DE19813750A1 - Device for measuring the ion current in the cylinder of an internal combustion engine - Google Patents

Device for measuring the ion current in the cylinder of an internal combustion engine

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DE19813750A1
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Alfred Krappel
Josef Holzmann
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
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Abstract

The invention relates to a device for measuring the ion current in the cylinder of an internal combustion engine for motor vehicles. A sensor which is exclusively provided for measuring ion current is arranged in the combustion chamber of the cylinder. The sensor is preferably arranged in an eccentric manner with regard to the longitudinal axis of the combustion chamber and/or is arranged as close as possible to the edge of the combustion chamber according to the available installation space.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Ionen­ stroms im Zylinder einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a device for measuring the ions currents in the cylinder of an internal combustion engine for motor vehicles.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 33 224 A1 sowie aus dem Lehrbuch "Autoelektrik, Autoelektronik am Otto-Motor", Bosch, VDI- Verlag, 1994, Seite 194/195, bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren ist ein hoher schaltungstechnischer Aufwand notwendig, da in den Hochspannungskreis des Zündsystems eingegriffen werden muß. Um zum entscheidenden Zeitpunkt den Ionenstrom auskoppeln zu können, ist es erforderlich, den Zündfunken zu unterdrücken. Hierdurch wird sowohl die Funktionalität des Zündsystems eingeschränkt, als auch das Verschleißver­ halten der Zündkerze negativ beeinflußt.Such a device is for example from DE 42 33 224 A1 and from the textbook "Autoelektrik, Autoelektronik am Otto-Motor", Bosch, VDI- Verlag, 1994, pages 194/195. In these known devices a high level of circuitry complexity is necessary because must be intervened in the high voltage circuit of the ignition system. Around It is to be able to decouple the ion current at the crucial point in time required to suppress the ignition spark. This will both Functionality of the ignition system limited, as well as the wear ver keep the spark plug adversely affected.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung des Ionen­ stroms im Zylinder einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die unabhängig vom Zündkreis der Brennkraftmaschine ist.The object of the invention is a device for measuring the ions to create electricity in the cylinder of an internal combustion engine, which is independent from the ignition circuit of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der Un­ teransprüche. Advantageous developments of the invention are the subjects of the Un claims.  

Erfindungsgemäß wird eine ausschließlich für die Ionenstrommessung vor­ gesehene Sonde im Brennraum des Zylinders vorgesehen. Diese Sonde wird also im Unterschied zum Stand der Technik zusätzlich zur Zündkerze und unabhängig vom Zündkreis im Brennraum angebracht. Durch diese vom Zündsystem unabhängige Ionenstrommeßsonde ist insbesondere keine Ein­ schränkung der Funktionalität des Zündsystems mehr erforderlich. Auch ist eine längere Funkenbrenndauer möglich, die insbesondere für Benzindirekt­ einspritzmotoren erforderlich ist. Durch die eigenständige Vorrichtung zur Messung des Ionenstroms kann insbesondere auch der mit der Sonde ver­ bundene Signalpfad speziell auf die für eine derartige Sonde üblichen gerin­ geren Ströme ausgelegt werden.According to the invention, one is used exclusively for ion current measurement seen probe provided in the combustion chamber of the cylinder. This probe in contrast to the state of the art, it also becomes a spark plug and installed in the combustion chamber regardless of the ignition circuit. Through this from Ignition system independent ion current measuring probe is in particular not an on restriction of the functionality of the ignition system is more necessary. Is too a longer spark duration possible, especially for gasoline direct injection engines is required. Through the independent device for Measurement of the ion current can in particular also be carried out with the probe tied signal path specifically to the usual for such a probe current can be designed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zur Aussetzererken­ nung und zur Klopfdetektion eingesetzt. Insbesondere bei einer Verwendung der Klopfdetektion hat sich herausgestellt, daß erfindungsgemäß die Sonde vorzugsweise bezogen auf die Längsachse des Brennraums exzentrisch und/oder abhängig von den Bauraumverhältnissen möglichst nah am Rand des Brennraums angeordnet ist.The device according to the invention is preferably used for misfire detection used for knock detection. Especially when used The knock detection has been found to be the probe according to the invention preferably eccentric with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber and / or as close to the edge as possible depending on the installation space the combustion chamber is arranged.

Bei Brennkraftmaschinen, an deren Zylinderbrennräumen Aufnahmeöffnun­ gen vorgehalten werden, um optional, z. B. für Kompressionsmessungen in der Werkstatt, Drucksensoren im Brennraum anordnen zu können, wird die Sonde zum Einbringen in den Brennraum derart ausgestaltet, daß sie an diese Aufnahmeöffnungen angepaßt sind. Somit können diese Sonden zur Messung des Ionenstroms in bereits vorhandene Aufnahmeöffnungen auf einfache Weise im Brennraum befestigt werden.In internal combustion engines, in the cylinder combustion chambers receiving openings conditions are held to optional, z. B. for compression measurements in the workshop to be able to arrange pressure sensors in the combustion chamber Probe designed for insertion into the combustion chamber in such a way that it is on these receiving openings are adapted. Thus these probes can be used Measurement of the ion current in already existing receiving openings can be easily attached in the combustion chamber.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen In the drawing, an embodiment of the invention is shown. It demonstrate  

Fig. 1 die Draufsicht eines Zylinderbrennraums mit vier Ventilen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 is a plan view of a cylinder combustion chamber with four valves and the device according to the invention and

Fig. 2 den zum Druck im Brennraum proportionalen Verlauf des Io­ nenstroms. Fig. 2 is the proportional to the pressure in the combustion chamber course of the ion current.

