被忽略的離子流以及并聯(lián)電阻21的電流放電卸載。一個典型的時間常數(shù)τ計為4.1ms。該曲線23表明了轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的次級電壓和因此也表明了該余振回路的特性。在圖2中的電壓曲線是期望的理想形式，適用于并聯(lián)電阻RN小得可以忽略的情況。
如果現(xiàn)在火花塞17上的并聯(lián)電阻發(fā)生變化，則次級回路的振蕩和阻尼特性也變化。一個火花結(jié)束亦即在時間點t2以后的振蕩特性之評估并依此之解釋可以通過次級回路的狀態(tài)確定。因此，例如，一個可能的并聯(lián)電阻可以通過提升在隨后的點火循環(huán)中的點火電壓束匹配，而不用期待一個點火斷續(xù)器。依此，基于電氣特性的評估，就可以實現(xiàn)一個迅速地與點火裝置的性能銜接配合。
圖3a和3b表明在次級側(cè)(U2(t))和在初級側(cè)(U12(t))的點火回路之電壓曲線，同時具有一個二極管用于火花啟動的抑制和具有一個并聯(lián)電阻，其中，并聯(lián)電阻在圖3a中的電壓曲線情況下計為1MΩ而在圖3b中計為10MΩ。該曲線24a及24b表明了在次級側(cè)的電壓曲線。可以看出，在具有并聯(lián)電阻的次級側(cè)加負(fù)載時，阻尼作用具有一個明顯較小的時間常數(shù)τ。在圖3a中該時間常數(shù)計為τ＝0.06ms而在圖3b中τ＝0.45ms。在曲線25a及25b中，表明了在點火末端t2之后轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的次級電壓之電壓曲線。在點火器具的電容通過一個小并聯(lián)電阻放電情況下，當(dāng)在次級線圈中感應(yīng)的電壓峰值大于剩余電壓時，則二極管導(dǎo)通和使振蕩回路泄能。這一點可以從初級側(cè)曲線25a之對振蕩峰值增大的阻尼作用看出。在并聯(lián)電阻為10MΩ情況下，該初級電壓除了第一電壓尖峰以外還具有4個另外的電壓最大值。在并聯(lián)電阻減小到1MΩ如圖3a情況下，可以看出，只有一個另外的，并強烈衰減的電壓最大值。因此，并聯(lián)電阻越大，則振蕩的特性越強烈。
同樣，圖4a和4b表明了圖1之點火裝置的電壓曲線但是沒有了用于抑制點火啟動的二極管。同時，該并聯(lián)電阻在圖4a中測定為1MΩ，而在圖4b中測定為10MΩ。在沒有抑制點火啟動的圖1電路中，位于點火線圈外邊的次級回路之隔離結(jié)構(gòu)省去了。在如圖4b的并聯(lián)電阻為10MΩ情況下，初級電壓和次級電壓的振蕩是相似的。該圖4b的曲線26b表明了在10MΩ的并聯(lián)電阻情況下的次級電壓曲線U2(t)和曲線27b表明了轉(zhuǎn)換到初級側(cè)的電壓曲線U12(t)。該圖4a表明了在并聯(lián)電阻為1MΩ情況下的測量曲線26a和27a并且可以看出，兩個電壓共同衰減的情況。對于評價在火花結(jié)束t2之后在初級側(cè)檢測的次級電壓所適用的理論基礎(chǔ)可從下面的描述中獲得。一個用于初級電壓之曲線的公式是ulx(t)=ulx^·e-tτp·cos(ωt)]]>其中τp-時間常數(shù)W-固定頻率U1x-適于U11及U12的同義詞。這個公式，按照希爾伯變換，還可以描述成下列形式ulx^(t)=·ulx^etτp·e-jωt]]>其中， —分析的電壓信號。
依此，表示阻尼的特征是參數(shù)τ。為了精確的確定τ可以是不同的模擬方法。
一個另外的影響并聯(lián)電阻的特征被定義為第二正電壓峰值相對第一正電壓峰值的比值，和表示如下q1=u12^xu11^x]]> -U1x的第一/第二正電壓峰值。
正如上面另外所描述的，在為了次級回路的結(jié)構(gòu)變型而為很小的并聯(lián)電阻情況下，可以想到，在點火線圈中的振蕩卸載放電會過渡為非周期的振蕩，(參見圖2，U2(t))。此處，初級電壓的第二最大值消去了。一個優(yōu)選方案是，在相對第一最大值的確定間距上形成尖峰值U21x。這個確定的間距Tp是振蕩的擾動之周期并描述如下q2=u1x(t=tmax+Tp)u1x(tmax)1x]]>其中；tmax-第一最大值的時間點τp-周期圖5表明一個可能的評估單元16的結(jié)構(gòu)方案。這個評估單元16中輸入一個借助裝置M1或M2檢測的初級電壓信號U11或U12。同時，這個信號輸入一個裝置30中，它確定火花末端t2并將一個相應(yīng)的觸發(fā)信號繼續(xù)導(dǎo)入到該評估裝置16中。然后在評估裝置16中借助裝置31打開一個時間窗口，其中用裝置32確定信號U11或U12的衰減。一個衡量衰減的尺度是數(shù)值τ，它隨后在一個加法器33中與一個恒定的、依賴于特性曲線的或依賴于時間的參考值(其例如在數(shù)字邏輯器中確定和被儲存在一個貯存器40中)作綜合處理。同時，該恒定的依賴于特性曲線的參考值作為負(fù)值出現(xiàn)，因此，接著在比較器34中這兩值的差被評估和在此基礎(chǔ)上確定一個校正信號并用于控制單元14。
