Titel

Zündsvstem und Verfahren zum Betreiben eines Zündsvstems Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines

Zündsystems für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen ersten

Spannungserzeuger („Primärspannungserzeuger") und einen Hochsetzsteller. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung bzw.

Vereinfachung bei der Absicherung des Betriebs des Zündsystems mittels des Hochsetzstellers.

Zündsysteme werden im Stand der Technik verwendet, um zündfähiges Gemisch in einer Brennkammer einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zu entzünden. Hierzu wird eine Zündfunkenstrecke mit elektrischer Energie beaufschlagt, im Ansprechen worauf der sich ausbildende Zündfunke das brennfähige Gemisch im Brennraum entzündet. Die Hauptanforderungen an moderne Zündsysteme ergeben sich indirekt aus notwendigen Emissions- und Kraftstoffreduzierungen. Aus entsprechenden motorischen Lösungsansätzen, wie

Hochaufladung und Mager-/Schichtbetrieb (strahlgeführte Direkteinspritzung) in Kombination mit erhöhten Abgasrückführraten (AGR), leiten sich Anforderungen an die Zündsysteme ab. Die Darstellung erhöhter Zündspannungs- und

Energiebedarfe bei erhöhten Temperaturanforderungen sind notwendig. Bei konventionellen induktiven Zündsystemen muss die gesamte zur Entflammung notwendige Energie in der Zündspule zwischengespeichert werden. Bei den hohen Anforderungen bezüglich der Zündfunkenenergie ergibt sich eine große Bauform der Zündspule. Dies steht mit den Anforderungen an geringe Bauräume heutiger Motorenkonzepte („Downsizing") in Konflikt. In einer früheren

Anmeldung der Anmelderin wurden zwei Hauptfunktionen des Zündsystems durch unterschiedliche Baugruppen übernommen. Ein Hochspannungserzeuger als erster Spannungserzeuger generiert die für den Hochspannungsdurchschlag an der Zündkerze erforderliche Hochspannung. Ein Bypass, z.B. in Form eines Hochsetzstellers, stellt Energie zur Aufrechterhaltung des Zündfunkens zur fortgeführten Gemischentflammung bereit. Auf diese Weise können hohe Funkenenergien bei optimiertem Funkenstromverlauf trotz einer reduzierten Bauform des Zündsystems bereitgestellt werden.

Beim Einschalten eines Primärspannungserzeugers (z. B. in Form eines

Transformators) können aufgrund der anfänglich hohen Unstetigkeit des magnetischen Flusses hohe sekundärseitige Spannungen erzeugt werden. Diese Spannungen liegen über der Ausgangsseite des Primärspannungserzeugers und somit über der Funkenstrecke an. Ohne zusätzliche Maßnahme können somit diese unzulässig hohen Spannungen eine unerwünschte Funkenbildung verursachen. Der Funke kann - sofern ungünstige Betriebsparameter herrschen (z. B. geringer Druck und geringe Strömungsgeschwindigkeit im Brennraum) - zu für den Einlasstrakt schädlichen Entflammungen/Fehlzündungen führen. Zur

Vermeidung eines vorgenannten Vorgangs werden Einschaltspannungen oberhalb von 1000V von Motorenherstellern üblicherweise nicht akzeptiert. Als im Stand der Technik bekannte Maßnahme zur Unterdrückung des

Einschaltfunkens werden in der Regel Einschaltfunkenunterdrückungs(EFU)- Dioden in Reihe zur Sekundärseite der Zündspule eingesetzt, welche die

Ausgangsspannung auf vordefinierte Werte reduzieren. Dieses zusätzliche Bauteil erfordert jedoch Bauraum, der dem vorherrschenden Trend des „Downsizings" im Motorenbau entgegensteht. Zudem bedeuten die

herkömmlichen Konzepte erhöhte Kosten, zusätzliche Anforderungen an die elektrische Kontaktierung, die Realisierung der erforderlichen Bauteilrobustheit und die Dauerhaltbarkeit. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige, robuste und platzsparende Möglichkeit zur

Einschaltfunkenunterdrückung bereitzustellen. Offenbarung der Erfindung

Der vorstehend genannte Bedarf wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben eines Zündsystems gestillt. Das erfindungsgemäße Verfahren dient daher dem Unterdrücken eines Zündfunkens an einer Funkenstrecke beim Einschalten eines Primärspannungserzeugers in einem Zündsystem für eine

Brennkraftmaschine. Das Zündsystem umfasst einen Primärspannungserzeuger (z. B. in Form eines Transformators) und einen Hochsetzsteller. Mittels des Hochsetzstellers kann beispielsweise ein durch den Primärspannungserzeuger erzeugter Zündfunke mit zusätzlicher elektrischer Energie versorgt werden, um denselben aufrecht zu erhalten. Beim Einschalten des

Primärspannungserzeugers wird die Ausgangsspannung über der Funkenstrecke verringert, indem eine der Ausgangsspannung des Primärspannungserzeugers entgegengesetzt orientierte Spannung mittels des Hochsetzstellers erzeugt wird. Unter einem„Einschalten eines Primärspannungserzeugers" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Veranlassen eines Speicherns elektrischer Energie (z.B. im Magnetfeld einer Transformatorspule) in dem Primärspannungserzeuger verstanden, welche zu einem späteren Zeitpunkt zur Erzeugung des

Zündfunkens Verwendung finden soll. Bei der Verwendung von Transformatoren wird eine primärseitige Masche des Transformators geöffnet, im Ansprechen worauf der Stromfluss zum Erliegen kommt und das in sich zusammenfallende Magnetfeld eine sekundärseitige Funkenentladung zur Folge hat. Da die

