DE10207446A1

DE10207446A1 - Igniting air-fuel mixture involves applying DC potential to electrodes(s) to maintain plasma before cutting off high frequency signal if excessive reflection factor detected

Info

Publication number: DE10207446A1
Application number: DE2002107446
Authority: DE
Inventors: Khaled Ben Yahia
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: DE10207446B4

Abstract

The method involves discharging the electrical energy of a high voltage signal, produced by feeding in a HF signal into a HF resonator (15), via at least one electrode (10). A measure of the reflections occurring at the combustion chamber (5) end of the HF resonator is determined and the HF signal feed cut off if it exceeds a first threshold. A DC potential is applied to the electrode(s) before cutting off the HF signal to maintain the plasma. Independent claims are also included for the following: an ignition controller; and an ignition device for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber of a cylinder.

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, von einer Zündungssteuerungsvorrichtung und von einer Zündvorrichtung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. The invention relates to a method for igniting a Air-fuel mixture, from one Ignition control device and an ignition device according to the genre of independent claims.

Aus der DE 198 52 652 A1 ist bereits eine Zündvorrichtung für ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum eines Zylinders bekannt, bei der im Brennraum Elektroden vorgesehen sind, zwischen denen sich die elektrische Energie eines Hochspannungssignals entlädt, wobei außerhalb des Brennraums ein Hochfrequenzresonator vorgesehen ist, bei dem durch Einspeisung eines hochfrequenten Signals das Hochspannungssignal für den Zündfunken erzeugt wird. An ignition device is already known from DE 198 52 652 A1 for an air-fuel mixture in the combustion chamber of a cylinder known in which electrodes are provided in the combustion chamber, between which there is electrical energy High voltage signal discharges, being outside the combustion chamber a high-frequency resonator is provided, in which Feeding a high-frequency signal that High voltage signal for the spark is generated.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Zündung eines Luft- Kraftstoff-Gemischs, die erfindungsgemäße Zündungssteuerungsvorrichtung und die erfindungsgemäße Zündvorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass ein Maß für die am brennraumseitigen Ende des Hochfrequenzresonators auftretenden Reflexionen, insbesondere ein Reflexionsfaktor, ermittelt wird, dass die Einspeisung des hochfrequenten Signals abgeschaltet wird, wenn das ermittelte Maß einen ersten vorgegebenen Wert überschreitet und dass vor dem Abschalten der Einspeisung des hochfrequenten Signals ein zusätzliches Gleichspannungspotential an die mindestens eins Elektrode zur Aufrechterhaltung eines durch die Einspeisung des hochfrequenten Signals am brennraumseitigen Ende des Hochfrequenzresonators erzeugten Plasmas angelegt wird. Auf diese Weise kann auf eine aufwendige Regelung für die Frequenz des einzuspeisenden hochfrequenten Signals zur Aufrechterhaltung des Plasmas verzichtet werden. Durch die Abschaltung der Einspeisung des hochfrequenten Signals in den Hochfrequenzresonator wird außerdem der Vorteil bewirkt, dass eine Reflexion der Energie des hochfrequenten Signals bei Ausbildung des Plasmas verhindert wird und eine Erhitzung und Schädigung der Elektronik, die das hochfrequente Signal zur Verfügung stellen soll, vermieden wird. The method according to the invention for igniting an air Fuel mixture, the invention Ignition control device and the invention Ignition device according to the characteristics of the independent In contrast, claims have the advantage that a measure of that at the combustion chamber end of the high-frequency resonator reflections occurring, in particular a reflection factor, it is determined that the feed of the high-frequency Signal is switched off when the determined dimension one exceeds the first predetermined value and that before Switch off the feeding of the high-frequency signal additional DC potential to the at least one Electrode to maintain a through the feed of the high-frequency signal at the end of the combustion chamber High-frequency resonator generated plasma is created. On this way, a complex regulation for the Frequency of the high-frequency signal to be fed in Maintenance of the plasma can be dispensed with. Through the Switching off the feeding of the high-frequency signal in the high-frequency resonator also has the advantage of that a reflection of the energy of the high frequency signal is prevented in the formation of the plasma and a Heating and damage to the electronics that the high-frequency signal should be avoided becomes.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens zur Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, der Zündungssteuerungsvorrichtung und der Zündvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen möglich. By the measures listed in the subclaims advantageous further developments and improvements of Method for igniting an air-fuel mixture, the Ignition control device and the ignition device according to the independent claims possible.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zusätzliche Gleichspannungspotential angelegt wird, sobald das ermittelte Maß einen zweiten vorgegebenen Wert überschreitet, der kleiner als der erste vorgegebene Wert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Gleichspannungspotential vor Abschalten der Einspeisung des hochfrequenten Signals an die mindestens eine Elektrode angelegt wird und somit das Plasma auch nach Abschalten der Einspeisung des hochfrequenten Signals mittels des angelegten Gleichspannungspotentials aufrechterhalten werden kann. It is particularly advantageous if the additional DC potential is applied as soon as that determined measure a second predetermined value that is less than the first specified value is. This ensures that the DC potential before switching off the feed of the high-frequency signal to the at least one electrode is applied and thus the plasma even after switching off the Feeding the high-frequency signal using the applied DC voltage potential are maintained can.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Zündungssteuerungsvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung und Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 is a block diagram of an ignition control device according to the invention and an ignition device and FIG. 2 is a time diagram illustrating the sequence of the method according to the invention.

