DISPOSITIVO DE ENCENDIDO PARA UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Dispositivo de encendido para un motor de combustión interna, con un dispositivo de regulación (12) y con una bobina de encendido (3), que en su lado primario (15) puede ser alimentada por una fuente de tensión, presentando la fuente de tensión al menos una fuente de tensión de corriente continua (1) y al menos un condensador (2) conectado en paralelo con ella, estando el dispositivo de regulación (12) previsto para interrumpir o reducir la tensión aplicada en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) si una cantidad de una inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) durante un proceso de encendido sobrepasa un valor máximo (B max) predeterminable, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) a continuación de una interrupción o reducción de la tensión aplicada en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) permite o introduce de nuevo una reconexión o elevación de la tensión sólo si la cantidad de inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) queda por debajo del valor máximo (B max) predeterminable o de un valor nominal de reconexión predeterminable

El presente invento se refiere a un dispositivo de encendido para un motor de combustión interna, en particular para un motor de gas, con un dispositivo de regulación y con una bobina de encendido, que en su lado primario puede ser alimentada por una fuente de tensión.

Las bobinas de encendido de los dispositivos de encendido del género indicado son transformadores, en cuyo lado secundario es aplicada la alta tensión a la bujía de encendido. En el funcionamiento de estas bobinas de encendido es transferida energía desde el lado primario al lado secundario.

El problema del invento es configurar esto lo más efectivamente posible y también en caso de grandes exigencias de energía evitar una destrucción o daño de los componentes del dispositivo de encendido

Esto se consigue según el invento al estar el dispositivo de regulación previsto para interrumpir o para reducir la tensión aplicada en el lado primario de la bobina de encendido si una cantidad de una inducción magnética B en el lado primario de la bobina de encendido sobrepasa un valor máximo predeterminable. Véase por ejemplo el documento DE 1173288.

Mediante esta disposición según el invento de la limitación de la cantidad de inducción magnética en el lado primario por una parte se impide que fluyan corrientes demasiado altas en el lado primario, que podrían llevar a un daño o destrucción de los componentes del lado primario del dispositivo de encendido. Por otra parte mediante este tipo de limitación se garantiza sin embargo también una efectiva transmisión de energía a través de la bobina de encendido, puesto que muy por debajo de la saturación de la bobina de encendido se producen variaciones relativamente pequeñas de la corriente del lado primario con relación a grandes variaciones en la cantidad de inducción magnética B.

Además está previsto preferentemente que el valor máximo predeterminable de la cantidad de inducción magnética B predeterminable sea un límite superior de una zona de trabajo, en la cual existe una relación al menos aproximadamente lineal entre la cantidad de inducción magnética B y la corriente del lado primario. Formas de realización ventajosas prevén una determinación o evaluación indirecta de la inducción magnética B en el lado primario de la bobina de encendido. Una primera variante está caracterizada porque el dispositivo de regulación determina indirectamente la cantidad de inducción magnética B en el lado primario de la bobina de encendido mediante una evaluación de una duración de tiempo (tiempos) de conexión y tiempo (tiempos) de desconexión, aplicándose la tensión de la fuente de tensión en el lado primario de la bobina de encendido durante el tiempo (los tiempos) de conexión y no aplicándose la tensión de la fuente de tensión en el lado primario de la bobina de encendido durante el tiempo (los tiempos) de desconexión.

Otra variante prevé que el dispositivo de encendido presente un dispositivo de medición de la corriente primaria y el dispositivo de regulación determine indirectamente la cantidad de inducción magnética B en el lado primario de la bobina de encendido mediante una evaluación de la cantidad de corriente del lado primario.

Otras características y particularidades del presente invento resultan de la siguiente descripción de las Figuras. En ellas

muestran: La Figura 1 un diagrama de conexiones esquemático de un ejemplo de realización según el invento de un dispositivo de encendido, la Figura 2 el desarrollo de diferentes parámetros para la representación de un proceso de encendido y la Figura 3 una representación esquemática de la relación entre corriente primaria e inducción magnética en el lado primario de la bobina de encendido.

El principio de regulación descrito más abajo puede emplearse para el mando de un encendido por condensador de alta tensión (ECAT) modulado. El ECAT modulado se basa en la idea de alimentar la energía del condensador paso a paso a la bobina de encendido. Esto por principio puede efectuarse controlado o regulado. Según el presente invento se lleva a la práctica y se describe a continuación la variante regulada. En la versión regulada el lado primario de la bobina de encendido es conectado a la tensión de suministro con dependencia del estado de la chispa de encendido en el lado secundario. Una ventaja de este sistema consiste en la prolongación en el tiempo de la chispa de encendido con control simultáneo de la característica de la chispa de encendido. Duraciones de combustión preferentemente de hasta 5.000 microsegundos pueden alcanzarse sin problemas con este sistema. En particular en los motores de gas frecuentemente se requiere una oferta de alta tensión de hasta 40 kV (kilovoltios). Esto puede obtenerse al excitar un sistema según el invento en menos de 100 microsegundos. La duración de combustión está previamente definida por el dispositivo de regulación típicamente entre 100 y 1.200 microsegundos. Durante este tiempo la chispa de encendido se caracteriza por una determinación previa regulable del valor nominal Irated de la corriente de combustión (véase la Figura 2). El dispositivo de regulación debe mandar el suministro de tensión en el lado primario de la bobina de encendido de manera que la curva característica predeterminada de la chispa de encendido o el desarrollo nominal de la corriente Irated del lado secundario se obtenga lo mejor posible.