Magnetfeldänderung beim Einschalten des Primärspannungserzeugers gegenüber dem Ausschaltvorgang des Primärspannungserzeugers

entgegengesetzt erfolgt, ist auch die Spannung, welche es beim Einschalten des Primärspannungserzeugers zu verringern gilt, der erwünschten Zündspannung beim Ausschalten des Primärspannungserzeugers gegensinnig orientiert. Mit anderen Worten stützt eine mittels des Hochsetzstellers erzeugte Spannung beim Ausschalten des Primärspannungserzeugers den Zündfunken, während sie beim Einschalten des Primärspannungserzeugers die bereitgestellte Energie verringert. Auf diese Weise kann die Spannung an der Zündfunkenstrecke im Einschaltmoment des Primärspannungserzeugers verringert werden, wodurch unerwünschte Zündungen und durch diese mögliche Beschädigungen an der

Brennkraftmaschine verhindert werden. Als Brennkraftmaschine kommt für die Verwendung der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Gasmotor, insbesondere eine fremdgezündete benzinbetriebene Brennkraftmaschine in Frage.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugt umfasst der Primärspannungserzeuger einen Transformator, bei welchem eine primärseitige Spule und eine sekundärseitige Spule über einen Eisenkern magnetisch miteinander gekoppelt sind. Der Transformator kann in einer primärseitigen Masche einen Schalter zum Ein- und Ausschalten eines primärseitigen Stromflusses umfassen. Wird der Schalter geschlossen, wird erfindungsgemäß eine sekundärseitig mögliche Spannungsüberhöhung mittels des Hochsetzstellers verringert. Transformatoren haben sich in Zündsystemen jahrzehntelang bewährt und werden auch als„Zündspulen" bezeichnet. Weiter bevorzugt erfolgt das Erzeugen der entgegengesetzt orientierten

Spannung mittels des Hochsetzstellers in einem Zeitbereich, der vor dem Einschalten des Primärspannungserzeugers beginnt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass nicht die volle, beim Einschalten des

Primärspannungserzeugers mögliche sekundärseitige Spannung über der Zündfunkenstrecke anliegt. Bevorzugt kann zur Verringerung des Energiebedarfs die Spannung des Hochsetzstellers abgeschaltet werden, bevor der

Primärspannungserzeuger ausgeschaltet wird. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Zündung zu einem zu frühen Zeitpunkt unterdrückt werden.

Sofern im Zündmoment eine besonders hohe elektrische Spannung an der Zündfunkenstrecke erforderlich ist oder eine maximale Zündfunkenenergie im weiteren Brennverlauf wünschenswert ist, kann die mittels des Hochsetzstellers erzeugte Spannung auch bis weit nach dem Ausschalten des

Primärspannungserzeugers aufrecht erhalten werden, wodurch sich während des Zündzeitpunktes und danach die der Funkenstrecke bereitgestellten Energien überlagern. Ein solcher Fall ist stets nahe dem Zündzeitpunkt gegeben, wenn bereits eine hohe Verdichtung und damit ein höherer Zündspannungsbedarf bestehen. Dies erzeugt einen besonders stabilen Zündfunken und ein besonders hohes Zündspannungsangebot im Zündmoment. Weiterbevorzugt erfolgt das Erzeugen der mittels des Hochsetzstellers erzeugten elektrischen Spannung in einem Zeitbereich, der vor dem Einschalten des Primärspannungserzeugers beginnt und vor einem sekundärseitigen zweiten lokalen Maximum der Ausgangsspannung des Primärspannungserzeugers innerhalb eines Zündzyklus' reduziert wird. Da im Zeitpunkt des Einschaltens die größte Unstetigkeit des magnetischen Flusses innerhalb des

Primärspannungserzeugers besteht, wird in Abhängigkeit der Zeitkonstante des Schwingkreises nach einer Verzögerungszeit auch die höchste ausgangsseitige Spannung erwartet. Bereits bei Erreichen des zweiten lokalen Maximums ist dieser kritische Spannungswert mit Sicherheit überstanden, so dass eine Analyse der ausgangsseitigen Spannung einen guten Indikator für einen zum

Abschalten des Hochsetzstellers geeigneten Zeitpunkt darstellt.

Selbstverständlich könnten auch andere Punkte (z.B. das erste Maximum) innerhalb des Ausgangsstromverlaufes erkannt und zum Erzeugen eines Abschaltsignals für den Hochsetzsteller verwendet werden. Durch die Reduktion der Ausgangsspannung des Hochsetzstellers kann die elektrische

Energieaufnahme des erfindungsgemäßen Zündsystems verringert werden. Insbesondere bietet sich daher ein Abschalten des Hochsetzstellers an, sobald die Ausgangsspannung des Primärspannungserzeugers verträgliche Werte angenommen hat.

Eine weitere Möglichkeit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, ein mehrmaliges Ein- und Ausschalten des Hochsetzstellers vorzunehmen. Beispielsweise kann der Hochsetzsteller vor dem

Einschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers eingeschaltet werden, so dass zum Einschaltzeitpunkt der obere Grenzwert der Ausgangsspannung vom Hochsetzsteller generiert wird. Anschließend wird zum Einschaltzeitpunkt der Hochsetzsteller abgeschaltet, wodurch die Ausgangsspannung in einem stark negativen Bereich abfällt. Anschließend wird der Hochsetzsteller ein zweites Mal eingeschaltet, bevor die Spannung einen unteren Grenzwert für einen sicheren Betriebsbereich erreicht hat. Gegebenenfalls kann nun der Hochsetzsteller erneut abgeschaltet werden. Je nach Batteriespannung und

Übersetzungsverhältnis des Primärspannungserzeugers (Zündtransformators) ist die Einschaltspannung so groß, dass ein einmaliges Ein- und Ausschalten des Hochsetzstellers nicht die Einhaltung der Anforderung der Motorenhersteller ermöglicht. Durch ein mehrmaliges Ein- und Ausschalten des Hochsetzstellers in Abhängigkeit von einem oberen und einem unteren Grenzwert der

Ausgangsspannung eines erfindungsgemäßen Zündsystems kann ein unzulässiges Überschreiten der Ausgangsspannung vor dem angestrebten Zündzeitpunkt in weiten Grenzen vermieden werden.

