DE4015191C2 - Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ionisationsstrom-Detektoreinrich­ tung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zur Messung der Verbrennungszustände innerhalb der Maschine, mit einem Zünd­ system, das eine Zündspule mit Primär- und Sekundärwicklung, einen Verteiler und Zündkerzen für die jeweiligen Zylinder umfaßt, die Funkenstrecken aufweisen, welche elektrisch zwi­ schen die jeweiligen Umfangsanschlüsse des Verteilers und Masse geschaltet sind, umfassend
eine Hochspannungs-Generatorschaltung, die zwischen Masse und einen Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule ge­ schaltet ist und zwischen Masse und dem Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule eine Hochspannung erzeugt, welche einen über die Funkenstrecken der Zündkerzen fließenden Ioni­ sationsstrom bewirkt, wobei die Hochspannungs-Generatorschal­ tung einen Kondensator als Hochspannungsquelle und eine par­ allel zu dem Kondensator geschaltete Zenerdiode zur Begren­ zung dieser Hochspannung aufweist, und wobei der Kondensator zur Abgabe der Hochspannung von in der Sekundärwicklung der Zündspule erzeugten Zündspannungsimpulsen aufgeladen wird;
Gleichrichterdioden, die einerseits jeweils mit einem Um­ fangsanschluß des Verteilers verbunden und andererseits an den hochspannungsseitigen Anschluß des Kondensators ange­ schlossen sind und nur vom Ionisationsstrom durchflossen wer­ den; und
eine Ionisationsstrom-Detektorschaltung, die den über die Funkenstrecken der jeweiligen Zündkerzen fließenden Ionisati­ onsstrom mißt. Eine derartige Ionisationsstrom-Detektorein­ richtung ist aus der DE-OS 33 39 569 bekannt.

Während der Verbrennungsperiode der Zylinder der Brennkraft­ maschine wird eine große Anzahl von gasförmigen Ionen inner­ halb der Zylinder erzeugt, und zwar aufgrund der bei der Ver­ brennung auftretenden chemischen Reaktionen. Die Ionenkonzen­ tration, welche den Verbrennungszustand innerhalb der Zylinder der Brennkraftmaschine angibt, kann gemessen werden durch den Ionisationsstrom, der durch den jeweiligen Luftspalt fließt, welcher sich innerhalb des jeweiligen Zylinders befindet. So­ mit kann durch das Vorsehen eines Luftspaltes innerhalb eines Zylinders der Brennkraftmaschine und das Anlegen einer Span­ nung an diesen Luftspalt der Verbrennungszustand mittels des Ionisationsstromes gemessen werden, der durch den Spalt fließt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Ionisationsstrom- Detektoreinrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes einer Brennkraftmaschine. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszei­ chen 1 einen Zylinder der Brennkraftmaschine, und der Aus­ gangsanschluß der Sekundärseite einer Zündspule 2 ist an den einen Anschluß einer Zündkerze 3 an der Oberseite des Zylin­ ders 1 angeschlossen, während der andere Anschluß der Zündker­ ze 3 geerdet ist.

Wenn somit der Strom abgeschaltet wird, der der Primärwicklung der Zündspule 2 zugeführt wird, wird eine Hochspannung negati­ ver Polarität am Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zünd­ spule 2 induziert, so daß ein Zündfunke den Spalt der Zündker­ ze 3 überspringt, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 1 zu zünden und zu verbrennen. Andererseits weist ein als Stecker ausgebildeter Ionisationsstrom-Detektor 4 einen Luftspalt auf, der sich innerhalb des Zylinders 1 befin­ det, um den dort hindurchfließenden Ionisationsstrom zu messen.

Dabei ist der eine Anschluß der beiden Anschlüsse des Ionisa­ tionsstrom-Detektors 4 geerdet, während der andere Anschluß mit dem negativen Anschluß einer Gleichstromversorgung 5 ver­ bunden ist, deren positiver Anschluß über einen Widerstand 6 auf Masse bzw. Erde liegt. Die Spannung, die sich zwischen den Detektorausgangsanschlüssen 7 entwickelt, die parallel zu den beiden Enden des Widerstandes 6 liegen, ist proportional zum Ionisationsstrom, der durch den Spalt des als Stecker ausge­ bildeten Ionisationsstrom-Detektors 4 fließt.