Los desarrollos de combustión o los motores de combustión interna de alto rendimiento presentan también turbulencias muy altas en la cámara de combustión. Debido a estas turbulencias la chispa de encendido de una bujía de encendido mandada en el lado secundario por un dispositivo de encendido se alarga en el espacio y puede producirse la extinción prematura. Para impedir una interrupción de la combustión en la cámara de combustión debida a duración de la combustión demasiado pequeña, la chispa de encendido debe establecerse de nuevo en el tiempo más corto posible. La tensión de encendido necesaria puede quedar por ello bastante cerca de la oferta de alta tensión de la bobina de encendido. Para generar una nueva chispa de encendido lo más rápidamente posible debería tenerse en cuenta que al extinguirse la chispa de encendido todavía existe energía residual en el circuito oscilante del circuito de alta tensión, es decir, en el lado secundario de la bobina de encendido. Para producir de nuevo la chispa de encendido debe por lo tanto elegirse un instante que utilice positivamente la energía existente en el sistema. Esto puede obtenerse conectando de nuevo o regulando por encima del valor umbral el dispositivo de regulación 12 el suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido a continuación de una interrupción del suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido durante un proceso de encendido o a continuación de la caída de la tensión del lado primario y/o de la corriente Ipri del lado primario a través de la bobina de encendido 3 por debajo de un valor umbral predeterminable durante el proceso de encendido sólo si la corriente Isek del lado secundario inducida de este modo actúa en dirección del desarrollo, de preferencia de inmediato previamente determinado, de la corriente Isek del lado secundario.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un principio de regulación para un dispositivo de encendido modulado según el invento, aquí en forma de un encendido por condensador de alta tensión. En el caso de la bobina de encendido 3 se trata de un transformador en general conocido, en cuyo lado primario 15 está previsto un suministro de tensión y en cuyo lado secundario 16 es alimentada con alta tensión para producir una chispa de encendido. En el presente ejemplo de realización en el lado primario se trata de una fuente de tensión de corriente continua, que aquí se compone del convertidor DC-DC 1 y de un condensador 2 conectado en paralelo con él. Además de esto en el lado primario está previsto el interruptor 4 mandado por el dispositivo de regulación 12 mediante el mando 13. Aquél puede estar configurado como interruptor semiconductor. El interruptor 4 presenta al menos un primer estado de conexión, en el cual la tensión de la fuente de tensión se aplica a la bobina de encendido 3, y al menos un segundo estado de conexión, en el cual la tensión de la fuente de tensión no se aplica a la bobina de encendido 3. Además de esto al arrollamiento del lado primario de la bobina de encendido 3 está conectado en paralelo un diodo de paso libre 18. Éste sirve para la supresión de la más abajo descrita desexcitación del lado... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de encendido para un motor de combustión interna, con un dispositivo de regulación (12) y con una bobina de encendido (3), que en su lado primario (15) puede ser alimentada por una fuente de tensión, presentando la fuente de tensión al menos una fuente de tensión de corriente continua (1) y al menos un condensador (2) conectado en paralelo con ella, estando el dispositivo de regulación (12) previsto para interrumpir

o reducir la tensión aplicada en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) si una cantidad de una inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) durante un proceso de encendido sobrepasa un valor máximo (Bmax) predeterminable, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) a continuación de una interrupción o reducción de la tensión aplicada en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) permite o introduce de nuevo una reconexión o elevación de la tensión sólo si la cantidad de inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) queda por debajo del valor máximo (Bmax) predeterminable o de un valor nominal de reconexión predeterminable.

2. Dispositivo de encendido según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor máximo (Bmax) predeterminable de la cantidad de inducción magnética B es un límite superior de una zona de trabajo (17), en la cual existe una relación al menos aproximadamente lineal entre la cantidad de inducción magnética B y una corriente (Ipri) del lado primario.

3. Dispositivo de encendido según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el valor máximo (Bmax) predeterminable de la cantidad de inducción magnética B está situado por debajo de la zona saturada de la bobina de encendido.

4. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) determina indirectamente la cantidad de inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) mediante una evaluación de una duración de tiempo (tiempos) de conexión y tiempo (tiempos) de desconexión, aplicándose la tensión de la fuente de tensión en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) durante el tiempo (los tiempos) de conexión y no aplicándose la tensión de la fuente de tensión en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) durante el tiempo (los tiempos) de desconexión.

5. Dispositivo de encendido según la reivindicación 4, caracterizado porque el valor máximo es un lapso de tiempo predeterminable y el dispositivo de regulación (12) compara este lapso de tiempo con la suma de los tiempos de conexión menos la suma de los tiempos de desconexión.