圖6表明另一個評估裝置16的可能結(jié)構(gòu)方案。這個評估單元16中輸入一個借助裝置M1或M2檢測的初級電壓信號U11或U12。同時，這個信號輸入一個裝置30中，它確定火花末端t2并將一個相應(yīng)的觸發(fā)信號繼續(xù)導(dǎo)入到該評估裝置16去。在評估裝置16中，借助裝置31產(chǎn)生一個第一時間窗口，其中，用裝置35形成一個第一尖峰值。在評估裝置16中借助裝置31產(chǎn)生一個第二時間窗口，其中用裝置36形成一個第二信號尖峰值。然后，在裝置37中通過尖峰值的除法處理計算一個數(shù)值，它表示對衰減的一個尺度。這個數(shù)值與一個恒定的、依賴于特性曲線的或依賴時間的并取自貯存器40的參考值相比較且在比較器39中確定一個校正信號以用于控制單元14。
圖7表明該評估裝置16的第三個結(jié)構(gòu)變型方案并通過一個數(shù)字系統(tǒng)例如一個信號程序器實現(xiàn)。這個評估裝置16如同圖5和6那樣，被輸入一個借助裝置M1或M2檢測的初級電壓信號，但是，是在借助低通濾波器41進(jìn)行低通濾波之后和借助A/D轉(zhuǎn)換器42作模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換以后輸入的。該數(shù)字化的信號被輸入一個裝置30中，它確定火花末端和用該火花末端開啟一個時間窗口。在該時間窗口打開期間，所述數(shù)字化的信號被儲存在一個貯存器43中。在裝置44中，根據(jù)所儲存的數(shù)字化信號確定一個衡量信號U11或U12衰減的尺度。這個數(shù)值與一個恒定時，依賴于特性曲線的或依賴于時間的參考值相比較并確定一個用于控制單元14的校正信號。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機的點火裝置具有一個控制單元，其用于在由傳感器檢測的內(nèi)燃機運行參數(shù)的基礎(chǔ)上確定控制參數(shù)；還具有至少一個檢測轉(zhuǎn)換到點火線圈之初級側(cè)的次級電壓的裝置，以及具有一個評估裝置，其中輸入由至少一個裝置檢測的初級電壓，其特征在于該評估裝置(16)檢測在火花末端之后的次級電壓的衰減情況作為衡量點火裝置性能的尺度。
2.按權(quán)利要求1所述的點火裝置，其特征在于該衰減情況表明一個衡量次級側(cè)并聯(lián)電阻之?dāng)?shù)量的尺度。
3.按權(quán)利要求1或2所述的點火裝置，其特征在于該評估裝置(16)中用于確定隨后點火周期的控制參數(shù)之結(jié)果被輸入到控制單元(14)中。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的點火裝置，其特征在于對次級電壓的評估在一個測量窗口中實現(xiàn)，該窗口在火花末端處被打開。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的點火裝置，其特征在于在火花末端后次級電壓的第一峰值( )和第二峰值( )的商值可以確定為衰減的尺度。
全文摘要
一個用于內(nèi)燃機的點火裝置具有用于檢測轉(zhuǎn)換到點火線圈(10)之初級側(cè)(11)的次級電壓的裝置(M1、M2)；并且由此裝置檢測的信號(U11或U12)輸入到一個評估裝置中，該評估裝置(16)可確定在火花末端(t2)之后電壓信號(U11或U12)的衰減情況，同時這個衰減情況表明了在次級側(cè)并聯(lián)電阻之?dāng)?shù)量的尺度。
文檔編號F02P17/12GK1145983SQ9611011
公開日1997年3月26日 申請日期1996年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月5日
發(fā)明者L·普特曼, W·戈林, F·哈克蘭達(dá), J·福斯特 申請人:羅伯特-博希股份公司