Somit kann die Detektoranordnung gemäß Fig. 1 den Ionisations­ strom, der den Verbrennungszustand angibt, in der folgenden Weise messen. Wenn der Zylinder nicht im Verbrennungszustand ist, so ist die Menge an Ionen im Zylinder 1 vernachlässigbar, und somit ist auch der Wert des Stromes vernachlässigbar, der durch den Spalt des Ionisationsstrom-Detektors 4 fließt.

Wenn andererseits das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders 1 verbrannt wird und die Konzentration der Ionen innerhalb des Zylinders 1 zunimmt, so wird der elektrische Wi­ derstand im Spalt des Ionisationsstrom-Detektors 4 reduziert. Somit fließt der Ionisationsstrom durch den Spalt des Ionisa­ tionsstrom-Detektors 4 und durch die Stromquelle 5 und den Wi­ derstand 6. Der Spannungsabfall am Widerstand 6, der propor­ tional zu dem Ionisationsstrom ist, der durch den Spalt des Ionisationsstrom-Detektors 4 fließt, wird an den beiden An­ schlüssen 7 gemessen.

Die oben beschriebene Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung weist jedoch die nachstehenden Unzulänglichkeiten auf. Wenn nämlich die Anordnung nur einen als Stecker ausgebildeten Ionisationsstrom-Detektor 4 umfaßt, so ist die Anordnung le­ diglich in der Lage, den Verbrennungszustand von nur einem Zylinder festzustellen. Die Anordnung ist aber nicht in der Lage, die Verbrennungszustände der jeweiligen anderen Zylin­ der einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zu messen.

Wenn daher die jeweiligen Verbrennungszustände sämtlicher Zy­ linder einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern über­ prüft bzw. gemessen werden sollen, ist es erforderlich, daß jeweils ein als Stecker ausgebildeter Ionisationsstrom-Detek­ tor in jedem Zylinder vorgesehen ist, was den Aufbau der De­ tektoranordnung kompliziert und ihre Kosten erhöht.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer anderen herkömmlichen Ionisa­ tionsstrom-Detektoreinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die vier Zylinder aufweist. In Fig. 2 ist der Mittelanschluß des Verteilers 9 an den Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule 2 angeschlossen, während die Umfangsanschlüsse des Verteilers 9 mit den Zündkerzen 3 der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden sind. Die Ionisationsstrom- Detektoreinrichtung ist mit dem einen Umfangsanschluß des Ver­ teilers 9 und Erde bzw. Masse verbunden, um den Ionisations­ strom zu messen, der durch einen Spalt der Zündkerzen 3 fließt.

Zwischen den einen Umfangsanschluß des Verteilers 9 und Erde bzw. Masse ist nämlich eine Reihenschaltung geschaltet, die folgendes aufweist: eine Diode 8, deren Anode mit dem einen Umfangsanschluß des Verteilers 9 verbunden ist; eine Hochspan­ nungsquelle 5, deren negativer Anschluß mit der Kathode der Diode 8 verbunden ist; und einen Widerstand 6 einer Strommeß­ schaltung 6a, über dessen beiden Anschlüssen sich eine Span­ nung ausbildet, die proportional zum Ionisationsstrom ist, der durch den Spalt einer Zündkerze 3 fließt.

Die Wirkungsweise der Detektoranordnung gemäß Fig. 2 ist ähn­ lich wie bei der Detektoranordnung gemäß Fig. 1, mit der Aus­ nahme, daß der Ionisationsstrom durch den Spalt einer Zündker­ ze fließt und nicht durch den schmalen Spalt eines separaten als Stecker ausgebildeten Detektors. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß im Falle des Detektors gemäß Fig. 2 eine Stromquelle 5 erforderlich ist, die eine Hochspannung erzeugt, und daß die Detektorschaltung 6a an eine Hochspan­ nungsleitung dieser Stromquelle 5 für Hochspannung angeschlos­ sen ist.

