(57)【要約】  本発明は、特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの電極を有する少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システム（１０i）が設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置において、ｋ個の高周波電圧源が設けられ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍであり、一方で少なくとも１個の高周波電圧源に電気的に接続されて他方でｎ個の点火システムに電気的に接続される少なくとも１個の電力分配器装置が設けられ、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、電力分配器装置が、その電力分配器装置に電気的に接続される高周波電圧源からの高周波交流電圧をその電力分配器装置に電気的に接続されるｎ個の点火システムに送る、点火装置に関する。
2019520512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの電極を有する少なくとも１個の点火システム（１０i）と、高電圧源（１６）の出力に高電圧パルス（１８）を生成するための少なくとも１個の高電圧源（１６）と、高周波電圧源（１２j）の出力に高周波交流電圧（１４）を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）とを有し、ｍ個の点火システム（１０i）が設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置において、
ｋ個の高周波電圧源（１２j）が設けられ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍであり、一方で少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）に電気的に接続されて他方でｎ個の点火システム（１０i）に電気的に接続される少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が設けられ、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、前記電力分配器装置（２０）が、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される高周波電圧源（１２j）からの高周波交流電圧（１４）をその電力分配器装置（２０）に電気的に接続されるｎ個の点火システム（１０i）に送る
ことを特徴とする点火装置。
【請求項２】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力をｎ個全ての点火システム（１０i）に永続的に電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力をｎ個全ての点火システム（１０i）に同時に一時的に電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の点火装置。
【請求項４】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力を、各場合にｎ個の点火システム（１０i）のうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１から請求項３の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項５】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、ｑ個の高周波電圧源（１２j）に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであり、前記電力分配器装置（２０）が、ｑ対ｎデマルチプレクサの形態で設計されることを特徴とする、請求項１から請求項４の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項６】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力を、各場合にｎ個の点火システム（１０i）のうちのｐ個の点火システム（１０i）に、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続するように設計され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３であることを特徴とする、請求項１から請求項５の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項７】
ｍ個の高電圧源（１６）が設けられ、各場合に１個の高電圧源（１６）の出力が各場合に１個の点火システム（１０i）に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項６の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項８】
ｎ個の点火システム（１０i）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）が、前記点火装置の動作中に、その出力に前記高周波交流電圧（１４）を永続的に出力するように設計されることを特徴とする、請求項１から請求項７の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項９】
少なくとも１個の高電圧源（１６）が、点火コイルの形態で設計されることを特徴とする、請求項１から請求項８の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項１０】
特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法において、
前記高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置を動作させるための方法において、
高周波電圧源の出力における前記高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１４又は請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続されることを特徴とする、請求項１４から請求項１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１個の高周波電圧源が、ｑ個の電力分配器装置に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであることを特徴とする、請求項１４から請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３であることを特徴とする、請求項１４から請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることを特徴とする、請求項１４から請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記高周波交流電圧が、少なくとも１個の高周波電圧源の出力に永続的に出力されることを特徴とする、請求項１４から請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法において、
前記高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給されることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることを特徴とする、請求項２２又は請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の、特に内燃機関の少なくとも２個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの電極を有する少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置に関する。また、本発明は、請求項１０のプリアンブルに記載の、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法に関する。また、本発明は、請求項１４のプリアンブルに記載の、特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置を動作させるための方法に関する。また、本発明は、請求項２２のプリアンブルに記載の、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法に関する。ここで、数量Ｎは、常に、０を含まない自然数の数量を指す。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の混合気に点火するには、スパークプラグの電極間のプラズマによって生成される原子（解離）酸素が必要である。通常、プラズマは、短期間の高電圧によって生成される導電性チャネル（点火火花）であり、高電圧は、高電圧源、例えば点火コイルによって生成される。通常、高電圧は直流電圧である。革新的な点火システムは、より多くの原子酸素を生成するために、その初期点火火花に続いて電極での別のエネルギー源からの付加励起によってプラズマを更に維持する手法を採用している。この理由は、最新のエンジンでは、給気、希薄燃焼、排ガス再循環及び層状給気のために点火システムに課される要求が増えたからである。ほとんどの場合、プラズマの付加励起のための別のエネルギー源は、高周波（以下では、ＨＦ又は高周波交流電圧と呼ばれる）を生成し、したがってＨＦ増幅器（以下では、高周波電圧源とも呼ばれる）の形態で設計される。内燃機関を有する自動車には２個以上のスパークプラグがあるため、各スパークプラグはそれ自身のＨＦ増幅器を必要とする。しかしながら、これはコスト及びスペースを多く必要とする。
【０００３】
直接燃料噴射を有するいわゆるオットー燃焼プロセスは、燃焼室の層状給気を実現する機能によって消費を削減できる大きな可能性をもたらす。しかしながら、燃焼室の不均一な混合気は、適切な時間での確実な点火を達成するという点で、使用される点火方法に高い要件を課す。例えば、いかなる種類の変動も、点火の品質を低下させ、したがってエンジンの総合効率を低下させる。一方では、可燃性混合気の位置が僅かに変わる可能性があり、他方では、燃焼室に突出するスパークプラグの接地電極のフックが混合気の形成を妨げる可能性がある。直接噴射燃焼プロセスには、燃焼室により大きい空間的広がりを有する点火システムが役立つ。この目的のために、特許文献１では、内燃機関の燃焼室の混合気に高周波プラズマによって点火することが提案されている。対応する高周波プラズマ点火装置は、インダクタンスとキャパシタンスとを有する直列共振回路と、その直列共振回路の共振励起のための高周波源とを含む。キャパシタンスは、誘電体を挟んだ内側導体電極と外側導体電極とによって表される。それらの電極の最外端は、規定の距離で離間されて燃焼室に延在する。