Description of the embodiment

In Fig. 1 kennzeichnet 60 eine Zündvorrichtung, die einen Hochfrequenzresonator 15 umfaßt. Der Hochfrequenzresonator 15 wiederum umfaßt ein elektrisch leitfähiges, vorzugsweise metallisches Gehäuse 40 und eine galvanisch vom Gehäuse 40 getrennte Elektrode 10. Der Hochfrequenzresonator 15 ist beispielsweise im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine montiert und ragt an einem brennraumseitigen Ende 20 in einen Brennraum 1 eines Zylinders 5 hinein. Dabei kann, wie im Beispiel nach Fig. 1 dargestellt, die Elektrode 10 brennraumseitig weiter in den Brennraum 1 hineinragen als das Gehäuse 40 und steht somit aus dem Gehäuse 40 hervor. Das Gehäuse 40 ist mit einem Bezugspotential 45 verbunden, wohingegen die Elektrode 10 zumindest außerhalb des Brennraums 1 als Wellenleiter ausgebildet sein kann. Die Elektrode 10 wird von einer Zuleitung 75 kontaktiert, durch die Hochfrequenzsignale eingekoppelt werden können. Die Zuleitung 75 ist dabei in unmittelbarer Nähe des brennraumfernen Endes 80 der Elektrode 10 bzw. der entsprechenden Wellenleiterstruktur oder des entsprechenden Wellenleiters angeordnet. In Fig. 1, 60 denotes an ignition device which comprises a high-frequency resonator 15 . The high-frequency resonator 15 in turn comprises an electrically conductive, preferably metallic housing 40 and an electrode 10 galvanically separated from the housing 40 . The high-frequency resonator 15 is mounted, for example, in the cylinder head of an internal combustion engine and, at an end 20 on the combustion chamber side, projects into a combustion chamber 1 of a cylinder 5 . In this case, as shown in the example of Fig. 1, the electrode 10 the combustion chamber end further protrude into the combustion chamber 1 than the housing 40 and thus protrudes from the housing 40. The housing 40 is connected to a reference potential 45 , whereas the electrode 10 can be designed at least outside the combustion chamber 1 as a waveguide. The electrode 10 is contacted by a feed line 75 through which high-frequency signals can be coupled. The feed line 75 is arranged in the immediate vicinity of the end 80 of the electrode 10 remote from the combustion chamber or the corresponding waveguide structure or the corresponding waveguide.

Beim Einkoppeln von Hochfrequenzsignalen auf der Zuleitung 75 bilden sich aufgrund der geometrischen Verhältnisse im Hochfrequenzresonator 15 Hochfrequenzwellen im Hochfrequenzresonator 15 aus. Bei richtiger Wahl der Frequenz im Verhältnis zu den geometrischen Abmessungen des Hochfrequenzresonators 15 bildet sich am brennraumseitigen Ende 20 an der Elektrode 10 eine Hochspannung aus. Die geometrischen Abmessungen des Hochfrequenzresonators 15 sind beispielsweise so zu wählen, dass die effektive Länge des Hochfrequenzresonators 15 etwa einem Viertel der Wellenlänge der eingekoppelten Hochfrequenz entspricht. Unter der effektiven Länge ist hier ein Zahlenwert zu verstehen, der neben der Längenabmessung der Elektrode 10 auch noch die dielektrischen Eigenschaften eines Dielektrikums 85 berücksichtigt, das die Elektrode 10 vom Gehäuse 40 isoliert. In vielen Fällen wird sich diese effektive Länge λ/4 nicht rechnerisch, sondern erst durch Experimente ermitteln lassen. Durch die galvanische Trennung zwischen der Elektrode 10 und dem Gehäuse 40 mittels des Dielektrikums 85 bildet sich zwischen der Elektrode 10 und dem Gehäuse 40 eine Kapazität aus, die bei Einspeisung der hochfrequenten Signale wie ein Kurzschluß wirkt, so dass auch das Gehäuse 40 Teil des Hochfrequenzresonators 15 ist und bei der Berechnung der effektiven Länge mit seinen geometrischen Eigenschaften berücksichtigt werden muß. When coupling high frequency signals on the lead 75 15 high-frequency waves in the high frequency resonator 15 are formed from due to the geometric conditions in the high-frequency resonator. If the frequency is selected correctly in relation to the geometric dimensions of the high-frequency resonator 15 , a high voltage is formed on the electrode 10 at the end 20 on the combustion chamber side. The geometric dimensions of the high-frequency resonator 15 are to be chosen, for example, such that the effective length of the high-frequency resonator 15 corresponds to approximately a quarter of the wavelength of the coupled-in high frequency. The effective length is to be understood here as a numerical value which, in addition to the length dimension of the electrode 10, also takes into account the dielectric properties of a dielectric 85 which insulates the electrode 10 from the housing 40 . In many cases, this effective length λ / 4 will not be calculated, but only by experiments. Due to the galvanic separation between the electrode 10 and the housing 40 by means of the dielectric 85 , a capacitance is formed between the electrode 10 and the housing 40 , which acts as a short circuit when the high-frequency signals are fed in, so that the housing 40 also forms part of the high-frequency resonator 15 is and must be taken into account when calculating the effective length with its geometric properties.