Bevorzugt kann ein Betriebsparameter des Hochsetzstellers im Ansprechen auf einen geänderten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine geändert werden.

Beispielsweise kann der Einschaltzeitpunkt und/oder der Ausschaltzeitpunkt (beispielsweise über dem Kurbelwinkel) verschoben werden. Dies kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn sich der Zündzeitpunkt aufgrund eines geänderten Drehzahlzustandes der Brennkraftmaschine geändert hat. Auf diese Weise kann durch eine entsprechende Änderung des Betriebsverhaltens des Hochsetzstellers der Einsatz elektrischer Energie exakt und auf den (Zeitpunkt dosiert werden. Als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine kommen unterschiedliche Kenngrößen in Frage. Beispielsweise kann das Brennverfahren, die Drehzahl, der Lastzustand, der (ermittelte oder angenommene) Druck innerhalb der Brennkammer, die Turbulenz eines Gemisches innerhalb der Brennkammer o. ä. verwendet werden, um eine geeignete Betriebsweise für den Hochsetzsteller zu definieren.

Beispielsweise kann auch ein veränderter Energiebedarf an der Funkenstrecke zum Anlass genommen werden, den Betriebsparameter des Hochsetzstellers zu verändern. Wird ein ohnehin hoher Energiebedarf ermittelt, welcher durch das alleinige Einschalten des Primärspannungserzeugers keine Fehlzündungsgefahr birgt, kann das erfindungsgemäße Unterdrücken des Zündfunkens mittels des Hochsetzstellers ausgesetzt werden, um elektrische Energie zu sparen. Wird hingegen ein verringerte Energiebedarf (z. B. durch eine verringerte Turbulenz oder einen geringeren Druck eines Gemisches innerhalb des Brennraumes) ermittelt, kann zur Vermeidung von Fehlzündungen das erfindungsgemäße

Verfahren ausgeführt werden, um mittels des Hochsetzstellers eine

unerwünschten Zündfunken beim Einschalten des Primärspannungserzeugers zu unterdrücken. Auch kann eine Ausgangsspannung des

Primärspannungserzeugers ermittelt und ein Vergleich der ermittelten

Ausgangsspannung mit einer abgespeicherten Referenz durchgeführt werden, im

Ansprechen worauf der Betriebsparameter des Hochsetzstellers geändert wird. Alternativ kann ohne Messung der Ausgangsspannung über die Messung der Hochsetzstellerspannung und der Vorgabe eines Schwellenwertes/Referenz (Beispielsweise in Abhängigkeit der Batteriespannung) das Ein/Ausschalten des Hochsetzstellers geregelt werden. Hierbei ist die Einschaltspannung proportional zur Spannung über der Primärseite. Insbesondere kann in einem ersten

Zündvorgang die Ausgangsspannung des Primärspannungserzeugers beim Einschalten des Primärspannungserzeugers ermittelt und ausgewertet werden, um in einem zweiten (darauf folgenden) Zündvorgang geänderte

Betriebsparameter für den Betrieb des Hochsetzstellers zu verwenden. Auf diese

Weise kann die zum Betrieb des Hochsetzstellers erforderliche elektrische Energie besonders wohl dosiert eingesetzt werden.

Die mittels des Hochsetzstellers im Zeitpunkt des Einschaltens des

Primärspannungserzeugers erzeugte Spannung kann im Bereich zwischen 100 V und 1500 V, bevorzugt im Bereich zwischen 500 V und 1200 V liegen. Einerseits sind die vorgenannten Spannungen mittels eines Hochsetzstellers zuverlässig erzeugbar, andererseits können die vorgenannten Spannungen dazu verwendet werden, die Spannung beim Einschalten eines Primärspannungserzeugers eines Zündsystems signifikant zu verringern. Selbstverständlich kann auch die

Spannung des Hochsetzstellers im Ansprechen auf einen veränderten

Betriebsbereich der Brenn kraftmaschine verändert werden, um den Einsatz elektrischer Energie in geeigneter Weise zu dosieren.

Das Zündsystem ist für eine Brennkraftmaschine vorgesehen und umfasst einen Primärspannungserzeuger, eine Funkenstrecke und einen Hochsetzsteller. Der Hochsetzsteller ist eingerichtet, beispielsweise einen ausgangsseitig durch den

Primärspannungserzeuger erzeugten Zündfunken an der Funkenstrecke mit elektrischer Energie zu versorgen. Zudem kann der Hochsetzsteller eingerichtet sein, bereits vor dem Abschalten des Primärspannungserzeugers eine Spannung bereitzustellen, um den mittels des Primärspannungserzeugers zu stillenden Spannungsbedarf zu verringern. Das Zündsystem ist eingerichtet, eine durch ein

Einschalten des Primärspannungserzeugers erzeugte Ausgangsspannung über der Funkenstrecke durch Erzeugen einer der Ausgangsspannung des

Primärspannungserzeugers entgegengesetzt orientierten Spannung mittels des Hochsetzstellers zu verringern. Beispielsweise kann der Hochsetzsteller ausgangsseitig in einer Masche angeordnet sein, in welcher sich auch die

Funkenstrecke und ein Ausgang des Primärspannungserzeugers befinden. Bei geeigneter Orientierung bzw. Betriebsweise des Primärspannungserzeugers und des Hochsetzstellers kann die Spannung des Hochsetzstellers die

ausgangsseitige Spannung des Zündsystems über der Funkenstrecke beim Einschalten desselben verringern, während der Hochsetzsteller beim

Ausschalten des Primärspannungserzeugers dessen sekundärseitige Spannung bezüglich der Funkenstrecke verstärkt. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenen Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt beschriebenen derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.