【０００４】
特許文献２から、放電プラズマが直流電圧パルスによって生成されてＨＦ場によってイオン化される点火方法が知られている。それにより、直流電圧パルスとＨＦ発生器の出力信号とが一緒にスパークプラグのスパーク電極に供給される。スパークプラグのリターン電極はアースされる。
【０００５】
近時、ガソリンエンジンの最新の点火システムは、スパークプラグと、電子制御ユニット付き単一点火コイルとを含む。スパークプラグは、共軸構造を有し、実質的に、絶縁体によって囲まれる中央電極と、スパークプラグハウジングに接続される外側電極とからなる。点火コイルは、スパークプラグに高電圧パルス又は高直流電圧パルスを供給する。燃焼を開始する火花（導電性チャネル）が電極間に生成される。特許文献３には、点火火花持続時間を長くするために、点火コイルから印加される高電圧に加えて、高周波電圧がスパークプラグに印加される代替的方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０５８９２５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０５１１８５号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１３２１５６６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のタイプの点火装置をその構造及び機能の点で改良するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この課題は、請求項１の特色となる特徴を有する前述のタイプの点火装置、請求項１０の特色となる特徴を有する前述のタイプの混合気に点火するための方法、及び、請求項１４の特色となる特徴を有する前述のタイプの点火装置を動作させるための方法によって解決される。本発明の有利な変形態様は、更に他の請求項に記載される。
【０００９】
この目的のために、本発明によれば、前述のタイプの点火装置において、ｋ個の高周波電圧源が設けられ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍであり、一方で少なくとも１個の高周波電圧源に電気的に接続されて他方でｎ個の点火システムに電気的に接続される少なくとも１個の電力分配器装置が設けられ、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、電力分配器装置が、その電力分配器装置に電気的に接続される高周波電圧源からの高周波交流電圧をその電力分配器装置に電気的に接続されるｎ個の点火システムに送る。
【００１０】
これは、１個の高周波電圧源が幾つかのスパークプラグに使用可能であり、その結果、必要なハードウェアが削減されるという利点を有する。
【００１１】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力をｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続するように設計されることで、特に単純で経済的な電力分配器装置が達成される。
【００１２】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力をｎ個全ての点火システムに同時に一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることで、必要な高周波エネルギーの削減が達成される。
【００１３】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力を、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることで、高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００１４】
少なくとも１個の電力分配器装置が、ｑ個の高周波電圧源に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであり、電力分配器装置が、ｑ対ｎデマルチプレクサの形態で設計されることで、ハードウェア要件の更なる削減が達成される。
【００１５】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力を、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、連続して一時的に電気的に接続するように設計され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３であることで、それぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００１６】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることで、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が達成される。
【００１７】
ｎ個のスパークプラグに電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源が、点火装置の動作中に、その出力に高周波交流電圧を永続的に出力するように設計されることで、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００１８】
少なくとも１個の高電圧源が、点火コイルの形態で設計されることで、本発明による点火装置への既存の構成要素の使用が可能になる。
【００１９】
本発明によれば、前述のタイプの混合気に点火するための方法において、高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される。
【００２０】
これは、高周波交流電圧のための外部トリガを必要とせずに、導電性チャネルの生成の直後に自動的にプラズマの生成又は維持が行われるという利点を有する。更に、点火の時間の前の高周波の印加により、引き継ぎが改善される。
【００２１】
高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給されることで、幾つかの燃焼室に１個のみの高周波交流電圧の供給源を使用する点火システムの単純化が達成される。
【００２２】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることで、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能であるようなプラズマの消滅が達成される。
【００２３】
必要に応じて、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【００２４】
本発明によれば、前述のタイプの混合気に点火するための点火装置を動作させるための方法において、高周波電圧源の出力における高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである。
【００２５】
これは、１個の高周波電圧源が幾つかの点火システムに使用可能であり、その結果、必要なハードウェアが削減されるという利点を有する。
【００２６】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続されることで、特に単純で経済的な電力分配器装置が達成される。
【００２７】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続されることで、必要な高周波エネルギーの削減が達成される。
【００２８】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続されることで、高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００２９】
少なくとも１個の高周波電圧源が、ｑ個の電力分配器装置に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであることで、ハードウェア要件の更なる削減が達成される。
【００３０】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３であることで、それぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００３１】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることで、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が達成される。
【００３２】
少なくとも１個の高周波電圧源が、その出力に高周波交流電圧を永続的に出力することで、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００３３】
本発明によれば、ｍ個の燃焼室の混合気に点火するための方法において、高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。
【００３４】
これは、幾つかの燃焼室に１個のみの高周波交流電圧の供給源を使用する点火システムの単純化が達成されるという利点を有する。
【００３５】
高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給されることで、高周波交流電圧のための外部トリガを必要としない、導電性チャネルの生成の直後の自動的なプラズマの生成又は維持が達成される。
【００３６】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることで、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能であるようなプラズマの消滅が達成される。
【００３７】
必要に応じて、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【００３８】
以下において、本発明について図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による点火システムの第１の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図２】本発明による点火システムの第２の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図３】本発明による点火システムの第３の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図４】１個の高周波電圧源及び４個の点火システムの場合での高周波交流電圧、高周波電圧源の出力有効電力及び点火システムのプラズマの有効電力の経時的変化を示す。