Auf der Oberseite eines Brennraums 1 sind die Öffnungen für vier Ventile, die Öffnungen 2 und 3 für die Einlaßventile sowie die Öffnungen 4 und 5 für die Auslaßventile, dargestellt. Konzentrisch zur Längsachse des Brennraums 1 ist eine Zündkerze 6 in üblicher Weise eingebracht. Exzentrisch und in der Nähe des Rands bzw. der Wand des Brennraums ist eine Sonde 7 vorgese­ hen, die ausschließlich für die Ionenstrommessung ausgestaltet ist. Die Sonde 7 kann vorzugsweise in die vorgehaltene Öffnung für einen optiona­ len Drucksensor eingebracht sein.On the top of a combustion chamber 1 , the openings for four valves, the openings 2 and 3 for the intake valves and the openings 4 and 5 for the exhaust valves are shown. A spark plug 6 is introduced in a conventional manner concentric to the longitudinal axis of the combustion chamber 1 . Eccentrically and in the vicinity of the edge or the wall of the combustion chamber, a probe 7 is provided, which is designed exclusively for ion current measurement. The probe 7 can preferably be introduced into the opening provided for an optional pressure sensor.

Fig. 2 zeigt den Druckverlauf p im Brennraum eines Zylinders über der Zeit t aufgetragen. Der Druckverlauf p weist die Schwingungen K auf, wenn ein Klopfen der Brennkraftmaschine auftritt. Der Ionenstromverlauf I ist direkt proportional zum Druckverlauf p. Es wurde empirisch ermittelt, daß dieser Ionenstromverlauf I, insbesondere beim Auftreten von Klopfen, besonders effektiv am Brennraumrand auftritt. Fig. 2 shows the pressure curve p plotted in the combustion chamber of a cylinder over time t. The pressure curve p has the vibrations K when the engine knocks. The ion current profile I is directly proportional to the pressure profile p. It was determined empirically that this ion current profile I, particularly when knocking occurs, occurs particularly effectively at the edge of the combustion chamber.

Somit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei entscheidende Vorteile auf:
The device according to the invention thus has two decisive advantages:

  • 1. Die Zündkerze 6 muß nicht multifunktional als Ionenstromsonde einge­ setzt werden, wodurch keine Einschränkungen der Funktionalität des Zündsystems erforderlich sind. 1. The spark plug 6 does not have to be used multifunctionally as an ion current probe, so that no restrictions on the functionality of the ignition system are required.
  • 2. Die durch die Mitverwendung der Zündkerze 6 als Ionenstrommeßsonde konzentrische Anordnung, die sich als weniger effektiv für die Ionen­ strommessung herausgestellt hat, kann entfallen.2. The concentric arrangement by the use of the spark plug 6 as an ion current measuring probe, which has been found to be less effective for the ion current measurement, can be omitted.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß nicht nur eine, sondern auch meh­ rere exzentrische, in der Nähe des Brennraumrandes angeordnete Sonden zur Ionenstrommessung vorgesehen sein können. Weiterhin ist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung nicht auf Brennräume für vier Ventile beschränkt.In addition, it is pointed out that not only one, but also several Other eccentric probes located near the edge of the combustion chamber can be provided for ion current measurement. Furthermore, the invented device according to the invention is not limited to combustion chambers for four valves.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird sowohl die Erkennung von Aussetzern als auch die Erkennung von Klopfen verbessert.The device according to the invention both detects Misfires and knock detection improved.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Messung des Ionenstroms im Zylinder einer Brennkraft­ maschine für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus­ schließlich für die Ionenstrommessung vorgesehene Sonde (7) im Brenn­ raum (1) des Zylinders vorgesehen ist.1. Device for measuring the ion current in the cylinder of an internal combustion engine for motor vehicles, characterized in that a probe ( 7 ) provided in the combustion chamber ( 1 ) of the cylinder is provided for the ion current measurement. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (7) bezogen auf die Längsachse des Brennraums (1) exzentrisch angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the probe ( 7 ) with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber ( 1 ) is arranged eccentrically. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (7) abhängig von den Bauraumverhältnissen möglichst nahe am Rand des Brennraums (1) angeordnet ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the probe ( 7 ) depending on the space available is arranged as close as possible to the edge of the combustion chamber ( 1 ). 4. Vorrichtung einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (7) zum Einbringen in den Brennraum (1) derart ausge­ staltet ist, daß sie an eine ohnehin optional für die Aufnahme eines Druck­ sensors bestehende Aufnahmeöffnung angepaßt ist.4. Device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the probe ( 7 ) for insertion into the combustion chamber ( 1 ) is designed in such a way that it is adapted to an already existing receiving opening, optionally for receiving a pressure sensor.
DE1998113750 1998-03-27 1998-03-27 Device for measuring the ion current in the cylinder of an internal combustion engine Withdrawn DE19813750A1 (en)

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