Die Frequenz des über die Zuleitung 75 eingespeisten Signals kann beispielsweise im Bereich von 800 MHz oder von 2,14 GHz liegen. Je nach effektiver Länge des Hochfrequenzresonators 15 kann aber auch ein anderer Wert für die Frequenz des über die Zuleitung 75 einzuspeisenden Signals erforderlich sein. The frequency of the signal fed in via the feed line 75 can be, for example, in the range from 800 MHz or from 2.14 GHz. Depending on the effective length of the high-frequency resonator 15 , another value for the frequency of the signal to be fed in via the feed line 75 may also be required.

Das hochfrequente Signal kann auch auf andere Weise in die Elektrode 10 beziehungsweise den Hochfrequenzresonator 15 eingekoppelt werden, beispielsweise induktiv oder kapazitiv. The high-frequency signal can also be coupled into the electrode 10 or the high-frequency resonator 15 in another way, for example inductively or capacitively.

In Fig. 1 ist die Elektrode 10 koaxial zum Gehäuse 40 des Hochfrequenzresonators 15 angeordnet. In Fig. 1, the electrode 10 is disposed coaxially with said radio frequency resonator 15 to the housing 40.

Vor der Zuführung des hochfrequenten Signals ist der Abschluß des Hochfrequenzresonators 15 am brennraumseitigen Ende 20 hochohmig. Wird nun das hochfrequente Signal eingespeist, so ergibt sich am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 eine hohe Feldstärke, mit der die Zündung eingeleitet wird. Die Frequenz des hochfrequenten Signals ist nur so lange auf die Geometrie bzw. die effektive Länge des Hochfrequenzresonators 15 abgestimmt, wie der Abschluß des Hochfrequenzresonators 15 am brennraumseitigen Ende 20 hochohmig ist. Durch die Zündung wird jedoch am brennraumseitigen Ende 20 ein leitfähiges Plasma gebildet. Somit ist eine Entladung der Elektrode 10 über das leitfähige Plasma möglich, wobei ein Strom entlang der Elektrode 10 über das leitfähige Plasma zum Bezugspotential 45 fließt, das wie beschrieben durch das Gehäuse 40, aber auch durch die Wand des Brennraums 1 gebildet wird. Diese Entladung ist eine Funkenentladung, ähnlich wie bei einer Korona, so dass auf diese Weise die Zündung des im Brennraum 1 befindlichen Luft-Kraftstoff- Gemischs zum Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Durch das sich bildende leitfähige Plasma wird der Abschluß des Hochfrequenzresonators 15 am brennraumseitigen Ende 20 niederohmig und der Hochfrequenzresonators 15 somit verstimmt. Die effektive Länge des Hochfrequenzresonators 15 verändert sich und korrespondiert nicht mehr mit der Frequenz des über die Zuleitung 75 eingespeisten Signals. Wenn die Frequenz des über die Zuleitung 75 eingespeisten Signals nicht der neuen effektiven Länge des Hochfrequenzresonators 15 nachgeregelt Wird, kommt es zur Reflexion der in den Hochfrequenzresonator 15 über die Zuleitung 75 eingespeisten Energie am brennraumseitigen Ende 20. Durch die zurückreflektierte Energie kann die Elektronik, die die hochfrequenten Signale aufbereiten soll, erhitzt und sogar beschädigt werden. Eine Frequenzregelung zur Nachführung der Frequenz des über die Zuleitung 75 eingespeisten Signals ist mit großem Aufwand verbunden. Before the high-frequency signal is supplied, the termination of the high-frequency resonator 15 at the end 20 on the combustion chamber side is high-impedance. If the high-frequency signal is now fed in, there is a high field strength at the end 20 of the high-frequency resonator 15 on the combustion chamber side, with which the ignition is initiated. The frequency of the high-frequency signal is matched only as long as the geometry and the effective length of said radio frequency resonator 15, such as the completion of the radio frequency resonator 15 has a high impedance at the combustion chamber end of the twentieth The ignition, however, forms a conductive plasma at the combustion chamber end 20 . A discharge of the electrode 10 via the conductive plasma is thus possible, a current flowing along the electrode 10 via the conductive plasma to the reference potential 45 , which is formed as described by the housing 40 , but also by the wall of the combustion chamber 1 . This discharge is a spark discharge, similar to a corona, so that the air-fuel mixture located in the combustion chamber 1 can be ignited in order to operate the internal combustion engine. As a result of the conductive plasma which forms, the termination of the high-frequency resonator 15 at the end 20 on the combustion chamber side becomes low-resistance and the high-frequency resonator 15 is thus detuned. The effective length of the high-frequency resonator 15 changes and no longer corresponds to the frequency of the signal fed in via the feed line 75 . If the frequency of the supplied via the feed line 75 signal is not adjusted to the new effective length of the radio frequency resonator 15, it comes to the reflection via the supply line 75 fed to the high-frequency resonator 15 energy at the combustion chamber end of the twentieth The back-reflected energy can heat and even damage the electronics used to process the high-frequency signals. Frequency control for tracking the frequency of the signal fed in via the feed line 75 is associated with great effort.