【図５】２個の高周波電圧源及び４個の点火システムの場合での高周波交流電圧、高周波電圧源の出力有効電力及び点火システムのプラズマの有効電力の経時的変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１から図３に示される本発明による点火装置の３つの好ましい実施形態は、いずれの場合も、ｍ個の点火システム１０i（ｉ＝１，．．．ｍ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数））と、ｋ個の高周波電圧源１２j（ｊ＝１，．．．ｋ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍ）とを含む。したがって、図１から図３には、ｍ個の点火システム１０1，１０2，．．．１０m(1)，１０m(1)+1，１０m(1)+2，．．．１０m(2)，．．．１０m(k-1)+1，１０m(k-1)+2，．．．１０m(k)（ｍ（ｋ）＝ｍ）と、ｋ個の高周波電圧源１２1，１２2，．．．１２kとが表される。各高周波電圧源１２jは、それぞれの出力に高周波交流電圧１４を供給する。点火システム１０iは、いずれの場合も、所定のタイミングに従って１個以上の高電圧源１６から高電圧パルス１８を供給される。
【００４１】
各点火システムは、例えば内燃機関の燃焼室に割り当てられ、その結果、この例では、内燃機関は、ｍ個の燃焼室を有する。例えば、各点火システムは、例えばスパークプラグの形態で構成される少なくとも２個、３個又はそれよりも多くの電極を有し、電極は、それぞれの燃焼室に突出する。
【００４２】
周知のとおり、内燃機関では、可燃性混合気が、特定の時点で１個以上の燃焼室に生成され、点火火花のエネルギーが、高電圧パルス１８の形態で、それらの燃焼室と関連付けられる点火システム１０iに供給される。これは、それぞれの燃焼室の電極間に点火火花を生成し、したがって可燃性混合気に点火するように意図される。点火火花は、電極間に導電性チャネルを形成する。点火火花のみの場合、この導電性チャネル又は点火火花は、点火火花のエネルギーが消費された後すぐに消滅する。
【００４３】
ここで、点火システム１０i、したがって電極にも供給される高周波交流電圧１４によって、導電性チャネルが、高周波交流電圧１４からのエネルギーによってそれを維持し、また、それぞれの燃焼室で電極間にプラズマを生成し、実際の点火火花によって導電性チャネルが維持される期間よりも長い期間それを維持するために使用され、その結果、可燃性混合気の点火のためにプラズマの形態の点火火花がより長い期間使用可能である。プラズマの空間的広がりも大きくなる。結果として、可燃性混合気のより確実で均一な点火が達成される。その燃焼室にプラズマを現在維持しているそれぞれの点火システム１０iからの高周波交流電圧１４が遮断された場合にのみ、プラズマが消滅し、点火プロセスが完了する。
【００４４】
本発明によれば、点火システム１０iよりも少数の高周波電圧源１２jが設けられる。換言すると、高周波電圧源１２jの数ｋは、点火システム１０iの数ｍよりも少ない（ｋ＜ｍ）。それにもかかわらず、各点火システム１０iに高周波交流電圧１４を供給するために、本発明によれば、少なくとも１個の電力分配器装置２０が設けられる。これは、一方で少なくとも１個の高周波電圧源１２jに電気的に接続されて他方でｎ個の点火システム１０iに電気的に接続され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、電力分配器装置２０は、その電力分配器装置２０に電気的に接続される高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４をその電力分配器装置２０に電気的に接続されるｎ個の点火システム１０iに送る。
【００４５】
例示的説明図では、点火システム１０1，．．．１０m(1)が、電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２1に電気的に接続され、点火システム１０m(1)+1，１０m(1)+2，．．．１０m(2)が、更に他の電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２2に電気的に接続され、点火システム１０m(k-1)+1，１０m(k-1)+2，．．．１０m(k)（ここで、ｍ（ｋ）＝ｍ）が、更に他の電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２kに電気的に接続される。
【００４６】
一般的には、点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)が、高周波電圧源１２jに接続され、ｍ（０）＝０、ｍ（ｋ）＝ｍ、ｊ＝１，．．．ｋ、２≦［ｍ（ｊ）−ｍ（ｊ−１）］≦ｎ≦ｍ、０≦ｍ（ｊ）≦ｍ及びｍ（ｊ＋１）＞ｍ（ｊ）である。このようにして、単一の高周波電圧源１２jからの出力又は高周波交流電圧１４が、幾つかの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に使用される。
【００４７】
図１から図３の表現では、高周波電圧源１２jに割り当てられる点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)の各々について、初期点火火花を生成するための別個の高電圧源１６が示される。しかしながら、これは単なる例である。あるいは、点火火花又は導電性チャネルを生成するための中央エネルギー源が設けられてもよく、点火分配器がエネルギー源からのエネルギーをそれぞれの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に送る。
【００４８】
４気筒ガソリンエンジンの例示的構成は、ｋ＝１及びｍ＝４であり、即ち、１個の高周波電圧源１２1と、各々が１個の燃焼室を有する４個の気筒と、それらの燃焼室に割り当てられる点火システム１０1，１０2，１０3，１０4（燃焼室ごとに１個の点火システム）とがある。
【００４９】
幾つか又は全ての点火システム１０iは、例えば、２電極点火システムの形態、好ましくはスパークプラグの形態で設計される。これに関連して、一方の電極には、高電圧パルス１８と高周波交流電圧１４とが直接又は分離要素を介して渡され、他方の電極は、固定電位、例えば接地に接続される。あるいは、一方の電極には、高電圧パルス１８が直接又は分離要素を介して供給され、他方の電極には、高周波交流電圧１４が直接又は分離要素を介して供給される。
【００５０】
あるいは、幾つか又は全ての点火システム１０iは、３電極点火システムの形態、好ましくはスパークプラグの形態で設計される。第１の電極には、高電圧パルス１８が直接又は分離要素を介して供給される。第２の電極には、高周波交流電圧１４が直接又は分離要素を介して供給される。第３の電極は、固定電位、例えば接地に接続される。
【００５１】
高周波プラズマは、初期電荷キャリアチャネルも存在する場合にのみ形成され、この場合、それは、点火火花によって生成される。
【００５２】
図１による第１の実施形態では、電力分配器装置２０は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)を高周波電圧源１２jの出力に永続的に電気的に接続する単純ノード点の形態で設計され、その結果、高周波電圧源１２jによって出力に出力される高周波交流電圧１４は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に直接電気的に渡される。換言すると、これは、高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４が、高周波電圧源１２jからその出力に出力される限り、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に印加されることを意味する。
【００５３】
図２による第２の実施形態では、電力分配器装置２０は、受動的電力スプリッタの形態で設計される。これは、高周波電圧源１２jの出力と点火システム１０iの入力との間のインピーダンスの整合の改善を達成する。受動的電力スプリッタは、例えば、ウィルキンソン電力分配器又は方向性結合器の形態で設計される。第１の実施形態と同じように、この第２の実施形態でも、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)は、高周波電圧源１２jの出力に永続的に電気的に接続され、その結果、高周波電圧源１２jによって出力に出力される高周波交流電圧１４は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に直接電気的に渡される。換言すると、これは、高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４が、高周波交流電圧１４が高周波電圧源１２jからその出力に出力される限り、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に印加されることを意味する。
【００５４】
図３による第３の実施形態では、電力分配器装置２０は、デマルチプレクサの形態で設計される。第１及び第２の実施形態とは対照的に、高周波電圧源１２jからの出力は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に永続的には電気的に接続されない。その代わりに、１対［ｍ（ｊ）−ｍ（ｊ−１）］デマルチプレクサは、常に、いずれの場合も、点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)のうちの１個のみを高周波電圧源１２jの出力に接続し、その結果、任意の時点で、高周波交流電圧１４は、常に、高周波電圧源１２jに割り当てられる幾つかの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)のうちの１個の点火システムのみに送られる。結果として、高周波電圧源１２jに課される要件が削減され、その結果、それがより単純化可能である。例えば、高周波電圧源１２jの寸法が縮小可能である。
【００５５】
点火システム１０iの点火の前又はその最中に、デマルチプレクサは、例えばエンジン制御システムによってもたらされる制御信号に応じて高周波交流電圧１４を正確にその点火システムに排他的に切り替える。全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)への高周波電圧源１２jの直接並列接続と比較した利点は、デマルチプレクサによる高インピーダンス遮断によって、点火が行われないと想定されるそれらの点火システムが高周波電圧源１２jに負荷をかけないことである。したがって、１個／少数の高周波電圧源１２jしか必要なく、要件が削減される。
【００５６】
図１から図３による電力分配器装置２０の特定の実施形態に関係なく、本発明は、エネルギー源の数を削減するために内燃機関のＨＦ対応点火システムの高周波信号（高周波交流電圧１４）の効率的分配をもたらす（ｋ＝ＨＦ増幅器（高周波電圧源１２j）の数、ｍ＝動作する点火システム１０iの数、ｋ＜ｍ、ｋ≧１、ｍ≧２、ｋ，ｍ∈Ｎ）。
【００５７】