Das Zündsystem kann bevorzugt eingerichtet sein, die Spannung im Ansprechen auf einen veränderten Betriebszustand der Brenn kraftmaschine zu einem veränderten ersten Zeitpunkt zu erzeugen bzw. im Ansprechen auf einen veränderten Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Spannung des

Hochsetzstellers zu einem veränderten zweiten Zeitpunkt nicht weiter zu erhöhen. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung erforderliche elektrische Energie exakt dosiert eingesetzt werden, was die Spannungsversorgung zum Betreiben des Zündsystems entlastet. Bevorzugt kann das Zündsystem selbst eingerichtet sein, einen veränderten

Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zu ermitteln und im Ansprechen darauf den Zeitpunkt zum Einschalten der Spannung des Hochsetzstellers bzw. den Zeitpunkt zum Abschalten der Spannung des Hochsetzstellers zu verändern. Dies macht das Zündsystem bei der betriebszustandsabhängigen Ansteuerung des Hochsetzstellers unabhängig von ansonsten ggf. erforderlicher Peripherie.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:

Figur 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Zündsystems, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann;

Figur 2 Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrößen wie sie beim

Betrieb des in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können;

Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrö ßen wie sie beim Betrieb eines in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können; eine Detailansicht der Zeitdiagramme aus Figur 3;

Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrö ßen wie sie beim erfindungsgemäßen Betrieb eines in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können;

Figur 6 Zeitdiagramme zu elektrischen Kenngrö ßen, wie sie beim

erfindungsgemäßen Betrieb eines in Figur 1 dargestellten Zündsystems auftreten können, wenn der Betrieb des

Hochsetzstellers im Einschaltzeitpunkt t _e abgeschaltet wird, und

Figur 7 ein Flussdiagramm, veranschaulichend Schritte eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Schaltung eines Zündsystems 1 , welches einen

Aufwärtstransformator 2 als Hochspannungserzeuger umfasst, dessen

Primärseite 3 aus einer elektrischen Energiequelle 5 über einen ersten Schalter 30 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Der Aufwärtstransformator 2 bestehend aus einer Primärspule 8 und einer Sekundärspule 9 kann auch als erster Spannungserzeuger oder Primärspannungserzeuger bezeichnet werden. Am Eingang der Schaltung, mit anderen Worten also am Anschluss zur elektrischen Energiequelle 5, ist eine Sicherung 26 vorgesehen. Zur

Stabilisierung der Eingangsspannung ist darüber hinaus eine Kapazität 17 parallel zum Eingang der Schaltung bzw. parallel zur elektrischen Energiequelle 5 vorgesehen. Die Sekundärseite 4 des Aufwärtstransformators 2 wird über eine induktive Kopplung der Primärspule 8 und der Sekundärspule 9 mit elektrischer

Energie versorgt und weist eine aus dem Stand der Technik bekannte Diode 23 zur Einschaltfunkenunterdrückung auf, wobei diese Diode alternativ durch eine Diode 21 ersetzt werden kann. In einer Masche mit der Sekundärspule 9, über welcher im Betrieb die Spannung U _zs anliegt, und der Diode 23 ist eine

Funkenstrecke 6 gegen eine elektrische Masse 14 vorgesehen, über welche der

Zündstrom i ₂ das brennfähige Gasgemisch entflammen soll.

Zwischen der elektrischen Energiequelle 5 und der Sekundärseite 4 des

Aufwärtstransformators 2 ist ein Hochsetzsteller 7 vorgesehen. Der

Hochsetzsteller 7 umfasst eine Induktivität 15, einen Schalter 27, eine Kapazität 10 und eine Diode 16. In dem Hochsetzsteller 7 ist die Induktivität 15 in Form eines Transformators mit einer Primärseite 15 1 und einer Sekundärseite 15_2 vorgesehen. Die Induktivität 15 dient hierbei als Energiespeicher, um einen

Stromfluss aufrecht zu erhalten. Zwei erste Anschlüsse der Primärseite 15 1 und der Sekundärseite 15_2 des Transformators sind jeweils mit der elektrischen Energiequelle 5 bzw. der Sicherung 26 verbunden. Dabei ist ein zweiter

Anschluss der Primärseite 15 1 über den Schalter 27 mit der elektrischen Masse

14 verbunden. Ein zweiter Anschluss der Sekundärseite 15 2 des Transformators ist ohne Schalter direkt mit der Diode 16 verbunden, die wiederum über einen Knotenpunkt mit einem Anschluss einer Kapazität 10 verbunden ist. Dieser Anschluss der Kapazität 10 ist beispielsweise über einen Shunt 19 mit der Sekundärspule 9 und ein anderer Anschluss der Kapazität 10 ist mit der elektrischen Masse 14 verbunden. Die Ausgangsleistung des

Hochsetzstellers wird über den Knotenpunkt an der Diode 16 in das Zündsystem eingespeist und der Funkenstrecke 6 zur Verfügung gestellt.

