點(diǎn)火系統(tǒng)和用于運(yùn)行點(diǎn)火系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行用于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)的方法，所述點(diǎn)火系統(tǒng)包括第一電壓發(fā)生器(也是“初級(jí)電壓發(fā)生器”)和高壓斬波器。本發(fā)明尤其涉及避免運(yùn)行期間無(wú)意的火花中斷。
【背景技術(shù)】
[0002]點(diǎn)火系統(tǒng)用在現(xiàn)有技術(shù)中，以便點(diǎn)燃外源點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的可點(diǎn)燃的混合物。為此，向火花隙加載電能或者電壓，在對(duì)此作出的響應(yīng)中所形成的點(diǎn)火火花點(diǎn)燃燃燒室中的可燃燒的混合物。對(duì)現(xiàn)代的點(diǎn)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(yīng)的用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的解決方案、如高增壓和稀薄混合氣運(yùn)行/分層運(yùn)行(SchichtbetriebX射束控制的直接噴射)中，結(jié)合提高的廢氣再循環(huán)率(AGR)派生出對(duì)所述點(diǎn)火系統(tǒng)的要求。在提高溫度要求的情況下有必要提高點(diǎn)火電壓需求及能量需求。對(duì)于常規(guī)的感應(yīng)式點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，必須將全部對(duì)于燃燒來(lái)說(shuō)必要的能量中間儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈中。對(duì)于在點(diǎn)火火花能量方面的較高的要求來(lái)說(shuō)，得出了點(diǎn)火線圈的較大的結(jié)構(gòu)形式。這與對(duì)現(xiàn)今的馬達(dá)方案(“小型化”)的較小結(jié)構(gòu)空間的要求相沖突。在本申請(qǐng)人的早期的申請(qǐng)中，點(diǎn)火系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能通過(guò)不同的標(biāo)準(zhǔn)組件來(lái)承擔(dān)。高壓發(fā)生器產(chǎn)生對(duì)于火花塞上的高壓擊穿來(lái)說(shuō)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(diǎn)火火花的能量，用于使混合物點(diǎn)火持續(xù)。通過(guò)這種方式，盡管所述點(diǎn)火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(duì)于燃燒室內(nèi)的湍流更穩(wěn)健，但是眾所周知會(huì)導(dǎo)致火花塞電極強(qiáng)烈的腐蝕。而如果點(diǎn)火火花能量或火花電流未超過(guò)所定義的極限，則小的火花電流可能在燃燒室內(nèi)的湍流情況下導(dǎo)致火花中斷。前述的系統(tǒng)不能令人滿意地充分利用點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的穩(wěn)定火花的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]前面所提到的需求按照本發(fā)明通過(guò)一種用于運(yùn)行點(diǎn)火系統(tǒng)的方法來(lái)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?qū)⒒鸹娏髡{(diào)節(jié)到所期望的數(shù)值上。通過(guò)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(shí)現(xiàn)折衷。根據(jù)本發(fā)明的、用于運(yùn)行點(diǎn)火系統(tǒng)的方法尤其適合于用汽油運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)，其中在射束控制的直接噴射的情況下以及在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的通過(guò)渦輪增壓加載的高負(fù)荷-AGR情況下實(shí)現(xiàn)特別的優(yōu)點(diǎn)。所述點(diǎn)火系統(tǒng)一利用該點(diǎn)火系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明所述的方法一包括初級(jí)電壓發(fā)生器和升壓斬波器，其中所述升壓斬波器被設(shè)計(jì)用于維持借助于所述初級(jí)電壓發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生的火花。通過(guò)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(diǎn)火火花的、改變了的能量需求。換句話說(shuō)，可以根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)改變用于點(diǎn)火火花的能量需求并且根據(jù)本發(fā)明來(lái)確定這種改變。在對(duì)此作出的響應(yīng)中，改變所述升壓斬波器的接通時(shí)刻，即接通升壓斬波器的時(shí)刻，以便按需求來(lái)對(duì)點(diǎn)火火花能量或點(diǎn)火火花電流和點(diǎn)火火花電壓進(jìn)行計(jì)量。通過(guò)這種方式，通過(guò)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(shí)出現(xiàn)。另一方面，火花中斷通過(guò)增大升壓斬波器的輸出功率來(lái)避免，方法是:在未超過(guò)火花電流的下限閾值時(shí)提前升壓斬波器的接通時(shí)刻，并且朝“更早的”方向、尤其在點(diǎn)火時(shí)刻之前變更升壓斬波器的暫態(tài)過(guò)程(Einschwingvorgang)。因?yàn)橛缮龎簲夭ㄆ鳟a(chǎn)生的電壓在接通之后在升壓斬波器的多個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)增大，所以在混合物燃燒時(shí)升壓斬波器可以提供更高的電能。通過(guò)符合需求地選擇升壓斬波器的接通時(shí)刻而降低升壓斬波器內(nèi)的熱量損失也是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。減小了電氣構(gòu)件(例如用于中間存儲(chǔ)電能的高壓電容器)的負(fù)載。因此在設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)可以價(jià)格低廉地選擇電氣結(jié)構(gòu)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(lái)調(diào)整升壓斬波器的工作方式時(shí)也產(chǎn)生了更少的熱量損失?？傮w而言，在(例如機(jī)動(dòng)車(KFZ)或PKW的)車載電網(wǎng)的點(diǎn)火系統(tǒng)的要求苛刻的燃燒方法的情況下，本發(fā)明能夠?qū)崿F(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(shè)計(jì)得更小并且可以實(shí)現(xiàn)消耗優(yōu)勢(shì)。此外，點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)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(quán)利要求展示了本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案。