Erfindungsgemäß wird auf eine solche Nachregelung verzichtet und eine Zündungssteuerungsvorrichtung 50 gemäß Fig. 1 eingesetzt. Die Zündungssteuerungsvorrichtung 50 umfaßt eine Hochfrequenzsignalquelle 65 zur Bereitstellung des über die Zuleitung 75 einzuspeisenden hochfrequenten Signals. Ferner ist ein erster Schalter 30 vorgesehen, über den die Hochfrequenzsignalquelle 65 mit der Zuleitung 75 verbindbar ist. Der erste Schalter 30 ist als gesteuerter Schalter ausgebildet und wird von einer Steuerung 55 angesteuert. Er kann beispielsweise als Transistor ausgebildet sein. Zwischen die Hochfrequenzsignalquelle 65 und den ersten Schalter 30 sind Mittel 25 zur Ermittlung eines Maßes für die vom brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 reflektierten Signalanteile angeordnet. Bei diesem Maß kann es sich beispielsweise um den Reflexionsfaktor am brennraumseitigen Ende 20 handeln. Zur Ermittlung dieses Reflexionsfaktors wird die Signalstärke des vom brennraumseitigen Ende 20 reflektierten Signals durch die von der Hochfrequenzsignalquelle 65 zur Verfügung gestellte Signalstärke dividiert. Dabei soll im folgenden beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei dem ermittelten Maß um den Reflexionsfaktor am brennraumseitigen Ende 20 handelt. Die Mittel 25 zur Messung des Reflexionsfaktors sind mit der Steuerung 55 verbunden. Die Zündungssteuerungsvorrichtung 50 umfaßt weiterhin eine Gleichspannungsquelle 70, die über einen zweiten gesteuerten Schalter 35, der ebenfalls beispielhaft als Transistor ausgebildet sein kann, mit der Zuleitung 75 verbindbar ist. Auch der zweite gesteuerte Schalter 35 wird von der Steuerung 55 angesteuert. Die Hochfrequenzsignalquelle 65 und die Gleichspannungsquelle 70 sind andererseits mit dem Bezugspotential 45 verbunden. According to the invention, such readjustment is dispensed with and an ignition control device 50 according to FIG. 1 is used. The ignition control device 50 comprises a high-frequency signal source 65 for providing the high-frequency signal to be fed in via the feed line 75 . Furthermore, a first switch 30 is provided, via which the high-frequency signal source 65 can be connected to the feed line 75 . The first switch 30 is designed as a controlled switch and is controlled by a controller 55 . It can be designed, for example, as a transistor. Between the high-frequency signal source 65 and the first switch 30 , means 25 for determining a measure for the signal components reflected by the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 are arranged. This measure can be, for example, the reflection factor at the end 20 on the combustion chamber side. To determine this reflection factor, the signal strength of the signal reflected by the combustion chamber end 20 is divided by the signal strength provided by the high-frequency signal source 65 . In the following, it should be assumed by way of example that the determined dimension is the reflection factor at the end 20 on the combustion chamber side. The means 25 for measuring the reflection factor are connected to the controller 55 . The ignition control device 50 further comprises a direct voltage source 70 which can be connected to the feed line 75 via a second controlled switch 35 , which can also be designed as a transistor, for example. The second controlled switch 35 is also controlled by the controller 55 . The high-frequency signal source 65 and the DC voltage source 70 , on the other hand, are connected to the reference potential 45 .

In Fig. 2 ist nun ein Zeitdiagramm für den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei ist die über die Zuleitung 75 der Elektrode 10 zugeführte Spannung U über der Zeit t aufgetragen. Zu einem Zeitpunkt t₀ beginnt die Zündung des im Brennraum 1 verdichteten Luft-Kraftstoff- Gemischs. Dazu steuert die Steuerung 55 den ersten gesteuerten Schalter 30 zur Verbindung der Hochfrequenzsignalquelle 65 mit der Zuleitung 75 an. Auf diese Weise wird der Elektrode 10 ein hochfrequentes Signal HF1 zugeführt. Gleichzeitig veranlaßt die Steuerung 55 den zweiten gesteuerten Schalter 35 zur Verbindung der Gleichspannungsquelle 70 mit der Zuleitung 75, so dass dem hochfrequenten Signal HF1 ein Gleichspannungssignal DC überlagert wird. Die Gleichspannung DC kann dabei 100 V oder mehr betragen. In der Regel reicht eine Gleichspannung, die kleiner als 1 kV ist. Eine größere Gleichspannung ist jedoch möglich. In FIG. 2, a timing diagram is now shown for the sequence of the method according to the invention. The voltage U supplied to the electrode 10 via the feed line 75 is plotted against the time t. The ignition of the air / fuel mixture compressed in the combustion chamber 1 begins at a time t ₀ . For this purpose, the controller 55 controls the first controlled switch 30 to connect the high-frequency signal source 65 to the feed line 75 . In this way, a high-frequency signal HF1 is fed to the electrode 10 . At the same time, the controller 55 causes the second controlled switch 35 to connect the DC voltage source 70 to the feed line 75 , so that a DC voltage signal DC is superimposed on the high-frequency signal HF1. The DC voltage DC can be 100 V or more. As a rule, a DC voltage that is less than 1 kV is sufficient. However, a larger DC voltage is possible.