前述のように、４気筒ガソリンエンジンの例示的構成は、ｋ＝１及びｍ＝４であり、即ち、１個の高周波電圧源１２1と４個の点火システム１０i（ｉ＝１，２，３，４）とがあり、内燃機関の気筒の燃焼室ごとに１個の点火システムがある。４個全ての点火システム１０iは、電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２1に電気的に接続される。そのため、この場合、ｎ＝４＝ｍである。この構成について、図４には、時間軸２８で、高周波電圧源１２1の出力における電圧ＵHF２２、高周波電圧源１２1の出力有効電力ＰHF２４及びｉ番目の点火システム１０iのプラズマの有効電力ＰPI,i２６i（この例ではｉ＝１，２，３，４）の経時的変化が表される。高周波交流電圧１４の電圧振幅は、それ自体ではプラズマに点火するほど高くない。点火パルス（高電圧パルス１８）との組み合わせでのみ、高周波交流電圧１４（ＨＦ信号）が印加される初期点火火花、即ち導電性チャネルがもたらされて、付加エネルギーが導入される高周波プラズマを生成し、その結果として、インピーダンスの変化によってＨＦ電圧が低下する（いずれの場合も矢印３０で示される）。あるシステム又は他のシステム（点火システム２６1，２６2，２６3又は２６4）に点火パルス（高電圧パルス１８）がない場合、高周波交流電圧１４は、それに影響を及ぼさず、内燃機関のサイクルの他のプロセス段階でそのシステムの電極に問題なく印加可能である。そのため、高周波交流電圧１４は、全ての点火システム２６1，２６2，２６3，２６4に同時に印加可能である。高周波電圧源１２1に電気的に接続される点火システム２６1，２６2，２６3，２６4の２つの連続する点火の間で、高周波交流電圧１４が遮断され（デッドタイム）、その結果、プラズマが継続的に燃焼し続けずに消滅する。例えば、高周波交流電圧１４は約１ミリ秒の時間間隔の間遮断され、その結果、まだ存在している最終プラズマの自由電荷キャリアによる不所望のプラズマ生成は行われない。図４から分かるように、先ず、第１の点火システム２６1でプラズマが点火され、高周波交流電圧１４の遮断によってそのプラズマは消滅される。その後、第２の点火システム２６2、第３の点火システム２６3及び第４の点火システム２６4でいずれの場合も連続的にプラズマが点火され、同様に消滅される。
【００５８】
プラズマ点火の必要なタイミングシーケンスによって、ある点火システム２６iのプラズマの消滅のデッドタイムが次の点火システム２６i+1又は２６i+xのプラズマの点火と時間的に重なる場合については、２個以上の高周波電圧源１２jが設けられ、デッドタイムとプラズマ点火とに関して時間的に重なる点火システムは、異なる高周波電圧源１２jに割り当てられる。これは、例えば、気筒の数が大きすぎて、ある点火システムの点火パルスが前の点火システムのデッドタイム内になる場合である。この場合、両方の点火システムにプラズマが不所望に生成される。そのため、この場合、少なくとも２個の高周波電圧源１２1及び１２2が設けられる。
【００５９】
図５には、時間軸２８で、高周波電圧源１２1の出力における電圧ＵHF２２、高周波電圧源１２1の出力有効電力ＰHF２４及びｉ番目の点火システム１０iのプラズマの有効電力ＰPI,i２６i（この例ではｉ＝１，２，３，４）の生じる経時的変化が表される。図５では、同じ機能を有する部分については、図４と同じ参照符号で識別され、その結果、それらの説明に関しては、図４の先の記述が参照される。図４とは対照的に、高周波電圧源１２1及び１２2のそれぞれの出力における２つの電圧ＵHF,1２２1及びＵHF,2２２2並びに高周波電圧源１２1及び１２2の２つの出力有効電力ＰHF,1２４1及びＰHF,2２４2が示される。点火システム２６1及び２６3は、第１の電力分配器装置２０を介して第１の高周波電圧源１２1に電気的に接続され、点火システム２６2及び２６4は、第２の電力分配器装置２０を介して第２の高周波電圧源１２2に電気的に接続される。点火システム２６iの必要なデッドタイムについては３２で識別される。この例示的実施形態（ｋ＝２及びｍ＝４）は、単純又はより明瞭な説明のために単純に選択され、必ずしも現実的ではない。
【００６０】
図５から分かるように、第１の点火システム２６1のデッドタイム３２は、第２の点火システム２６2の高電圧パルス１８と時間的に重なる。しかしながら、第１の点火システム２６1は、第１の高周波電圧源１２1に接続され、第２の点火システム２６2は、第２の高周波電圧源１２2に接続されるため、第１の高周波電圧源１２1は、第１の点火システム２６1の必要なデッドタイム３２の間遮断されたままでよく、一方、第２の点火システム２６2は、第２の高周波電圧源１２2からの高周波交流電圧１４と高電圧パルス１８とが供給される。これと同じことは、デッドタイム３２と高電圧パルス１８とのタイミングシーケンスに関して、第２及び第３の点火システム２６2及び２６3並びに第３及び第４の点火システム２６3及び２６4にも適用される。
【００６１】
また、本発明は、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成される、方法に関する。高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される。高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される。これは、高周波交流電圧のための外部トリガを必要とせずに、導電性チャネルの生成の直後に自動的にプラズマの生成又は維持が行われるという利点を有する。更に、点火の時間の前の高周波の印加により、引き継ぎが改善される。
【００６２】
高周波交流電圧が、例えば、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。
【００６３】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断される。これにより、プラズマの消滅が達成され、その結果、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能である。
【００６４】
前節に記載の方法において、必要に応じて、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【００６５】
また、本発明は、特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置を動作させるための方法に関する。高周波電圧源の出力における高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである。これは、１個の高周波電圧源が幾つかの点火システムに使用可能であり、その結果、必要なハードウェア要件が削減されることを意味する。
【００６６】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続される。
【００６７】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続され、これにより、必要な高周波エネルギーの削減が可能になる。
【００６８】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続される。
【００６９】
少なくとも１個の電力分配器装置が、好ましくは、ｑ個の高周波電圧源に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋである。
【００７０】
また、少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である。これにより、高周波源からそれぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給が可能になる。
【００７１】
例えば、ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続される。これにより、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が可能になる。
【００７２】
高周波交流電圧が、少なくとも１個の高周波電圧源の出力に永続的に出力される。これにより、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００７３】
また、本発明は、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成される、方法に関する。高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される。これに関連して、高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。したがって、点火システムは、幾つかの燃焼室について１個のみの高周波交流電圧の供給源を使っていく。
【００７４】
高周波交流電圧が、例えば、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される。結果として、高周波交流電圧のための外部トリガを必要とせずに、導電性チャネルの生成の直後に自動的にプラズマの生成又は維持が行われる。
【００７５】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断される。これにより、プラズマの消滅がもたらされ、その結果、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能である。
【００７６】
必要に応じて、前節に記載の方法において、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【図１】
2019520512.tif 000003
【図２】
2019520512.tif 000004
【図３】
2019520512.tif 000005
【図４】
2019520512.tif 000006
【図５】
2019520512.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月21日(2017.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の、特に内燃機関の少なくとも２個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの電極を有する少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２であり、ｋ個の高周波電圧源が設けられ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍであり、一方で少なくとも１個の高周波電圧源に電気的に接続されて他方でｎ個の点火システムに電気的に接続される少なくとも１個の電力分配器装置が設けられ、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、電力分配器装置が、その電力分配器装置に電気的に接続される高周波電圧源からの高周波交流電圧をその電力分配器装置に電気的に接続されるｎ個の点火システムに送る、点火装置に関する。また、本発明は、請求項９のプリアンブルに記載の、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給され、高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される、方法に関する。また、本発明は、請求項１２のプリアンブルに記載の、特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２であり、高周波電圧源の出力における高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである、点火装置を動作させるための方法に関する。また、本発明は、請求項１９のプリアンブルに記載の、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法に関する。ここで、数量Ｎは、常に、０を含まない自然数の数量を指す。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の混合気に点火するには、スパークプラグの電極間のプラズマによって生成される原子（解離）酸素が必要である。通常、プラズマは、短期間の高電圧によって生成される導電性チャネル（点火火花）であり、高電圧は、高電圧源、例えば点火コイルによって生成される。通常、高電圧は直流電圧である。革新的な点火システムは、より多くの原子酸素を生成するために、その初期点火火花に続いて電極での別のエネルギー源からの付加励起によってプラズマを更に維持する手法を採用している。この理由は、最新のエンジンでは、給気、希薄燃焼、排ガス再循環及び層状給気のために点火システムに課される要求が増えたからである。ほとんどの場合、プラズマの付加励起のための別のエネルギー源は、高周波（以下では、ＨＦ又は高周波交流電圧と呼ばれる）を生成し、したがってＨＦ増幅器（以下では、高周波電圧源とも呼ばれる）の形態で設計される。内燃機関を有する自動車には２個以上のスパークプラグがあるため、各スパークプラグはそれ自身のＨＦ増幅器を必要とする。しかしながら、これはコスト及びスペースを多く必要とする。
