Zündanlage ECI Funktion

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1...12 Zylinder 1 bis 12

a Zündkerze, Zündkreis a

b Zündkerze, Zündkreis b

N3/10 Steuergerät ME

Z7/38 Endhülse Klemme 87 M1i

(Spannungsversorgung)

CAN Datenbus

N91 Netzgerät Zündanlage ECI

N92/1 Zündmodul ECI, rechte Zylinderreihe

N92/2 Zündmodul ECI, linke Zylinderreihe

Die Kurzbezeichnung für die Wechselspannungs-Zündanlage ECI bedeutet:

E = Energy (Energie)

C = Controlled (gesteuerte)

I = Ignition (Zündanlage)

Die Zündanlage ECI muss die Verbrennung durch Funken an der Zündkerze einleiten. Dazu ist eine ausreichend hohe Spannung für den Funkendurchbruch an der Zündkerze erforderlich und der Funken muss eine ausreichende Energie zur sicheren Entflammung des Gemischs haben.

Die Zündanlage muss unempfindlich gegen verrußte Zündkerzen sein und eine hohe Zündkerzenlebensdauer gewährleisten.

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Die Zündanlage ECI besteht aus:

 Zündmodul ECI für die rechte Zylinderreihe

 Zündmodul ECI für die linke Zylinderreihe

 Netzgerät Zündanlage ECI

 Auswerteschaltung für den Ionenstrom im Steuergerät ME

 Ansteuerung der Zündanlage ECI durch Steuergerät ME

 Zündkennfelder im Steuergerät ME.



Bei der Zündanlage ECI kann keine Funkenprobe durchgeführt werden.

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Die Zündanlage ECI hat folgende Teilfunktionen:

1. Erzeugung der Zündspannung (Wechselspannung)
Für jede Zündkerze ist in den Zündmodulen eine Endstufe vorhanden. Die Zündspulen sind in den Zündkerzensteckern angeordnet. Die Endstufen mit Schwingkreis erzeugen aus ca. 180 V die Zündspannung.
Vom Steuergerät ME kommen folgende Ansteuerungen:

 Zündungsauslösung (Triggerung) entsprechend Zündwinkel

 Funkendauersteuerung

 Zündungswechsel

 Zündungsversatz.

2. Ionenstrommessung
Nach dem Ende des Zündfunkens wird auf Ionenstrommessung umgeschaltet und mit einer Hilfsspannung von ca. 23 V der Ionenstrom an der Zündkerze gemessen. Die Auswertung der Ionenstromsignale erfolgt im Steuergerät ME. Die Signale werden für das Erkennen von Verbrennungsaussetzern bei hohen Drehzahlen genutzt.

3. Das Netzgerät erzeugt die erforderlichen Spannungen von zweimal ca. 180 V und zweimal ca. 23 V.

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Erzeugung der Zündspannung (Wechselspannung)

1 Ansteuerung Zündung und Ionenstromauskopplung im Zündmodul

L1 Primärwicklung

L2 Sekundärwicklung

a Ansteuerung vom Steuergerät ME

b Ionenstromsignal an Steuergerät ME

C Kondensator

D Diode

R Widerstand

TR Transistor

U180 Gleichspannung ca. 180 V

Die Zündspannung wird in zwei Schritten erzeugt:

1. Transistor (TR) geschlossen – die Spannung U180 wird auf die Sekundärseite übertragen.

2. Transistor (TR) geöffnet – die negative Halbwelle der Wechselspannung entsteht und wird ebenfalls auf die Sekundärseite übertragen.

Durch die Steuerung über den Transistor kann theoretisch eine Wechselspannung beliebiger Dauer und Energie erzeugt werden.

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Die maximale Funkenbrenndauer ist jedoch durch die Nennleistung des Netzgerätes ECI von zweimal 55 W drehzahlabhängig auf ca. 0,15 bis 1,5 ms begrenzt. Eine Funkenbrenndauer von ca. 0,1 ms ist für eine sichere Entflammung des Gemischs meist ausreichend.

Durch den schnellen Zündspannungsanstieg ist die

Zündanlage ECI unempfindlich gegen verrußte Zündkerzen z. B. durch häufige Kaltstarts.

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Funkendauersteuerung

Die Anpassung der Funkenenergie über die Funkendauer an die tatsächlich benötigte Zündenergie des Gemischs erfolgt kennfeldgesteuert vom Steuergerät ME.

Die Zündkerzen erreichen durch die Funkendauersteuerung ca. die 4-fache Lebensdauer. Durch die gleichzeitige Verwendung von Zündkerzen mit Platinelektroden wird die Lebensdauer nochmals verlängert.

Zündungsversatz und Zündungswechsel

Im unteren Teillastbereich bis ca. 2000/min werden beide Zündfunken eines Zylinders gleichzeitig ausgelöst. Bei mittlerer und hoher Last wird bis zu 10° KW versetzt gezündet.

Dabei wird die Reihenfolge der Ansteuerung alle 720° KW abgewechselt, um einen gleichmäßigen Verschleiß beider Zündkerzen eines Zylinders zu erreichen und im Brennraum einseitige Ablagerungen zu verhindern.

Ionenstrommessung

Während der Verbrennung entstehen in der Flammfront Ionen (elektrisch verschieden geladene Teilchen), die sich im verbrannten Gemisch wieder ausgleichen. Durch Anlegen einer relativ geringen Messspannung an die Zündkerze nach dem Funkenende, kann dieser Ionenstrom durch die Flamme gemessen werden. Die Messspannung wird an die Primärseite der Zündspulen angelegt (Hilfsspannung ca. 23 V). Sekundärseitig ergibt dies eine Wechselspannung von ca. 1 kV mit ca. 65 kHz an den Zündkerzenelektroden. Der Ionenstrom moduliert sich dieser Spannung auf. Durch Auskopplung und Filterung kann ein Ionenstromsignal gewonnen werden. Das Ionenstromsignal gibt Aufschluss über den Zylinderdruckverlauf mit einer Genauigkeit, die eine Erkennung von Verbrennungsaussetzern ermöglicht.

Das Ionenstromsignal wird für je 3 Zylinder zum Steuergerät ME übertragen. Im Steuergerät ME wird mit Hilfe von Messfenstern der jeweilige Zylinder zugeordnet.

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Chemische Gleichung zur Ionenbildung in der Flamme:

CH + O  CHO+ + e–

CHO+ + H2O  H3O+ + CO

H3O+ + e–  H2O + H

Die Ionenstrommessung an der Zündkerze liefert ein Signal direkt aus dem Brennraum, ohne zusätzliche Bauteile wie z. B. Brennraum-Drucksensoren.

Gemessen wird nach erfolgter Zündung beider Zündkerzen und

einer kurzen Wartezeit. Es wird nur an der Zündkerze gemessen, welche zuerst gezündet hat. Der Elektrodenabstand hat keinen Einfluss auf das Ionenstromsignal.

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A Verlauf Ionenstromsignal

B Verlauf Zylinderdruck

c Klopfschwingungen

d Messfensterlage für Ionenstrommessung

Die Verläufe von Ionenstromsignal und Zylinderdruck sind während der Verbrennung gleich.

Durch dieses Verhalten wird das ausgewertete Ionenstromsignal genutzt um Verbrennungsaussetzer unter allen Betriebsbedingungen und Motordrehzahlen sicher zu erkennen. Dies wird zur Steuerung der Funkendauer, zur Zündkerzen-Diagnose, zur Diagnose entsprechend OBD oder EURO4 und zur zylinderspezifischen Kraftstoffabschaltung genutzt.