Mit Schließen des ersten gesteuerten Schalters 30 beginnen die Mittel 25 mit der Ermittlung des Reflexionsfaktors am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15. Der Reflexionsfaktor wird dabei so lange ermittelt, wie der erste gesteuerte Schalter 30 geschlossen ist. Die Mittel 25 leiten den ermittelten Reflexionsfaktor an die Steuerung 55 weiter, die, solange der erste gesteuerte Schalter 30 geschlossen ist, den ermittelten Reflexionsfaktor mit einem ersten vorgegebenen Wert vergleichen. Sobald der Reflexionsfaktor den ersten vorgegebenen Wert überschreitet, veranlaßt die Steuerung 55 die Öffnung des ersten gesteuerten Schalters 30 und damit die Trennung der Hochfrequenzsignalquelle 65 von der Zuleitung 75. Der erste vorgegebene Wert ist dabei beispielsweise so gewählt, dass er einem Maß für die Reflexionen bzw. einem Reflexionsfaktor am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 entspricht, bei dem das sich am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 bildende Plasma leitfähig wird bzw. eine Funkenbildung ermöglicht. In diesem Fall wird der Abschluß des Hochfrequenzresonators 15 am brennraumseitigen Ende 20 niederohmig und die Reflexionen steigen entsprechend an. Die Reflexionen sind somit ein Maß für das erzeugte Plasma bzw. dessen Leitfähigkeit am brennraumseitigen Ende 20 und damit für die einsetzende Funkenbildung. Gemäß Fig. 2 erfolgt die Öffnung des ersten gesteuerten Schalters 30 und damit die Abschaltung der Einspeisung des hochfrequenten Signals zu einem Zeitpunkt t₁, wie der von diesem Zeitpunkt an abnehmenden Amplitude des ersten Hochfrequenzsignals HF1 entnommen werden kann. Vom Zeitpunkt t₁ an liegt somit ein leitfähiges Plasma vor, in dem es zur Funkenbildung kommt. Diese führt zu einem Zeitpunkt t₂ zur Entflammung des Luft- Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 1. Zu diesem Zeitpunkt liegt an der Elektrode 10 nur noch die Gleichspannung DC an. Durch die Gleichspannung DC wird das Plasma aufrechterhalten. Da das Plasma zum Zeitpunkt, zu dem das erste Hochfrequenzsignal HF1 ausgeschaltet wird, leitfähig ist, führt die Gleichspannung DC nach dem Abschalten der Einspeisung des hochfrequenten Signals zur Aufrechterhaltung des durch die Einspeisung des hochfrequenten Signals am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 erzeugten Plasmas. Entscheidend ist dabei, dass die Gleichspannung DC vor dem Abschalten der Einspeisung des hochfrequenten Signals eingeschaltet wurde. Durch die Gleichspannung DC, die auch als Brennspannung bezeichnet wird, werden die von der Elektrode 10 an das Plasma abgegebenen Elektronen nachgespeist, wodurch der Stromfluß aufrechterhalten wird. Der Strom fließt dabei über das leitfähige Plasma, ähnlich wie bei einer Korona- Entladung. Der Strom fließt dabei von der Elektrode 10 über das leitfähige Plasma zum Bezugspotential 45 in Form des Gehäuses 40 oder der Wand des Brennraums 1. Durch Verwendung der Gleichspannung DC zur Aufrechterhaltung des Plasmas ist es nicht erforderlich, weiterhin ein hochfrequentes Signal in die Elektrode 10 einzuspeisen, geschweige denn die Frequenz des hochfrequenten Signals der durch das sich bildende Plasma sich ändernden effektiven Länge des Hochfrequenzresonators 15 nachzuführen. Außerdem werden aufgrund der Abschaltung des hochfrequenten Signals nach der Erzeugung des leitfähigen Plasmas auch Reflexionen am brennraumseitigen Ende 20 vermieden, so dass die Hochfrequenzsignalquelle 65 vor Erwärmung und Zerstörung durch solche Reflexionen geschützt ist. Zu einem dem Zeitpunkt t₂ nachfolgenden Zeitpunkt t₃ kommt es bei dem entflammten Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Explosion, die den in Fig. 1 nicht dargestellten Kolben des Zylinders 5 antreibt und zu einer Expansion im Zylinder 5 führt. Eine Funkenbildung bzw. ein leitfähiges Plasma ist in dieser Phase im Brennraum 1 nicht mehr erforderlich, so dass vom Zeitpunkt t₃ an, die Gleichspannung DC abgeschaltet werden kann. Dazu kann eine entsprechende Sensorik vorgesehen sein, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist und den Druck im Brennraum 1 detektiert. Der Druck kann der Steuerung 55 als Meßwert zugeführt werden. Die Steuerung 55 kann in Abhängigkeit des gemessenen Drucks die Expansionsphase nach der Explosion des Luft-Kraftstoff-Gemischs erkennen und den zweiten gesteuerten Schalter 35 zum Öffnen veranlassen. Von einem dem Zeitpunkt t₃ nachfolgenden Zeitpunkt t₄ an wird das bei der Verbrennung entstandene Abgas aus dem Brennraum 1 ausgestoßen. Von einem dem Zeitpunkt t₄ nachfolgenden Zeitpunkt t₅ an wird erneut Druck im Brennraum 1 aufgebaut und ein neu gebildetes Gemisch aus Luft und Kraftstoff im Brennraum 1 komprimiert. Wiederum mit Hilfe der beschriebenen Drucksensorik kann die Steuerung 55 den Zündzeitpunkt t₆ detektieren, zu dem die Steuerung 55 den ersten gesteuerten Schalter 30 schließt, um erneut über die Zuleitung 75 ein zweites hochfrequentes Signal HF2 der Elektrode 10 zuzuführen. Auf diese Weise wird erneut am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 ein Plasma gebildet. Zu einem dem Zeitpunkt t₆ nachfolgenden Zeitpunkt t₇ detektiert die Steuerung 55 in der beschriebenen Weise wieder, dass der von den Mitteln 25 ermittelte Reflexionsfaktor über dem ersten vorgegebenen Wert liegt und steuert den ersten gesteuerten Schalter 30 zur Trennung der Verbindung zwischen der Hochfrequenzsignalquelle 65 und der Zuleitung 75 an. Vom Zeitpunkt t₇ an liegt ein leitfähiges Plasma am brennraumseitigen Ende 20 vor, und es kommt zur Funkenbildung. Zwischen dem Zeitpunkt t₆ und dem Zeitpunkt t₇ und somit vor dem Zeitpunkt t₇ ist wieder die Gleichspannung DC eingeschaltet worden, die vom Zeitpunkt t₇ an das leitfähige Plasma aufrechterhält. Anschließend wiederholen sich die oben beschriebenen Vorgänge. When the first controlled switch 30 is closed , the means 25 begin to determine the reflection factor at the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 . The reflection factor is determined as long as the first controlled switch 30 is closed. The means 25 forward the determined reflection factor to the controller 55 which, as long as the first controlled switch 30 is closed, compares the determined reflection factor with a first predetermined value. As soon as the reflection factor exceeds the first predetermined value, the controller 55 initiates the opening of the first controlled switch 30 and thus the separation of the high-frequency signal source 65 from the feed line 75 . The first predetermined value is selected, for example, such that it corresponds to a measure of the reflections or a reflection factor at the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 , in which the plasma forming at the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 becomes conductive or enables sparking , In this case, the termination of the high-frequency resonator 15 at the combustion chamber end 20 becomes low-resistance and the reflections increase accordingly. The reflections are thus a measure of the plasma generated or its conductivity at the combustion chamber end 20 and thus of the spark formation that occurs. According to FIG. 2, the opening of the first controlled switch 30 takes place and thus the feeding of the high-frequency signal is switched off at a time t ₁ , as can be seen from the decreasing amplitude of the first high-frequency signal HF1 from this time. From time t ₁ onwards, there is a conductive plasma in which sparking occurs. At a time t _2, this leads to the ignition of the air / fuel mixture in the combustion chamber 1 . At this time, only the DC voltage DC is present at the electrode 10 . The plasma is maintained by the DC voltage DC. Since the plasma is conductive at the time when the first high-frequency signal HF1 is switched off, the DC voltage DC after the supply of the high-frequency signal has been switched off leads to the maintenance of the plasma generated by the supply of the high-frequency signal at the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 . The decisive factor here is that the DC voltage DC was switched on before the supply of the high-frequency signal was switched off. The direct voltage DC, which is also referred to as the operating voltage, replenishes the electrons emitted from the electrode 10 to the plasma, as a result of which the current flow is maintained. The current flows through the conductive plasma, similar to a corona discharge. The current flows from the electrode 10 via the conductive plasma to the reference potential 45 in the form of the housing 40 or the wall of the combustion chamber 1 . By using the DC voltage DC to maintain the plasma, it is not necessary to continue to feed a high-frequency signal into the electrode 10 , let alone the frequency of the high-frequency signal to track the effective length of the high-frequency resonator 15 that changes as a result of the plasma that forms. In addition, reflections on the combustion chamber end 20 are avoided due to the switching off of the high-frequency signal after the generation of the conductive plasma, so that the high-frequency signal source 65 is protected against heating and destruction by such reflections. At a point in time t ₃ following the point in time t _2, an explosion occurs in the ignited air-fuel mixture, which drives the piston of the cylinder 5 (not shown in FIG. 1) and leads to an expansion in the cylinder 5 . A spark or a conductive plasma is no longer required in this phase in the combustion chamber 1 , so that the DC voltage DC can be switched off from the time t ₃ . A corresponding sensor system can be provided for this purpose, which is not shown in FIG. 1 and detects the pressure in the combustion chamber 1 . The pressure can be supplied to the controller 55 as a measured value. The controller 55 can recognize the expansion phase after the explosion of the air-fuel mixture as a function of the measured pressure and can cause the second controlled switch 35 to open. From a time t ₄ following the time t ₃ , the exhaust gas generated during the combustion is expelled from the combustion chamber 1 . From a time t ₄ subsequent point in time t ₅ to be re-established pressure in the combustion chamber 1 and compresses a newly formed mixture of air and fuel in the combustion chamber. 1 Again using the pressure sensor system described, the control 55 can detect the ignition point t ₆ at which the control 55 closes the first controlled switch 30 in order to feed a second high-frequency signal HF2 to the electrode 10 again via the feed line 75 . In this way, a plasma is again formed at the combustion chamber end 20 of the high-frequency resonator 15 . At a point in time t ₇ following the point in time t _6, the controller 55 again detects in the manner described that the reflection factor determined by the means 25 is above the first predetermined value and controls the first controlled switch 30 to separate the connection between the high-frequency signal source 65 and the supply line 75 . From time t ₇ onwards, there is a conductive plasma at the combustion chamber end 20 , and sparking occurs. Between time t ₆ and time t ₇ and thus before time t ₇ , the DC voltage DC has been switched on again, which maintains the conductive plasma from time t ₇ . The processes described above are then repeated.