【０００３】
直接燃料噴射を有するいわゆるオットー燃焼プロセスは、燃焼室の層状給気を実現する機能によって消費を削減できる大きな可能性をもたらす。しかしながら、燃焼室の不均一な混合気は、適切な時間での確実な点火を達成するという点で、使用される点火方法に高い要件を課す。例えば、いかなる種類の変動も、点火の品質を低下させ、したがってエンジンの総合効率を低下させる。一方では、可燃性混合気の位置が僅かに変わる可能性があり、他方では、燃焼室に突出するスパークプラグの接地電極のフックが混合気の形成を妨げる可能性がある。直接噴射燃焼プロセスには、燃焼室により大きい空間的広がりを有する点火システムが役立つ。この目的のために、特許文献１では、内燃機関の燃焼室の混合気に高周波プラズマによって点火することが提案されている。対応する高周波プラズマ点火装置は、インダクタンスとキャパシタンスとを有する直列共振回路と、その直列共振回路の共振励起のための高周波源とを含む。キャパシタンスは、誘電体を挟んだ内側導体電極と外側導体電極とによって表される。それらの電極の最外端は、規定の距離で離間されて燃焼室に延在する。
【０００４】
特許文献２から、放電プラズマが直流電圧パルスによって生成されてＨＦ場によってイオン化される点火方法が知られている。それにより、直流電圧パルスとＨＦ発生器の出力信号とが一緒にスパークプラグのスパーク電極に供給される。スパークプラグのリターン電極はアースされる。
【０００５】
近時、ガソリンエンジンの最新の点火システムは、スパークプラグと、電子制御ユニット付き単一点火コイルとを含む。スパークプラグは、共軸構造を有し、実質的に、絶縁体によって囲まれる中央電極と、スパークプラグハウジングに接続される外側電極とからなる。点火コイルは、スパークプラグに高電圧パルス又は高直流電圧パルスを供給する。燃焼を開始する火花（導電性チャネル）が電極間に生成される。特許文献３には、点火火花持続時間を長くするために、点火コイルから印加される高電圧に加えて、高周波電圧がスパークプラグに印加される代替的方法が記載されている。
【０００６】
特許文献４から、単一の高周波源からの電磁波が分配器装置を介して４個の点火装置に渡される内燃機関の点火システムが知られている。これに関連して、電磁波は、いずれの場合も、常に、点火パルスと共に、可燃性混合気が存在するその燃焼室に正確に供給される。点火パルスのトリガリングは、電磁波が燃焼室に送られている間に点火プロセスが行われるように遅延される。
【０００７】
特許文献５から、希薄混合気に点火するためのエンジン点火装置が知られている。これに関連して、対応するスパークプラグに高周波発生器から高周波が供給される。スパークプラグの対応する幾何学的構成によってインピーダンス整合が達成される。
【０００８】
特許文献６から、内燃機関のコロナ点火システム及びコロナ点火システムの制御方法が知られている。点火システムは、点火電極を含む発振回路と、発振回路に接続されて交流電圧を生成して発振回路を励起するための高周波発生器と、車両電気システム電圧から高周波発生器のための入力電圧を生成する変換器と、高周波発生器のための変換器によって生成される入力電圧を安定させるための電圧調整器と、高周波発生器を制御するための制御ユニットとを含み、制御ユニットは、高周波発生器の活性化又は非活性化によって負荷の変化が起こる前に、変換器の切迫した負荷の変化を電圧調整器に通知する。燃焼室ごとに別個の高周波発生器が設けられる。制御ユニットは、コロナ放電がエンジンの関連する燃焼室に生成されるときに高周波発生器を活性化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０５８９２５号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０５１１８５号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１３２１５６６３号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２６７２１０４号明細書
【特許文献５】特開昭５７−２０３８７０号公報
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１３１１２０３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述のタイプの点火装置をその構造及び機能の点で改良するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、この課題は、請求項１の特色となる特徴を有する前述のタイプの点火装置、請求項９の特色となる特徴を有する前述のタイプの混合気に点火するための方法、及び、請求項１２の特色となる特徴を有する前述のタイプの点火装置を動作させるための方法、並びに、請求項１９の特色となる特徴を有する前述のタイプの混合気に点火するための方法によって解決される。本発明の有利な変形態様は、更に他の請求項に記載される。
【００１２】
この目的のために、本発明によれば、前述のタイプの点火装置において、少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力を、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続するように設計され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である。
【００１３】
これは、１個の高周波電圧源が幾つかのスパークプラグに使用可能であり、その結果、必要なハードウェアが削減され、それぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給がもたらされるという利点を有する。
【００１４】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力をｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続するように設計されることで、特に単純で経済的な電力分配器装置が達成される。
【００１５】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力をｎ個全ての点火システムに同時に一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることで、必要な高周波エネルギーの削減が達成される。
【００１６】
少なくとも１個の電力分配器装置が、点火装置の動作中に、その電力分配器装置に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源の出力を、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることで、高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００１７】
少なくとも１個の電力分配器装置が、ｑ個の高周波電圧源に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであり、電力分配器装置が、ｑ対ｎデマルチプレクサの形態で設計されることで、ハードウェア要件の更なる削減が達成される。
【００１８】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることで、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が達成される。
【００１９】
ｎ個のスパークプラグに電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源が、点火装置の動作中に、その出力に高周波交流電圧を永続的に出力するように設計されることで、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００２０】
少なくとも１個の高電圧源が、点火コイルの形態で設計されることで、本発明による点火装置への既存の構成要素の使用が可能になる。
【００２１】
本発明によれば、前述のタイプの混合気に点火するための方法において、高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断され、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒になる。
【００２２】
これは、プラズマの確実な消滅が達成され、その結果、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能であるという利点を有する。
【００２３】
高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給されることで、幾つかの燃焼室に１個のみの高周波交流電圧の供給源を使用する点火システムの単純化が達成される。
【００２４】
必要に応じて、所定のデッドタイムが、１ミリ秒になる。
【００２５】
本発明によれば、前述のタイプの混合気に点火するための点火装置を動作させるための方法において、少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である。
【００２６】
これは、１個の高周波電圧源が幾つかの点火システムに使用可能であり、その結果、必要なハードウェアが削減され、それぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給がもたらされるという利点を有する。
【００２７】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続されることで、特に単純で経済的な電力分配器装置が達成される。