Die Diode 16 ist in Richtung der Kapazität 10 leitfähig orientiert. Aufgrund des Übertragungsverhältnisses wirkt ein Schaltvorgang durch den Schalter 27 im

Zweig der Primärseite 15_1 auch auf der Sekundärseite 15_2. Da jedoch Strom und Spannung gemäß dem Übersetzungsverhältnis auf der einen Seite höher bzw. niedriger als auf der anderen Seite des Transformators sind, lassen sich für Schaltvorgänge günstigere Dimensionierungen für den Schalter 27 finden.

Beispielsweise können geringere Schaltspannungen realisiert werden, wodurch die Dimensionierung des Schalters 27 einfacher und kostengünstiger möglich ist. Gesteuert wird der Schalter 27 über eine Ansteuerung 24, welche über einen Treiber 25 mit dem Schalter 27 verbunden ist. Zwischen der Kapazität 10 und der Sekundärspule 9 ist ein Shunt 19 als Strommessmittel oder

Spannungsmessmittel vorgesehen, dessen Messsignal dem Schalter 27 zugeführt wird. Auf diese Weise ist der Schalter 27 eingerichtet, auf einen definierten Bereich der Stromstärke i ₂ durch die Sekundärspule 9 zu reagieren. Zur Absicherung der Kapazität 10 ist eine Zenerdiode 21 in Sperrrichtung parallel zur Kapazität 10 geschaltet. Überdies erhält die Ansteuerung 24 ein Steuersignal S _H ss- Über dieses kann die Einspeisung von Energie über den Hochsetzsteller 7 in die Sekundärseite ein- und ausgeschaltet werden. Dabei kann auch die Leistung der durch den Hochsetzsteller bzw. in die Funkenstrecke eingebrachten elektrischen Größe, beispielsweise über die Frequenz und/oder das Puls-Pause- Verhältnis über ein geeignetes Steuersignal S _H ss gesteuert werden. Zudem kann über das Steuersignal S _H ss ein Einschaltzeitpunkt verschoben werden, wenn sich der Energiebedarf der Zündfunkenstrecke ändert. Des Weiteren ist ein

Schaltsignal 32 angedeutet, mittels dessen der Schalter 27 über den Treiber 25 angesteuert werden kann. Bei geschlossenem Schalter 27 wird die Induktivität 15 über die elektrische Energiequelle 5 mit einem Strom versorgt, welcher bei geschlossenem Schalter 27 unmittelbar in die elektrische Masse 14 fließt. Bei offenem Schalter 27 wird der Strom durch die Induktivität 15 über die Diode 16 auf den Kondensator 10 geleitet. Die sich im Ansprechen auf den Strom im Kondensator 1 0 einstellende Spannung addiert sich zu der über der

Sekundärspule 9 des Aufwärtstransformators 2 abfallenden Spannung, wodurch der Lichtbogen an der Funkenstrecke 6 gestützt wird. Dabei entlädt sich jedoch der Kondensator 1 0, so dass durch Schließen des Schalters 27 Energie in das magnetische Feld der Induktivität 1 5 gebracht werden kann, um bei einem erneuten Öffnen des Schalters 27 diese Energie wieder auf den Kondensator 1 0 zu laden. Erkennbar wird die Ansteuerung 31 des in der Primärseite 3

vorgesehenen Schalters 30 deutlich kürzer gehalten, als dies durch das

Schaltsignal 32 für den Schalter 27 der Fall ist. Optional kann ein nichtlinearer Zweipol, durch eine gestrichelt dargestellte Hochspannungsdiode 33

symbolisiert, der sekundärseitigen Spule 9 des Hochsetzstellers 7 parallel geschaltet werden. Diese Hochspannungsdiode 33 überbrückt den

Hochspannungserzeuger 2 sekundärseitig, wodurch die durch den

Hochsetzsteller 7 gelieferte Energie direkt an die Funkenstrecke 6 geführt wird, ohne durch die Sekundärspule 9 des Hochspannungserzeugers 2 geführt zu werden. Somit entstehen keine Verluste über der Sekundärspule 9 und der Wirkungsgrad steigt. Eine erfindungsgemäße Verringerung der

Ausgangsspannung 34 über der Funkenstrecke 6 kann durch die dargestellte Schaltung beispielsweise derart erfolgen, dass der Hochsetzsteller 7 in Betrieb genommen wird, bevor der Schalter 30 des Primärspannungserzeugers 2 geschlossen wird. Auf diese Weise addieren sich die elektrischen Spannungen U _ZS und U HSS gegensinnig, wenn der Primärspannungserzeuger 2 durch

Schließen des Schalters 30 eingeschaltet wird. Im Ansprechen darauf liegt über der Funkenstrecke 6 eine verringerte Spannung 34 an, was die Gefahr unerwünschter Fehlzündungen verringert.

Eine Anpassung an den Betriebszustand einer (nicht dargestellten)

Brennkraftmaschine des Zündsystems 1 , erfolgt beispielsweise durch eine informationstechnische Anbindung des Motorsteuergerätes (MSG) 40, welches ein erstes Signal S ₄₀ zur Einstellung eines Betriebspunktes der

Brennkraftmaschine erhält und ein korrespondierendes zweites Signal S ₄₀ ' an einen MikroController 42 ausgibt. Der MikroController 42 ist weiter an einen Speicher 41 angebunden, welcher Referenzen in Form von Grenzwerten für den Bedarf elektrischer Energie zum Durchschlagen der Funkenstrecke 6 vorhält. Auf diese Weise ist der MikroController 42 zur Beeinflussung eines

Einschaltzeitpunktes t _H ss und eines Ausschaltzeitpunktes t _H ss _a des

Hochsetzstellers 7 eingerichtet. Hierzu gibt der MikroController 42 ein bedarfsgerecht modifiziertes bzw. zeitlich verschobenes Steuersignal S _H ss an die Ansteuerung 24 aus, im Ansprechen worauf der Treiber 25 den Schalter 27 mit einem geänderten bzw. verschobenen Schaltsignal 32 versorgt. Beispielsweise kann der Hochsetzsteller 7 im Ansprechen auf den Erhalt des geänderten Schaltsignals 32 früher oder später eingeschaltet werden bzw. früher oder später ausgeschaltet werden, sodass die elektrische Spannung U HSS zum

Einschaltzeitpunkt t _e bzw. Abschaltzeitpunkt t _a des Schalters 30 höher oder niedriger ist bzw. besteht oder noch nicht besteht. Auf diese Weise kann eine Erzeugung eines unerwünschten Zündfunkens auch ohne EFU-Diode 23 sicher und bauraumsparend vermieden werden.