Während der Zündungsphase, also zwischen den Zeiten t₀ und t₁ bzw. t₆ und t₇ bestimmt das jeweilige hochfrequente Signal HF1, HF2 das Zündverhalten, da der Beitrag der Gleichspannung geringfügig ist. Nach Ausbildung des leitfähigen Plasmas und Abschalten der Einspeisung des jeweiligen hochfrequenten Signals HF1, HF2 ist die Gleichspannung in der Lage, eine Feldstärke am brennraumseitigen Ende 20 aufrechtzuerhalten, die ein weiteres Brennen des leitfähigen Plasmas für die Zeit bis zur Explosion gewährleistet. Es ist aufgrund der beschriebenen geometrischen Konfiguration des Hochfrequenzresonators 15 am brennraumseitigen Ende 20 und der bestehenden Leitfähigkeit des gebildeten Plasmas dort möglich, das Plasma weiter freistehend brennen zu lassen mit Hilfe der Gleichspannung DC. During the ignition phase, that is between times t ₀ and t ₁ or t ₆ and t ₇ , the respective high-frequency signal HF1, HF2 determines the ignition behavior, since the contribution of the DC voltage is negligible. After formation of the conductive plasma and switching off the feed of the respective high-frequency signal HF1, HF2, the direct voltage is able to maintain a field strength at the end 20 on the combustion chamber side, which guarantees a further burning of the conductive plasma for the time until the explosion. Due to the described geometric configuration of the high-frequency resonator 15 at the combustion chamber end 20 and the existing conductivity of the plasma formed, it is possible there to let the plasma continue to burn free-standing with the aid of the DC voltage DC.