【００２８】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続されることで、必要な高周波エネルギーの削減が達成される。
【００２９】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続されることで、高周波エネルギーの制御供給が達成される。
【００３０】
少なくとも１個の高周波電圧源が、ｑ個の電力分配器装置に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであることで、ハードウェア要件の更なる削減が達成される。
【００３１】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることで、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が達成される。
【００３２】
少なくとも１個の高周波電圧源が、その出力に高周波交流電圧を永続的に出力することで、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００３３】
本発明によれば、ｍ個の燃焼室の混合気に点火するための方法において、高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。
【００３４】
これは、幾つかの燃焼室に１個のみの高周波交流電圧の供給源を使用する点火システムの単純化が達成されるという利点を有する。
【００３５】
高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給されることで、高周波交流電圧のための外部トリガを必要としない、導電性チャネルの生成の直後の自動的なプラズマの生成又は維持が達成される。
【００３６】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることで、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能であるようなプラズマの消滅が達成される。
【００３７】
必要に応じて、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【００３８】
以下において、本発明について図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による点火システムの第１の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図２】本発明による点火システムの第２の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図３】本発明による点火システムの第３の好ましい実施形態の概略ブロック図を示す。
【図４】１個の高周波電圧源及び４個の点火システムの場合での高周波交流電圧、高周波電圧源の出力有効電力及び点火システムのプラズマの有効電力の経時的変化を示す。
【図５】２個の高周波電圧源及び４個の点火システムの場合での高周波交流電圧、高周波電圧源の出力有効電力及び点火システムのプラズマの有効電力の経時的変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１から図３に示される本発明による点火装置の３つの好ましい実施形態は、いずれの場合も、ｍ個の点火システム１０i（ｉ＝１，．．．ｍ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数））と、ｋ個の高周波電圧源１２j（ｊ＝１，．．．ｋ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍ）とを含む。したがって、図１から図３には、ｍ個の点火システム１０1，１０2，．．．１０m(1)，１０m(1)+1，１０m(1)+2，．．．１０m(2)，．．．１０m(k-1)+1，１０m(k-1)+2，．．．１０m(k)（ｍ（ｋ）＝ｍ）と、ｋ個の高周波電圧源１２1，１２2，．．．１２kとが表される。各高周波電圧源１２jは、それぞれの出力に高周波交流電圧１４を供給する。点火システム１０iは、いずれの場合も、所定のタイミングに従って１個以上の高電圧源１６から高電圧パルス１８を供給される。
【００４１】
各点火システムは、例えば内燃機関の燃焼室に割り当てられ、その結果、この例では、内燃機関は、ｍ個の燃焼室を有する。例えば、各点火システムは、例えばスパークプラグの形態で構成される少なくとも２個、３個又はそれよりも多くの電極を有し、電極は、それぞれの燃焼室に突出する。
【００４２】
周知のとおり、内燃機関では、可燃性混合気が、特定の時点で１個以上の燃焼室に生成され、点火火花のエネルギーが、高電圧パルス１８の形態で、それらの燃焼室と関連付けられる点火システム１０iに供給される。これは、それぞれの燃焼室の電極間に点火火花を生成し、したがって可燃性混合気に点火するように意図される。点火火花は、電極間に導電性チャネルを形成する。点火火花のみの場合、この導電性チャネル又は点火火花は、点火火花のエネルギーが消費された後すぐに消滅する。
【００４３】
ここで、点火システム１０i、したがって電極にも供給される高周波交流電圧１４によって、導電性チャネルが、高周波交流電圧１４からのエネルギーによってそれを維持し、また、それぞれの燃焼室で電極間にプラズマを生成し、実際の点火火花によって導電性チャネルが維持される期間よりも長い期間それを維持するために使用され、その結果、可燃性混合気の点火のためにプラズマの形態の点火火花がより長い期間使用可能である。プラズマの空間的広がりも大きくなる。結果として、可燃性混合気のより確実で均一な点火が達成される。その燃焼室にプラズマを現在維持しているそれぞれの点火システム１０iからの高周波交流電圧１４が遮断された場合にのみ、プラズマが消滅し、点火プロセスが完了する。
【００４４】
本発明によれば、点火システム１０iよりも少数の高周波電圧源１２jが設けられる。換言すると、高周波電圧源１２jの数ｋは、点火システム１０iの数ｍよりも少ない（ｋ＜ｍ）。それにもかかわらず、各点火システム１０iに高周波交流電圧１４を供給するために、本発明によれば、少なくとも１個の電力分配器装置２０が設けられる。これは、一方で少なくとも１個の高周波電圧源１２jに電気的に接続されて他方でｎ個の点火システム１０iに電気的に接続され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、電力分配器装置２０は、その電力分配器装置２０に電気的に接続される高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４をその電力分配器装置２０に電気的に接続されるｎ個の点火システム１０iに送る。
【００４５】
例示的説明図では、点火システム１０1，．．．１０m(1)が、電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２1に電気的に接続され、点火システム１０m(1)+1，１０m(1)+2，．．．１０m(2)が、更に他の電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２2に電気的に接続され、点火システム１０m(k-1)+1，１０m(k-1)+2，．．．１０m(k)（ここで、ｍ（ｋ）＝ｍ）が、更に他の電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２kに電気的に接続される。
【００４６】
一般的には、点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)が、高周波電圧源１２jに接続され、ｍ（０）＝０、ｍ（ｋ）＝ｍ、ｊ＝１，．．．ｋ、２≦［ｍ（ｊ）−ｍ（ｊ−１）］≦ｎ≦ｍ、０≦ｍ（ｊ）≦ｍ及びｍ（ｊ＋１）＞ｍ（ｊ）である。このようにして、単一の高周波電圧源１２jからの出力又は高周波交流電圧１４が、幾つかの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に使用される。
【００４７】
図１から図３の表現では、高周波電圧源１２jに割り当てられる点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)の各々について、初期点火火花を生成するための別個の高電圧源１６が示される。しかしながら、これは単なる例である。あるいは、点火火花又は導電性チャネルを生成するための中央エネルギー源が設けられてもよく、点火分配器がエネルギー源からのエネルギーをそれぞれの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に送る。
【００４８】
４気筒ガソリンエンジンの例示的構成は、ｋ＝１及びｍ＝４であり、即ち、１個の高周波電圧源１２1と、各々が１個の燃焼室を有する４個の気筒と、それらの燃焼室に割り当てられる点火システム１０1，１０2，１０3，１０4（燃焼室ごとに１個の点火システム）とがある。
【００４９】
幾つか又は全ての点火システム１０iは、例えば、２電極点火システムの形態、好ましくはスパークプラグの形態で設計される。これに関連して、一方の電極には、高電圧パルス１８と高周波交流電圧１４とが直接又は分離要素を介して渡され、他方の電極は、固定電位、例えば接地に接続される。あるいは、一方の電極には、高電圧パルス１８が直接又は分離要素を介して供給され、他方の電極には、高周波交流電圧１４が直接又は分離要素を介して供給される。
【００５０】
あるいは、幾つか又は全ての点火システム１０iは、３電極点火システムの形態、好ましくはスパークプラグの形態で設計される。第１の電極には、高電圧パルス１８が直接又は分離要素を介して供給される。第２の電極には、高周波交流電圧１４が直接又は分離要素を介して供給される。第３の電極は、固定電位、例えば接地に接続される。
【００５１】
高周波プラズマは、初期電荷キャリアチャネルも存在する場合にのみ形成され、この場合、それは、点火火花によって生成される。
【００５２】
図１による第１の実施形態では、電力分配器装置２０は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)を高周波電圧源１２jの出力に永続的に電気的に接続する単純ノード点の形態で設計され、その結果、高周波電圧源１２jによって出力に出力される高周波交流電圧１４は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に直接電気的に渡される。換言すると、これは、高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４が、高周波電圧源１２jからその出力に出力される限り、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に印加されることを意味する。
【００５３】
