點火系統(tǒng)和用于運行點火系統(tǒng)的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行用于內燃機的點火系統(tǒng)的方法，所述點火系統(tǒng)包括第一電壓發(fā)生器(也是“初級電壓發(fā)生器”)和高壓斬波器。本發(fā)明尤其涉及避免運行期間無意的火花中斷。
【背景技術】
[0002]點火系統(tǒng)用在現(xiàn)有技術中，以便點燃外源點火的內燃機的燃燒室中的可點燃的混合物。為此，向火花隙加載電能或者電壓，在對此作出的響應中所形成的點火火花點燃燃燒室中的可燃燒的混合物。對現(xiàn)代的點火系統(tǒng)的主要要求間接地從必要的減少排放及減少燃料中產(chǎn)生。從相應的用馬達驅動的解決方案、如高增壓和稀薄混合氣運行/分層運行(SchichtbetriebX射束控制的直接噴射)中，結合提高的廢氣再循環(huán)率(AGR)派生出對所述點火系統(tǒng)的要求。在提高溫度要求的情況下有必要提高點火電壓需求及能量需求。對于常規(guī)的感應式點火系統(tǒng)來說，必須將全部對于燃燒來說必要的能量中間儲存在點火線圈中。對于在點火火花能量方面的較高的要求來說，得出了點火線圈的較大的結構形式。這與對現(xiàn)今的馬達方案(“小型化”)的較小結構空間的要求相沖突。在本申請人的早期的申請中，點火系統(tǒng)的兩個主要功能通過不同的標準組件來承擔。高壓發(fā)生器產(chǎn)生對于火花塞上的高壓擊穿來說所需要的高壓。例如形式為升壓斬波器的旁路提供用于維持點火火花的能量，用于使混合物點火持續(xù)。通過這種方式，盡管所述點火系統(tǒng)的結構形式得到減小也可以在火花電流曲線優(yōu)化的情況下提供較高的火花能量。
[0003]雖然高的火花電流相對于燃燒室內的湍流更穩(wěn)健，但是眾所周知會導致火花塞電極強烈的腐蝕。而如果點火火花能量或火花電流未超過所定義的極限，則小的火花電流可能在燃燒室內的湍流情況下導致火花中斷。前述的系統(tǒng)不能令人滿意地充分利用點火系統(tǒng)內的穩(wěn)定火花的潛力。

【發(fā)明內容】

[0004]前面所提到的需求按照本發(fā)明通過一種用于運行點火系統(tǒng)的方法來得到滿足。所述方法的特征在于符合需求地提供火花能量，從而能夠將火花電流調節(jié)到所期望的數(shù)值上。通過這種方式能夠以合適的方式在電極腐蝕與易于火花中斷之間實現(xiàn)折衷。根據(jù)本發(fā)明的、用于運行點火系統(tǒng)的方法尤其適合于用汽油運行的內燃機，其中在射束控制的直接噴射的情況下以及在驅動機構的通過渦輪增壓加載的高負荷-AGR情況下實現(xiàn)特別的優(yōu)點。所述點火系統(tǒng)一利用該點火系統(tǒng)來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明所述的方法一包括初級電壓發(fā)生器和升壓斬波器，其中所述升壓斬波器被設計用于維持借助于所述初級電壓發(fā)生器來產(chǎn)生的火花。通過所述升壓斬波器可以將車載電網(wǎng)能量帶至合適的電壓水平上并且將其輸送給火花隙。按本發(fā)明的方法的突出之處在于:確定用于借助于升壓斬波器要維持的點火火花的、改變了的能量需求。換句話說，可以根據(jù)當前的運行狀態(tài)來改變用于點火火花的能量需求并且根據(jù)本發(fā)明來確定這種改變。在對此作出的響應中，改變所述升壓斬波器的接通時刻，即接通升壓斬波器的時刻，以便按需求來對點火火花能量或點火火花電流和點火火花電壓進行計量。通過這種方式，通過避免高的火花電流減小了火花塞磨損。商業(yè)上常見的火花塞上的特別明顯的電極磨損例如在火花電流大于10mA時出現(xiàn)。另一方面，火花中斷通過增大升壓斬波器的輸出功率來避免，方法是:在未超過火花電流的下限閾值時提前升壓斬波器的接通時刻，并且朝“更早的”方向、尤其在點火時刻之前變更升壓斬波器的暫態(tài)過程(Einschwingvorgang)。因為由升壓斬波器產(chǎn)生的電壓在接通之后在升壓斬波器的多個運行周期內增大，所以在混合物燃燒時升壓斬波器可以提供更高的電能。通過符合需求地選擇升壓斬波器的接通時刻而降低升壓斬波器內的熱量損失也是本發(fā)明的優(yōu)點。減小了電氣構件(例如用于中間存儲電能的高壓電容器)的負載。