Für das Einschalten der Gleichspannung DC gibt es mehrere Möglichkeiten. Wie beschrieben kann die Gleichspannung DC zusammen mit dem hochfrequenten Signal von der Steuerung 55 eingeschaltet werden, wie dies zum Zeitpunkt t₀ gemäß Fig. 2 beschrieben wurde. Die Gleichspannung DC kann aber auch nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach Einschalten des hochfrequenten Signals und vor Abschalten des hochfrequenten Signals eingeschaltet werden. Ein solcher Fall ist beispielsweise beim Einschalten der Gleichspannung DC nach dem Zeitpunkt t₆ und vor dem Zeitpunkt t₇ in Fig. 2 dargestellt. Dabei sollte die Zeitverzögerung kleiner als die Dauer der Zündungsphase, also kleiner als die Zeitdifferenz t₇ - t₆ bzw. t₁ - t₀ gewählt werden, so dass die Gleichspannung DC vor der Ausbildung des leitfähigen Plasmas am brennraumseitigen Ende 20 des Hochfrequenzresonators 15 bzw. vor Erreichen des ersten vorgegebenen Wertes durch den Reflexionsfaktor zwischen die Elektrode 10 und das Bezugspotential 45 angelegt wird. There are several options for switching on the DC voltage. As described, the DC voltage DC can be switched on together with the high-frequency signal by the controller 55 , as was described at time t _{0 in} accordance with FIG. 2. However, the DC voltage DC can also be switched on after a predetermined time delay after the high-frequency signal has been switched on and before the high-frequency signal has been switched off. Such a case is shown in FIG. 2, for example, when the DC voltage DC is switched on after the time t ₆ and before the time t ₇ . The time delay should be less than the duration of the ignition phase, i.e. less than the time difference t ₇ - t ₆ or t ₁ - t ₀ , so that the DC voltage DC before the formation of the conductive plasma at the combustion chamber end 20 of the high frequency resonator 15 or before the first predetermined value is reached by the reflection factor between the electrode 10 and the reference potential 45 .