Figur 2 zeigt Zeitdiagramme für a) den Zündspulenstrom i _zs , b) den zugehörigen Hochsetzstellerstrom i _H ss , c) die ausgangsseitige Spannung über der

Funkenstrecke 6, d) den Sekundärspulenstrom \ ₂ für das in Figur 1 dargestellte Zündsystem ohne (501 ) und mit (502) Verwendung des Hochsetzstellers 7, e) das Schaltsignal 31 des Schalters 30 und f) das Schaltsignal 32 des Schalters 27. Im Detail: Diagramm a) zeigt einen kurzen und steilen Anstieg des

Primärspulenstroms i _zs , welcher sich während derjenigen Zeit einstellt, in welcher sich der Schalter 30 im leitenden Zustand („ON", siehe Diagramm 3e) befindet. Mit Ausschalten des Schalters 30 fällt auch der Primärspulenstrom i _zs auf 0 A ab. Diagramm b) veranschaulicht überdies die Stromaufnahme des Hochsetzstellers 7, welche durch eine pulsförmige Ansteuerung des Schalters 27 zustande kommt. In der Praxis haben sich als Schaltfrequenz Taktraten im Bereich mehrerer zehn kHz bewährt, um einerseits entsprechende Spannungen und andererseits akzeptable Wirkungsgrade zu realisieren. Beispielhaft seien die ganzzahligen Vielfachen von 10000 Hz im Bereich zwischen 10 und 100 kHz als mögliche Bereichsgrenzen genannt. Zur Regelung der an die Funkenstrecke abgegebenen Leistung während eines bestehenden Zündfunkens empfiehlt sich dabei eine, insbesondere stufenlose, Regelung des Puls-Pause-Verhältnisses des Signals 32 zur Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals.

Diagramm c) zeigt den Verlauf 34 der sich beim erfindungsgemäßen Betrieb an der Funkenstrecke 6 einstellenden Spannung. Diagramm d) zeigt die Verläufe des Sekundärspulenstroms i ₂ . Sobald sich der Primärspulenstrom i _Z s aufgrund eines Öffnens des Schalters 30 zu 0 A ergibt und sich damit die im

Aufwärtstransformator gespeicherte magnetische Energie in Form eines

Lichtbogens über der Funkenstrecke 6 entlädt, stellt sich ein

Sekundärspulenstrom i ₂ ein, der ohne Hochsetzsteller (501 ) rasch gegen 0 abfällt. Im Gegensatz hierzu wird durch eine pulsförmige Ansteuerung (siehe Diagramm f, Schaltsignal 32) des Schalters 27 ein im Wesentlichen konstanter Sekundärspulenstrom i ₂ (502) über die Funkenstrecke 6 getrieben, wobei der Sekundärstrom i ₂ von der Brennspannung an der Funkenstrecke 6 abhängt und hier der Einfachheit halber von einer konstanten Brennspannung ausgegangen wird. Erst nach Unterbrechung des Hochsetzstellers 7 durch Öffnen des

Schalters 27 fällt nun auch der Sekundärspulenstrom i ₂ gegen 0 A ab. Aus Diagramm d) ist erkennbar, dass die abfallende Flanke durch die Verwendung des Hochsetzstellers 7 verzögert wird. Die gesamte Zeitdauer, während welcher der Hochsetzsteller verwendet wird, ist als t _H ss und die Zeitdauer, während welcher Energie primärseitig in den Aufwärtstransformator 2 gegeben wird, als t, gekennzeichnet. Der Startzeitpunkt von t _H ss gegenüber t, kann variabel gewählt werden. Zudem ist es auch möglich, durch einen (nicht- dargestellten) zusätzlichen DC-DC-Wandler die von der elektrischen Energiequelle gelieferte Spannung zu erhöhen, bevor diese im Hochsetzsteller 7 weiter verarbeitet wird.

Es sei zur Kenntnis genommen, dass konkrete Auslegungen von vielen schaltungsinhärenten und externen Randbedingungen abhängen. Es stellt den befassten Fachmann vor keine unzumutbaren Probleme, die für seinen Zweck und die von ihm zu berücksichtigenden Randbedingungen geeigneten

Dimensionierungen selbst vorzunehmen.