[0005]優(yōu)選地，對(duì)于改變了的能量需求的確定包括對(duì)點(diǎn)火火花電流或點(diǎn)火火花電壓的測(cè)量。這例如可以通過(guò)分流器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)所述分流器來(lái)確定流過(guò)點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火火花隙的電流。所述電壓確定例如可以借助于所述點(diǎn)火系統(tǒng)的內(nèi)部的電氣開關(guān)電路、模擬的電路或者微控制器或者通過(guò)ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種方式，需要較小的或者不需要額外的硬件開銷來(lái)實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明的方法。
[0006]進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)所述改變了的能量需求的確定包括:將點(diǎn)火火花的所測(cè)量的電氣的特征參量或者由電子控制器接收的信號(hào)與所分配的參考值進(jìn)行比較。所述參考值例如可以從存儲(chǔ)器件中得知。該參考值例如表征閾值，在超過(guò)所述閾值時(shí)應(yīng)該降低點(diǎn)火火花能量用于避免腐蝕，并且在低于所述閾值時(shí)應(yīng)該提高點(diǎn)火火花能量用于避免無(wú)意的火花中斷。例如可以將形式為點(diǎn)火火花電流和/或點(diǎn)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(jìn)行比較。作為所述電子控制器，例如可以使用馬達(dá)控制器或者點(diǎn)火控制器，其測(cè)評(píng)電子裝置確定并且提供用于對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行控制的信號(hào)。測(cè)量值或者控制信號(hào)與各個(gè)參考值或者閾值的比較是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所述數(shù)學(xué)運(yùn)算可以在線路技術(shù)上成本低廉地并且節(jié)省位置空間地得到實(shí)現(xiàn)。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述方法包括對(duì)所述電氣的特征參量進(jìn)行分類的步驟，方法是:例如在所述點(diǎn)火系統(tǒng)的存儲(chǔ)器件的內(nèi)部為預(yù)定義的特征參量間隔分配用于所述電氣的特征參量的測(cè)量值。除此之外，也可以由控制器預(yù)先給定所述接通時(shí)刻，方法是，考慮燃燒方法的要求。例如可以確定并考慮馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)這種馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)實(shí)例是部分負(fù)荷運(yùn)行中的廢氣再循環(huán)，所述部分負(fù)荷運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的混合物狀態(tài)相對(duì)均勻。在這種部分負(fù)荷運(yùn)行中不需要將升壓斬波器置于初級(jí)電壓發(fā)生器的切斷時(shí)刻(點(diǎn)火時(shí)刻)之前。在高負(fù)荷運(yùn)行中利用廢氣再循環(huán)的工作點(diǎn)中，值得推薦的是在升壓斬波器的運(yùn)行和初級(jí)電壓發(fā)生器的切斷時(shí)刻(點(diǎn)火時(shí)刻)之間重疊。在催化器應(yīng)當(dāng)被加熱的運(yùn)行狀態(tài)中，重又不需要在升壓斬波器的運(yùn)行和初級(jí)電壓發(fā)生器的切斷時(shí)刻(點(diǎn)火時(shí)刻)之間重疊。在分層運(yùn)行中重又在燃燒室內(nèi)存在不均勻的混合物成分，其中在升壓斬波器的運(yùn)行和初級(jí)電壓發(fā)生器的切斷時(shí)刻之間重疊是有利的。在此，所述點(diǎn)火系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)用于為相應(yīng)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(shí)刻。所述接通時(shí)刻例如可以在所述點(diǎn)火系統(tǒng)的存儲(chǔ)器件的內(nèi)部被分配給相應(yīng)的特征參量類別，并且在對(duì)分類處理作出的響應(yīng)中在確定所述升壓斬波器的接通時(shí)刻時(shí)加以運(yùn)用。這種運(yùn)算也是一種不太麻煩的并且在線路技術(shù)上能夠容易地并且快速地實(shí)現(xiàn)的、用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的可行方案。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述點(diǎn)火系統(tǒng)的FPGA和/或ASIC的內(nèi)部來(lái)確定所述特征參量。前面所提到的電子的結(jié)構(gòu)元件例如布置在點(diǎn)火系統(tǒng)的內(nèi)部，尤其是布置在每個(gè)用于對(duì)點(diǎn)火過(guò)程進(jìn)行控制的火花塞的區(qū)域中。其中通過(guò)與火花塞的接觸能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)點(diǎn)火過(guò)程和燃燒過(guò)程進(jìn)行控制。因此，可以通過(guò)這種方式在沒(méi)有額外的硬件開銷的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，在對(duì)用于成功點(diǎn)火的、點(diǎn)火系統(tǒng)的降低了的能量需求所作的響應(yīng)中改變接通時(shí)刻。如果相對(duì)于所述初級(jí)電壓發(fā)生器的切斷的時(shí)刻來(lái)推遲所述升壓斬波器的接通時(shí)