Es ist entscheidend, dass die Gleichspannung DC vor Abschalten der Einspeisung des jeweiligen hochfrequenten Signals eingeschaltet wird, um das gebildete leitfähige Plasma aufrechterhalten zu können. It is crucial that the DC voltage is DC Switching off the feed of the respective high-frequency Signal is turned on to the formed conductive To be able to maintain plasma.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Steuerung 55 den zweiten gesteuerten Schalter 35 schließt, wenn der von den Mitteln 25 ermittelte Reflexionsfaktor einen zweiten vorgegebenen Wert überschreitet, der kleiner als der erste vorgegebene Wert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Gleichspannung DC zugeschaltet wird, bevor der Reflexionsfaktor den ersten vorgegebenen Wert erreicht und somit bevor die Einspeisung des jeweiligen hochfrequenten Signals HF1, HF2 abgeschaltet wird. As an alternative or in addition, it can be provided that the controller 55 closes the second controlled switch 35 if the reflection factor determined by the means 25 exceeds a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value. In this way it is ensured that the DC voltage DC is switched on before the reflection factor reaches the first predetermined value and thus before the feed of the respective high-frequency signal HF1, HF2 is switched off.

Die galvanische Trennung zwischen der Elektrode 10 und dem Gehänse 40 ist erforderlich, damit überhaupt die Gleichspannung DC zwischen die Elektrode 10 und das Bezugspotential 45 angelegt werden kann, und es nicht zu. einem Kurzschluß kommt. The galvanic isolation between the electrode 10 and the housing 40 is necessary so that the direct voltage DC can be applied between the electrode 10 and the reference potential 45 at all, and not to. a short circuit comes.

Claims

1. A method for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber ( 1 ) of a cylinder ( 5 ), in which the electrical energy of a high-voltage signal is discharged via at least one electrode ( 10 ), the high-voltage signal by feeding a high-frequency signal into a high-frequency resonator ( 15 ) is generated, characterized in that a measure of the reflections occurring at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ), in particular a reflection factor, is determined so that the feeding of the high-frequency signal is switched off when the determined measure is a first exceeds the predetermined value and that before switching off the supply of the high-frequency signal, an additional DC voltage potential is applied to the at least one electrode ( 10 ) to maintain a plasma generated by the supply of the high-frequency signal at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that a value greater than or equal to 100 V compared to vain reference potential ( 45 ) is selected for the additional DC voltage potential.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition by turning on the feed of the high-frequency signal is initiated and that the additional DC voltage potential when switched on after feeding the high-frequency signal or after a predetermined time delay is created.

4. The method according to claim 3, characterized in that the time delay is chosen shorter than the duration of the ignition phase, so that the additional DC potential before the formation of the plasma at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ) or before reaching the first predetermined value is created by the determined dimension.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the additional DC potential is applied as soon as that determined measure a second predetermined value that is less than the first specified value is.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first predetermined value is selected so that it corresponds to a measure for the reflections, in which the plasma forming at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ) enables spark formation ,

7. Ignition control device ( 50 ) for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber ( 1 ) of a cylinder ( 5 ), with at least one electrode ( 10 ), in which the electrical energy of a high-voltage signal is discharged, a high-frequency resonator ( 15 ) being provided in which the high-voltage signal is generated by feeding in a high-frequency signal, characterized in that means ( 25 ) are provided for determining a measure, in particular a reflection factor, for the reflections at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ) ( 30 ) are provided for switching off the supply of the high-frequency signal depending on the determined measure and that means ( 35 ) for applying an additional DC voltage potential to the at least one electrode ( 10 ) before switching off the supply of the high-frequency signal in order to maintain a supply by the supply the high-frequency signal at b Racing-side end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ) generated plasma are provided.

8. Ignition control device according to claim 7, characterized in that a controller ( 55 ) is provided, which means ( 30 ) for switching off the feeding of the high-frequency signal depending on the determined measure and the means ( 35 ) for applying the additional DC potential before switching off controls the feeding of the high-frequency signal.

9. Ignition device ( 60 ) for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber ( 1 ) of a cylinder ( 5 ), with at least one electrode ( 10 ) in which the electrical energy of a high-voltage signal is discharged, a high-frequency resonator ( 15 ) being provided in which the high-voltage signal is generated by feeding in a high-frequency signal, characterized in that the at least one electrode ( 10 ), even after switching off the feeding of the high-frequency signal, as a function of a measure, in particular a reflection factor, for the end ( 20 ) on the combustion chamber side of the high-frequency resonator ( 15 ) is at an additional DC voltage potential for maintaining a plasma generated by feeding the high-frequency signal at the combustion chamber end ( 20 ) of the high-frequency resonator ( 15 ).

10. Ignition device ( 60 ) according to claim 9, characterized in that the at least one electrode ( 10 ) is galvanically separated from a housing ( 40 ) of the high-frequency resonator ( 15 ) and that the housing ( 40 ) is at a reference potential ( 45 ).