因此在設計根據(jù)本發(fā)明的點火系統(tǒng)時可以價格低廉地選擇電氣結構元件。在升壓斬波器的電氣的(控制)電路中，在根據(jù)改變的能量需求來調整升壓斬波器的工作方式時也產(chǎn)生了更少的熱量損失?？傮w而言，在(例如機動車(KFZ)或PKW的)車載電網(wǎng)的點火系統(tǒng)的要求苛刻的燃燒方法的情況下，本發(fā)明能夠實現(xiàn)更小的能量吸收以及混合物的可靠的燃燒，由此可以將電纜橫截面的尺寸設計得更小并且可以實現(xiàn)消耗優(yōu)勢。此外，點火系統(tǒng)內的更小的電流意味著電磁輻射的減小。換言之，改善了電磁兼容性(EMV)。從屬權利要求展示了本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案。
[0005]優(yōu)選地，對于改變了的能量需求的確定包括對點火火花電流或點火火花電壓的測量。這例如可以通過分流器來實現(xiàn)，通過所述分流器來確定流過點火系統(tǒng)的點火火花隙的電流。所述電壓確定例如可以借助于所述點火系統(tǒng)的內部的電氣開關電路、模擬的電路或者微控制器或者通過ASIC來實現(xiàn)。通過這種方式，需要較小的或者不需要額外的硬件開銷來實現(xiàn)按本發(fā)明的方法。
[0006]進一步優(yōu)選地，對所述改變了的能量需求的確定包括:將點火火花的所測量的電氣的特征參量或者由電子控制器接收的信號與所分配的參考值進行比較。所述參考值例如可以從存儲器件中得知。該參考值例如表征閾值，在超過所述閾值時應該降低點火火花能量用于避免腐蝕，并且在低于所述閾值時應該提高點火火花能量用于避免無意的火花中斷。例如可以將形式為點火火花電流和/或點火火花電壓的閾值作為電氣的特征參量加以保存并且將其與所確定的特征參量進行比較。作為所述電子控制器，例如可以使用馬達控制器或者點火控制器，其測評電子裝置確定并且提供用于對所述內燃機的運行進行控制的信號。測量值或者控制信號與各個參考值或者閾值的比較是簡單的數(shù)學運算，所述數(shù)學運算可以在線路技術上成本低廉地并且節(jié)省位置空間地得到實現(xiàn)。
[0007]進一步優(yōu)選地，所述方法包括對所述電氣的特征參量進行分類的步驟，方法是:例如在所述點火系統(tǒng)的存儲器件的內部為預定義的特征參量間隔分配用于所述電氣的特征參量的測量值。除此之外，也可以由控制器預先給定所述接通時刻，方法是，考慮燃燒方法的要求。例如可以確定并考慮馬達運行狀態(tài)。針對這種馬達運行狀態(tài)的一個實例是部分負荷運行中的廢氣再循環(huán)，所述部分負荷運行會導致燃燒室內的混合物狀態(tài)相對均勻。在這種部分負荷運行中不需要將升壓斬波器置于初級電壓發(fā)生器的切斷時刻(點火時刻)之前。在高負荷運行中利用廢氣再循環(huán)的工作點中，值得推薦的是在升壓斬波器的運行和初級電壓發(fā)生器的切斷時刻(點火時刻)之間重疊。在催化器應當被加熱的運行狀態(tài)中，重又不需要在升壓斬波器的運行和初級電壓發(fā)生器的切斷時刻(點火時刻)之間重疊。在分層運行中重又在燃燒室內存在不均勻的混合物成分，其中在升壓斬波器的運行和初級電壓發(fā)生器的切斷時刻之間重疊是有利的。在此，所述點火系統(tǒng)可以被設計用于為相應的特征參量類別分配合適的、用于所述升壓斬波器的接通時刻。所述接通時刻例如可以在所述點火系統(tǒng)的存儲器件的內部被分配給相應的特征參量類別，并且在對分類處理作出的響應中在確定所述升壓斬波器的接通時刻時加以運用。這種運算也是一種不太麻煩的并且在線路技術上能夠容易地并且快速地實現(xiàn)的、用于實現(xiàn)本發(fā)明的可行方案。
[0008]進一步優(yōu)選地，在所述點火系統(tǒng)的FPGA和/或ASIC的內部來確定所述特征參量。前面所提到的電子的結構元件例如布置在點火系統(tǒng)的內部，尤其是布置在每個用于對點火過程進行控制的火花塞的區(qū)域中。其中通過與火花塞的接觸能夠實現(xiàn)對點火過程和燃燒過程進行控制。因此，可以通過這種方式在沒有額外的硬件開銷的情況下實現(xiàn)本發(fā)明。
[0009]進一步優(yōu)選地，在對用于成功點火的、點火系統(tǒng)的降低了的能量需求所作的響應中改變接通時刻。如果相對于所述初級電壓發(fā)生器的切斷的時刻來推遲所述升壓斬波器的接通時