Figur 3 zeigt Zeitdiagramme elektrischer Größen beim Betrieb einer Schaltung gemäß Fig. 1 , wobei der Einschaltzeitpunkt t _H ss des Hochsetzstellers 7 dem Ausschaltzeitpunkt t _a gleicht. Mit anderen Worten erfolgt hierbei keine erfindungsgemäße Maßnahme zur Funkenunterdrückung, sodass der Betrag der ausgangsseitigen Spannung U _zs kurz nach dem Einschaltzeitpunkt t _e bei ungefähr 2200 V liegt. Der im Mittel linear ansteigende Strom l _zs des

Primärspannungserzeugers weist kurz nach dem Einschaltzeitpunkt t _e ein erstes lokales Maximum 44 und ein zweites lokales Maximum 45 auf. Beide

korrespondieren zu phasenverschobenen lokalen Minima des Verlaufes der

Spannung U _zs - Diese anfänglichen Schwingungen sind auf das Vorhandensein einer parasitären Kapazität innerhalb des Primärspannungserzeugers 2 zurückzuführen, welcher durch die benachbarten Windungen der Spulen 8, 9 entsteht. Erst im Zeitpunkt t _a schaltet das Signal 32 den Hochsetzsteller 7 ein. Zu diesem Zeitpunkt kann eine Unterdrückung eines Zündfunkens nicht mehr erfolgen. Dieser kann bei ungünstigen Bedingungen im Brennraum bereits zum Einschaltzeitpunkt t _e stattgefunden haben. Figur 4 zeigt eine Detailansicht der in Fig. 3 dargestellten elektrischen Größen. Die Graphen und Ordinaten sind versetzt zueinander angeordnet, um die Abhängigkeiten der elektrischen Größen besser zu veranschaulichen. Die elektrischen Vorgänge und zeitlichen Zusammenhänge wurden jedoch identisch Fig. 3 beibehalten. Im Einschaltzeitpunkt t _e weist der Strom l _zs des

Primärspannungserzeugers 2 einen steilen Anstieg auf, wodurch die

ausgangsseitige Spannung U _zs des Primärspannungserzeugers 2 stark abfällt. Ein lokales Minimum der Spannung U _zs liegt bei ca. -2200 V. Die nachfolgenden Schwingungen des Stromes l _zs sind gegenüber dem ersten lokalen Maximum 44 stark gedämpft, so dass auch der magnetische Fluss und im Ansprechen darauf die ausgangsseitige Spannung U _zs des Primärspannungserzeugers 2 stärker gedämpfter Schwingungen aufweist.

Figur 5 zeigt Zeitdiagramme elektrischer Größen, wie sie beim

erfindungsgemäßen Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Schaltung auftreten können. Erkennbar ist der Einschaltzeitpunkt t _H ss des Hochsetzstellers 7 gegenüber dem Einschaltzeitpunkt t _e des Primärspannungserzeugers 2 vorgezogen worden. Der Betrag des lokalen Minimums des Spannungssignals 34 an der Zündfunkenstrecke 6 ist gegenüber dem sekundärseitigen

Ausgangssignal U _zs des Primärspannungserzeugers 2 von ca. 2200V auf 950V gefallen. Die (nicht dargestellte) Ausgangsspannung U _H ss des Hochsetzstellers 7 führt zu einem Versatz, welcher die (Extrem-) Werte der Spannung U _zs verringert. Auf diese Weise sinkt die Gefahr von Fehlzündungen beim Einschalten des Primärspannungserzeugers 2.

Figur 6 zeigt die in Fig. 5 dargestellte Situation, wenn der Betrieb des

Hochsetzstellers im Einschaltzeitpunkt t _e abgeschaltet wird. Mit anderen Worten gleicht der Abschaltzeitpunkt t _H ss _a dem Einschaltzeitpunkt t _e . Entsprechend der in Figur 5 dargestellten Situation wird die Ausgangsspannung 34 durch die Hochsetzstellerspannung U _H ss von 2200 V auf 950 V begrenzt. Ein

fortwährender Betrieb des Hochsetzstellers 7 nach dem Einschaltzeitpunkt t _e ist daher nicht erforderlich. Ein dem Einschaltzeitpunkt t _e des

Primärspannungserzeugers 2 vorauseilender Betrieb des Hochsetzstellers 7 (zwischen den Zeitpunkten t _H ss und t _H ss _a ) führt nämlich bereits zu einer ausgangsseitigen Spannung U _H ss des Hochsetzstellers 7, durch welche die Spannung 34 an der Funkenstrecke 6 die Vorgabe einer betragsmäßigen Einschaltspannung < 1000V einhält.

Figur 7 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Hierbei wird in Schritt 100 der Primärspannungserzeuger 2 eingeschaltet, wodurch eine starke Unstetigkeit des magnetischen Flusses eine hohe ausgangsseitige Spannung U _zs bewirkt.

Zur Verringerung der Ausgangsspannung 34 wird in Schritt 200 die

Ausgangsspannung U _H ss des Hochsetzstellers 7 derart überlagert, dass der Betrag der Spannung 34 an der Zündfunkstrecke < 1000V bleibt. Hierzu kann der Hochsetzsteller 7 bereits vor dem Einschalten des Primärspannungserzeugers 2 eingeschaltet werden. Die entgegengesetzt orientierte Spannung U _H ss wird dabei durch taktendes Ein- und Ausschalten des Schalters 27 des Hochsetzstellers 7 erzeugt. Der Schalter 27 des Hochsetzstellers 7 beginnt zu einem

Einschaltzeitpunkt t _H ss taktend ein- und auszuschalten, wobei der

Einschaltzeitpunkt t _H ss um eine vorbestimmte Zeit vor dem Einschaltzeitpunkt t _e des Primärspannungserzeugers 2 liegt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst das Verringern der Ausgangsspannung als Schritt 200 das Einschalten des Hochsetzstellers zu einem Einschaltzeitpunkt t _H ss-

Anschließend wird in Schritt 300 ein veränderter Energiebedarf zur Erzeugung eines Funkendurchschlags ermittelt. Dies kann beispielsweise durch Messung einer Spannung an der Zündfunkenstrecke 6 und anschließendes Vergleichen des Ergebnisses mit einer zugeordneten Referenz erfolgen.