図２による第２の実施形態では、電力分配器装置２０は、受動的電力スプリッタの形態で設計される。これは、高周波電圧源１２jの出力と点火システム１０iの入力との間のインピーダンスの整合の改善を達成する。受動的電力スプリッタは、例えば、ウィルキンソン電力分配器又は方向性結合器の形態で設計される。第１の実施形態と同じように、この第２の実施形態でも、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)は、高周波電圧源１２jの出力に永続的に電気的に接続され、その結果、高周波電圧源１２jによって出力に出力される高周波交流電圧１４は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に直接電気的に渡される。換言すると、これは、高周波電圧源１２jからの高周波交流電圧１４が、高周波交流電圧１４が高周波電圧源１２jからその出力に出力される限り、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に印加されることを意味する。
【００５４】
図３による第３の実施形態では、電力分配器装置２０は、デマルチプレクサの形態で設計される。第１及び第２の実施形態とは対照的に、高周波電圧源１２jからの出力は、全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)に永続的には電気的に接続されない。その代わりに、１対［ｍ（ｊ）−ｍ（ｊ−１）］デマルチプレクサは、常に、いずれの場合も、点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)のうちの１個のみを高周波電圧源１２jの出力に接続し、その結果、任意の時点で、高周波交流電圧１４は、常に、高周波電圧源１２jに割り当てられる幾つかの点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)のうちの１個の点火システムのみに送られる。結果として、高周波電圧源１２jに課される要件が削減され、その結果、それがより単純化可能である。例えば、高周波電圧源１２jの寸法が縮小可能である。
【００５５】
点火システム１０iの点火の前又はその最中に、デマルチプレクサは、例えばエンジン制御システムによってもたらされる制御信号に応じて高周波交流電圧１４を正確にその点火システムに排他的に切り替える。全ての点火システム１０m(j-1)+1，１０m(j-1)+2，．．．１０m(j)への高周波電圧源１２jの直接並列接続と比較した利点は、デマルチプレクサによる高インピーダンス遮断によって、点火が行われないと想定されるそれらの点火システムが高周波電圧源１２jに負荷をかけないことである。したがって、１個／少数の高周波電圧源１２jしか必要なく、要件が削減される。
【００５６】
図１から図３による電力分配器装置２０の特定の実施形態に関係なく、本発明は、エネルギー源の数を削減するために内燃機関のＨＦ対応点火システムの高周波信号（高周波交流電圧１４）の効率的分配をもたらす（ｋ＝ＨＦ増幅器（高周波電圧源１２j）の数、ｍ＝動作する点火システム１０iの数、ｋ＜ｍ、ｋ≧１、ｍ≧２、ｋ，ｍ∈Ｎ）。
【００５７】
前述のように、４気筒ガソリンエンジンの例示的構成は、ｋ＝１及びｍ＝４であり、即ち、１個の高周波電圧源１２1と４個の点火システム１０i（ｉ＝１，２，３，４）とがあり、内燃機関の気筒の燃焼室ごとに１個の点火システムがある。４個全ての点火システム１０iは、電力分配器装置２０を介して高周波電圧源１２1に電気的に接続される。そのため、この場合、ｎ＝４＝ｍである。この構成について、図４には、時間軸２８で、高周波電圧源１２1の出力における電圧ＵHF２２、高周波電圧源１２1の出力有効電力ＰHF２４及びｉ番目の点火システム１０iのプラズマの有効電力ＰPI,i２６i（この例ではｉ＝１，２，３，４）の経時的変化が表される。高周波交流電圧１４の電圧振幅は、それ自体ではプラズマに点火するほど高くない。点火パルス（高電圧パルス１８）との組み合わせでのみ、高周波交流電圧１４（ＨＦ信号）が印加される初期点火火花、即ち導電性チャネルがもたらされて、付加エネルギーが導入される高周波プラズマを生成し、その結果として、インピーダンスの変化によってＨＦ電圧が低下する（いずれの場合も矢印３０で示される）。あるシステム又は他のシステム（点火システム２６1，２６2，２６3又は２６4）に点火パルス（高電圧パルス１８）がない場合、高周波交流電圧１４は、それに影響を及ぼさず、内燃機関のサイクルの他のプロセス段階でそのシステムの電極に問題なく印加可能である。そのため、高周波交流電圧１４は、全ての点火システム２６1，２６2，２６3，２６4に同時に印加可能である。高周波電圧源１２1に電気的に接続される点火システム２６1，２６2，２６3，２６4の２つの連続する点火の間で、高周波交流電圧１４が遮断され（デッドタイム）、その結果、プラズマが継続的に燃焼し続けずに消滅する。例えば、高周波交流電圧１４は約１ミリ秒の時間間隔の間遮断され、その結果、まだ存在している最終プラズマの自由電荷キャリアによる不所望のプラズマ生成は行われない。図４から分かるように、先ず、第１の点火システム２６1でプラズマが点火され、高周波交流電圧１４の遮断によってそのプラズマは消滅される。その後、第２の点火システム２６2、第３の点火システム２６3及び第４の点火システム２６4でいずれの場合も連続的にプラズマが点火され、同様に消滅される。
【００５８】
プラズマ点火の必要なタイミングシーケンスによって、ある点火システム２６iのプラズマの消滅のデッドタイムが次の点火システム２６i+1又は２６i+xのプラズマの点火と時間的に重なる場合については、２個以上の高周波電圧源１２jが設けられ、デッドタイムとプラズマ点火とに関して時間的に重なる点火システムは、異なる高周波電圧源１２jに割り当てられる。これは、例えば、気筒の数が大きすぎて、ある点火システムの点火パルスが前の点火システムのデッドタイム内になる場合である。この場合、両方の点火システムにプラズマが不所望に生成される。そのため、この場合、少なくとも２個の高周波電圧源１２1及び１２2が設けられる。
【００５９】
図５には、時間軸２８で、高周波電圧源１２1の出力における電圧ＵHF２２、高周波電圧源１２1の出力有効電力ＰHF２４及びｉ番目の点火システム１０iのプラズマの有効電力ＰPI,i２６i（この例ではｉ＝１，２，３，４）の生じる経時的変化が表される。図５では、同じ機能を有する部分については、図４と同じ参照符号で識別され、その結果、それらの説明に関しては、図４の先の記述が参照される。図４とは対照的に、高周波電圧源１２1及び１２2のそれぞれの出力における２つの電圧ＵHF,1２２1及びＵHF,2２２2並びに高周波電圧源１２1及び１２2の２つの出力有効電力ＰHF,1２４1及びＰHF,2２４2が示される。点火システム２６1及び２６3は、第１の電力分配器装置２０を介して第１の高周波電圧源１２1に電気的に接続され、点火システム２６2及び２６4は、第２の電力分配器装置２０を介して第２の高周波電圧源１２2に電気的に接続される。点火システム２６iの必要なデッドタイムについては３２で識別される。この例示的実施形態（ｋ＝２及びｍ＝４）は、単純又はより明瞭な説明のために単純に選択され、必ずしも現実的ではない。
【００６０】
図５から分かるように、第１の点火システム２６1のデッドタイム３２は、第２の点火システム２６2の高電圧パルス１８と時間的に重なる。しかしながら、第１の点火システム２６1は、第１の高周波電圧源１２1に接続され、第２の点火システム２６2は、第２の高周波電圧源１２2に接続されるため、第１の高周波電圧源１２1は、第１の点火システム２６1の必要なデッドタイム３２の間遮断されたままでよく、一方、第２の点火システム２６2は、第２の高周波電圧源１２2からの高周波交流電圧１４と高電圧パルス１８とが供給される。これと同じことは、デッドタイム３２と高電圧パルス１８とのタイミングシーケンスに関して、第２及び第３の点火システム２６2及び２６3並びに第３及び第４の点火システム２６3及び２６4にも適用される。
【００６１】
また、本発明は、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成される、方法に関する。高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される。高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される。これは、高周波交流電圧のための外部トリガを必要とせずに、導電性チャネルの生成の直後に自動的にプラズマの生成又は維持が行われるという利点を有する。更に、点火の時間の前の高周波の印加により、引き継ぎが改善される。
【００６２】
高周波交流電圧が、例えば、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。
【００６３】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断される。これにより、プラズマの消滅が達成され、その結果、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能である。
【００６４】
前節に記載の方法において、必要に応じて、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【００６５】
また、本発明は、特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２である、点火装置を動作させるための方法に関する。高周波電圧源の出力における高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである。これは、１個の高周波電圧源が幾つかの点火システムに使用可能であり、その結果、必要なハードウェア要件が削減されることを意味する。
【００６６】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続される。
【００６７】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続され、これにより、必要な高周波エネルギーの削減が可能になる。
【００６８】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続される。
【００６９】
少なくとも１個の電力分配器装置が、好ましくは、ｑ個の高周波電圧源に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋである。
【００７０】
また、少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、例えば、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である。これにより、高周波源からそれぞれのグループのスパークプラグへの高周波エネルギーの制御供給が可能になる。
【００７１】
例えば、ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続される。これにより、それぞれのスパークプラグへの高電圧パルスの個別で正確に時間の決められた供給が可能になる。
【００７２】
高周波交流電圧が、少なくとも１個の高周波電圧源の出力に永続的に出力される。これにより、回路及び制御技術に関する要件の更なる単純化が達成される。
【００７３】