6. Dispositivo de encendido según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) compara el lapso de tiempo con la suma de los tiempos de conexión a partir del comienzo del proceso de encendido menos la suma de los tiempos de desconexión a partir del comienzo del proceso de encendido.

7. Dispositivo de encendido según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de encendido presenta un dispositivo (14) de medición de corriente primaria y el dispositivo de regulación (12) determina indirectamente la cantidad de inducción magnética B en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) mediante una evaluación de la corriente del lado primario.

8. Dispositivo de encendido según la reivindicación 7, caracterizado porque el valor máximo es un valor de corriente máximo predeterminable y el dispositivo de regulación (12) compara éste con la cantidad de corriente (Ipri) del lado primario.

9. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de encendido presenta un dispositivo (7) de medición de corriente secundaria dispuesto en el lado secundario (16) de la bobina de encendido (3) para la medición del desarrollo de la corriente (Isek) del lado secundario.

10. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) a continuación de una interrupción o reducción de la tensión aplicada en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) permite de nuevo una reconexión o elevación de la tensión sólo si cambia una polaridad de la corriente (Isek) del lado secundario.

11. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) regula al menos periódicamente la tensión del lado primario y/o la corriente (Ipri) del lado primario con dependencia de un desarrollo de la corriente (Isek) del lado secundario medido por medio de un dispositivo (7) de medición de corriente secundaria dispuesto en el lado secundario (16) de la bobina de encendido (3).

12. Dispositivo de encendido según la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) a continuación de una interrupción del suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido durante un proceso de encendido o a continuación de la caída de la tensión del lado primario y/o de la

corriente (Ipri) del lado primario a través de la bobina de encendido (3) por debajo de un valor umbral predeterminable durante el proceso de encendido conecta de nuevo o regula por encima del valor umbral el suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido (3) sólo si la corriente (Isek) del lado secundario inducida de este modo actúa en dirección del desarrollo, de preferencia de inmediato previamente determinado, de la corriente (Isek) del lado secundario.

13. Dispositivo de encendido según la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de regulación conecta de nuevo o regula por encima del valor nominal previamente determinable el suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido tras un cambio de polaridad o un paso por cero de la corriente del lado secundario.

14. Dispositivo de encendido según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) conecta de nuevo o regula por encima del valor umbral previamente determinable el suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido (3) tras un desplazamiento de tiempo predeterminable a continuación de un cambio de polaridad o un paso por cero de la corriente (Isek) del lado secundario.

15. Dispositivo de encendido según la reivindicación 14, caracterizado porque el desplazamiento de tiempo predeterminable corresponde en esencia a un cuarto del periodo propio del dispositivo de encendido.

16. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12), al conectar el dispositivo de encendido al comienzo de un proceso de encendido y/o a continuación de una interrupción del suministro de tensión y/o de corriente del lado primario de la bobina de encendido (3) o a continuación de la caída de la tensión del lado primario y/o de la corriente (Ipri) del lado primario a través de la bobina de encendido (3) por debajo del valor umbral previamente predeterminable durante un proceso de encendido, prevé un intervalo de tiempo de conexión (∆tan1, ∆tan2) en el cual en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) aplica permanentemente la tensión de la fuente de tensión a nivel total y/o por una duración predeterminable.

17. Dispositivo de encendido según la reivindicación 16, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) durante el intervalo de tiempo de conexión (∆tan1, ∆tan2) controla la corriente (Isek) del lado secundario mediante el dispositivo (7) de medición de corriente secundaria y/o una tensión (Usek) del lado secundario emitida por la bobina de encendido mediante un dispositivo (8) de medición de la tensión secundaria e interrumpe el suministro de tensión del lado primario de la bobina de encendido (3) si la corriente (Isek) del lado secundario y/o la tensión (Usek) del lado secundario emitida por la bobina de encendido sobrepasa (sobrepasan) un valor (unos valores) límite predeterminable (predeterminables).

18. Dispositivo de encendido según la reivindicación 16 o 17, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) regula la tensión del lado primario y/o la corriente (Ipri) del lado primario sólo a continuación del intervalo de tiempo de conexión (∆tan1, ∆tan2) con dependencia del desarrollo de la corriente (Isek) del lado secundario.

19. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque en el lado primario (15) de la bobina de encendido (3) está previsto un interruptor (4) mandado por el dispositivo de regulación (12), y que presenta al menos un primer estado de conexión, en el cual la tensión de la fuente de tensión se aplica a la bobina de encendido (3), y al menos un segundo estado de conexión, en el cual la tensión de la fuente de tensión no se aplica a la bobina de encendido (3).

20. Dispositivo de encendido según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) por medio del dispositivo (7) de medición de corriente secundaria valora el desarrollo de la corriente (Isek) del lado secundario en lo referente a su polaridad y/o a su cantidad.

21. Dispositivo de encendido según la reivindicación 20, caracterizado porque el dispositivo de regulación (12) por medio del dispositivo (7) de medición de corriente secundaria valora si la cantidad de la corriente (Isek) del lado secundario es mayor o igual o no que un valor mínimo predeterminable.