Zusätzlich wird in Schritt 400 die Ausgangsspannung U _zs des

Primärspannungserzeugers 2 ermittelt. Beide Werte stellen geeignete

Eingangsgrößen für eine bedarfs- und betriebssituationsgemäße Anpassung des Betriebes des Hochsetzstellers 7 dar. In dem Schritt 400 wird eine

Ausgangsspannung U _Z s des Primärspannungserzeugers 2 oder eine die

Ausgangsspannung charakterisierende Spannung des

Primärspannungserzeugers 2 ermittelt. Anschließend wird in Schritt 500 der veränderte Energiebedarf und die

Ausgangsspannung des Primärspannungserzeugers 2 mit abgespeicherten Referenzwerten verglichen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird in Schritt 500 geprüft, ob eine

Überschreitungsbedingung und/oder Unterschreitungsbedingung erfüllt ist, indem ermittelt wird, ob die Ausgangsspannung einen vorbestimmten oberen

Schwellwert überschreitet und/oder einen vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet. Die Überschreitungsbedingung ist erfüllt, wenn die

Ausgangsspannung den vorbestimmten oberen Schwellwert überschreitet. Die

Unterschreitungsbedingung ist erfüllt, wenn die Ausgangsspannung den vorbestimmten unteren Schwellwert unterschreitet. Nach dem Ausschalten des Hochsetzstellers zu einem Ausschaltzeitpunkt (t _H ss _a ) und bei Erfüllung der Überschreitungsbedingung oder der Unterschreitungsbedingung wird der Einschaltzeitpunkt t _H ss und/oder der Ausschaltzeitpunkt t _H ss _a für den nächsten

Zyklus verändert. Dabei kann das Verändern des Einschaltzeitpunktes t _H ss und/oder des Ausschaltzeitpunktes t _H ss _a für den nächsten Zyklus in vorgebbaren Stufen oder kontinuierlich erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterdrückung eines Zündfunkens wird durchgeführt vor einem Zündvorgang oder zwischen zwei Zündvorgängen.

Je nachdem, welche Betriebsparameter den ermittelten Größen am nächsten kommenden Referenzen zugeordnet sind, wird in Schritt 600 eine Veränderung der Betriebsparameter des Hochsetzstellers 7 vorgenommen oder nicht. Auf diese Weise kann eine bedarfsgerechte Anpassung der Betriebsweise des Hochsetzstellers 7 erfolgen, wodurch unnötiger Energieaufwand vermieden werden kann. Grundsätzlich kann die Ansteuerung des Hochsetzstellers 7 zur Einschaltfunkenunterdrückung gemäß der vorliegenden Erfindung über eine entsprechende Ansteuerung durch ein Zündsteuergerät und/oder durch ein

Motorsteuergerät wie auch durch eine interne Ansteuerung des Zündsystems angepasst werden.

Zusätzlich zu einer tatsächlichen Messung bzw. Signalisierung einer aktuellen elektrischen Größe an der Zündfunkenstrecke ist es auch Teil der Erfindung, die

Vorgabe des Hochsetzstellerbetriebes durch Parametrierung eines

Steuergerätes (z.B. in Abhängigkeit der Bordnetzspannung bzw. Batteriespannung) durch feste Werte unabhängig von den aktuellen elektrischen Zuständen des Zündsystems zu ermitteln. Mit anderen Worten kann das Verringern der Ausgangsspannung über der Funkenstrecke des Zündsystems im Ansprechen auf eine ermittelte Bordnetzspannung erfolgen, um den

unerwünschten Zündfunken zu unterdrücken. Die interne Ansteuerung kann beispielsweise mittels eines elektrischen Schaltkreises, einer analogen

Schaltung, eines Mikrocontrollers oder eines ASIC erfolgen. Solche Bauteile sind in vielen Zündsystemen einer jeden Zündkerze zugeordnet, sodass vorhandene Hardware zur Realisierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch innerhalb eines

Zündzyklus' mehrmalig durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann vor dem Einschaltzeitpunkt des Primärspannungserzeugers so eingeschaltet werden, dass zu diesem Zeitpunkt der obere Grenzwert von z.B. +1000 V vom

Hochsetzsteller generiert wird. Anschließend wird zum Einschaltzeitpunkt t _e der Hochsetzsteller abgeschaltet, im Ansprechen worauf die Spannung 34 über der

Zündfunkenstrecke stark abfällt und der Hochsetzsteller anschließend für kurze Zeit ein zweites Mal eingeschaltet wird, bevor die Spannung 34 den unteren Grenzwert von z.B. -1000 V erreicht. Sofern erforderlich, kann dieser Vorgang einfach oder mehrfach wiederholt werden. Dieses Steuerungskonzept könnte als „mehrmaliges Ein- und Ausschalten des Hochsetzstellers in Abhängigkeit von einem oberen und einem unteren Grenzwert der Zündfunkenspannung" bezeichnet werden. Der Vorteil dieser Verfahrensausgestaltung besteht darin, dass je nach Batteriespannung und Übersetzungsverhältnis des

Primärspannungserzeugers die Einschaltspannung so groß ist, dass ein einmaliges Ein- und Ausschalten des Hochsetzstellers 7 nicht die Einhaltung der von den Motorenherstellern vorgegebenen Randbedingungen ermöglicht

Es kann ein Computerprogramm vorgesehen sein, das dazu eingerichtet ist, alle beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Dabei ist das Computerprogramm auf einem Speichermedium gespeichert. Alternativ zu dem Computerprogramm kann das erfindungsgemäße Verfahren von einem im Zündsystem vorgesehenen elektrischen Schaltkreis, einer analogen

Schaltung, einem ASIC oder einem MikroController gesteuert werden, der dazu eingerichtet ist, alle beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften

Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten

Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.