また、本発明は、特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成される、方法に関する。高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される。これに関連して、高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される。したがって、点火システムは、幾つかの燃焼室について１個のみの高周波交流電圧の供給源を使っていく。
【００７４】
高周波交流電圧が、例えば、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される。結果として、高周波交流電圧のための外部トリガを必要とせずに、導電性チャネルの生成の直後に自動的にプラズマの生成又は維持が行われる。
【００７５】
高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断される。これにより、プラズマの消滅がもたらされ、その結果、新たな点火のためのプラズマと共にそれぞれの燃焼室に新しい可燃性混合気が生成可能である。
【００７６】
必要に応じて、前節に記載の方法において、所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの電極を有する少なくとも１個の点火システム（１０i）と、高電圧源（１６）の出力に高電圧パルス（１８）を生成するための少なくとも１個の高電圧源（１６）と、高周波電圧源（１２j）の出力に高周波交流電圧（１４）を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）とを有し、ｍ個の点火システム（１０i）が設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２であり、ｋ個の高周波電圧源（１２j）が設けられ、ｋ∈Ｎ及びｋ＜ｍであり、一方で少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）に電気的に接続されて他方でｎ個の点火システム（１０i）に電気的に接続される少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が設けられ、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍであり、前記電力分配器装置（２０）が、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される高周波電圧源（１２j）からの高周波交流電圧（１４）をその電力分配器装置（２０）に電気的に接続されるｎ個の点火システム（１０i）に送る、点火装置において、
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力を、各場合にｎ個の点火システム（１０i）のうちのｐ個の点火システム（１０i）に、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続するように設計され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である
ことを特徴とする点火装置。
【請求項２】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力をｎ個全ての点火システム（１０i）に永続的に電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の点火装置。
【請求項３】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力をｎ個全ての点火システム（１０i）に同時に一時的に電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の点火装置。
【請求項４】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、前記点火装置の動作中に、その電力分配器装置（２０）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）の出力を、各場合にｎ個の点火システム（１０i）のうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続するように設計されることを特徴とする、請求項１から請求項３の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項５】
少なくとも１個の電力分配器装置（２０）が、ｑ個の高周波電圧源（１２j）に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであり、前記電力分配器装置（２０）が、ｑ対ｎデマルチプレクサの形態で設計されることを特徴とする、請求項１から請求項４の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項６】
ｍ個の高電圧源（１６）が設けられ、各場合に１個の高電圧源（１６）の出力が各場合に１個の点火システム（１０i）に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１から請求項５の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項７】
ｎ個の点火システム（１０i）に電気的に接続される少なくとも１個の高周波電圧源（１２j）が、前記点火装置の動作中に、その出力に前記高周波交流電圧（１４）を永続的に出力するように設計されることを特徴とする、請求項１から請求項６の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項８】
少なくとも１個の高電圧源（１６）が、点火コイルの形態で設計されることを特徴とする、請求項１から請求項７の少なくともいずれかに記載の点火装置。
【請求項９】
特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給され、前記高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給される、方法において、
前記高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断され、前記所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒になる
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定のデッドタイムが、１ミリ秒になることを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
特に内燃機関の少なくとも１個の燃焼室の混合気に点火するための点火装置であって、燃焼室ごとの少なくとも１個の点火システムと、高電圧源の出力に高電圧パルスを生成するための少なくとも１個の高電圧源と、高周波電圧源の出力に高周波交流電圧を生成するための少なくとも１個の高周波電圧源とを有し、ｍ個の点火システムが設けられ、ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２であり、高周波電圧源の出力における前記高周波交流電圧が、ｎ個の点火システムに供給され、ｎ∈Ｎ及び２≦ｎ≦ｍである、点火装置を動作させるための方法において、
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちのｐ個の点火システムに、異なる時間に連続して一時的に電気的に接続され、２≦ｐ≦ｎ−１、ｍ≧３及びｎ≧３である
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに永続的に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、ｎ個全ての点火システムに同時に一時的に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１個の高周波電圧源の出力が、各場合にｎ個の点火システムのうちの１個に、連続して一時的に、所定の時間間隔の間、電気的に接続されることを特徴とする、請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１個の高周波電圧源が、ｑ個の電力分配器装置に電気的に接続され、ｑ∈Ｎ及びｑ≦ｋであることを特徴とする、請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
ｍ個の高電圧源が設けられ、各場合に１個の高電圧源の出力が各場合に１個の点火システムに電気的に接続されることを特徴とする、請求項１２から請求項１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記高周波交流電圧が、少なくとも１個の高周波電圧源の出力に永続的に出力されることを特徴とする、請求項１２から請求項１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
特に内燃機関のｍ個の燃焼室（ｍ∈Ｎ（０を含まない自然数）及びｍ≧２）の混合気に点火するための方法であって、所定の時間間隔内に、可燃性混合気が、少なくとも１個の燃焼室に生成され、高電圧パルスによって、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルが、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室に生成され、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室にプラズマを生成及び維持するための高周波交流電圧が、導電性チャネルを有する少なくとも２個の電極に供給される、方法において、
前記高周波交流電圧が、可燃性混合気が存在しない少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極にも供給される
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記高周波交流電圧が、それぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極間の導電性チャネルの生成の前に、可燃性混合気を有する少なくとも１個の燃焼室の少なくとも２個の電極に供給されることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記高周波交流電圧が、プラズマの生成に続く所定の時間間隔の後に、少なくとも所定のデッドタイムの間、少なくともそれらのプラズマが生成されたそれぞれの燃焼室の少なくとも２個の電極から遮断されることを特徴とする、請求項１９又は請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記所定のデッドタイムが、０．５ミリ秒から２ミリ秒、特に１ミリ秒になることを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
【国際調査報告】
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