Zusätzlich zu dem Erfordernis, daß eine Stromquelle 5 für Hoch­ spannung erforderlich ist, hat die Ionisationsstrom-Detektor­ einrichtung gemäß Fig. 2 den folgenden Nachteil. Um nämlich einen Anschluß des Widerstandes 6 für den Detektor zu erden, der mit der Stromquelle 5 für Hochspannung verbunden ist, und zwar an einem Ort, der von dem Verteiler 9 entfernt ist, ist das Vorsehen einer langen Hochspannungsleitung erforderlich. Dieses Anbringen einer langen Hochspannungsleitung führt jedoch zu der Erzeugung von elektromagnetischen Störungen.

Aus der DE-OS 33 39 569 ist eine Ionisationsstrom-Detektor­ einrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Dabei sind Gleichrichterdioden zwischen die Umfangsanschlüsse eines Ver­ teilers sowie die Hochspannungsseite der Sekundärspule ge­ schaltet. Diese Gleichrichterdioden liegen zugleich parallel zu den Zündfunkenstrecken der Zündkerzen. Der andere Anschluß der Sekundärspule ist über einen Kondensator und eine paral­ lelgeschaltete Zenerdiode mit Masse verbunden, wobei der Kon­ densator als Hochspannungsquelle für eine Meßschaltung dient.

Bei der Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung gemäß der DE-OS 33 39 569 ist aber die eigentliche Meßschaltung zur Io­ nenstrommessung nicht mit der vorstehend beschriebenen Hoch­ spannungsquelle, bestehend aus Kondensator und Zenerdiode verbunden, sondern separat im Primärkreis der Schaltungsan­ ordnung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist an die Primärwicklung des Zündtransformators ein Koppelkondensator angeschlossen, der über eine Ausgangsleitung ein Meßsignal liefert, welches repräsentativ für den Ionenstrom in den jeweiligen Zünd­ funkenstrecken sein soll. Die Vermeidung von elektromagneti­ schen Störungen durch Leitungen, die Hochspannungen führen, ist in dieser Druckschrift nicht berücksichtigt.

In der DE-OS 30 06 665 sind verschiedene Bauformen von Span­ nungsquellen zur Ionenstrommessung bei Brennkraftmaschinen bekannt. Als Hochspannungsquelle für den Ionisationsstrom wird dabei ein Kondensator verwendet, der mit der Sekundär­ wicklung der Zündspule in Verbindung steht und der beim Er­ zeugen eines Hochspannungsimpulses zur Auslösung von Zünd­ funken auf der Sekundärseite dieser Zündspule über Dioden aufgeladen wird. Die Meßanordnung zur Bestimmung des Ionisa­ tionsstromes für jede Zündkerze der Brennkraftmaschine ist aber dort sehr aufwendig und erfordert eine Vielzahl von Kom­ ponenten. Das Problem, wie eine besonders kompakte Bauform unter Vermeidung von langen, Hochspannung führenden Leitungen vermieden werden kann, ist dort nicht berücksichtigt.

In der DE-OS 39 34 310 einer älteren, nicht-vorveröffentlich­ ten Anmeldung ist eine Zündaussetzer-Erkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine angegeben, die einen Ionenstrom­ detektor zur Messung eines Ionenstromes aufweist, der durch die Zündung an einer Zündkerze eines Zylinders einer Mehrzy­ linder-Brennkraftmaschine erzeugt wird. An den Ionenstromde­ tektor ist ein Torglied angeschlossen das sein Meßsignal von dem masseseitigen Anschluß eines Kondensators erhält und von einer Zündvorrichtung über einen Torsteuerkreis angesteuert wird. Das Ausgangssignal dieses Torgliedes wird dann in einem Vergleicher mit einem Referenzsignal verglichen und anschlie­ ßend einem Zündaussetzer-Diskriminator zugeführt, der seiner­ seits eine Regelvorrichtung für die Kraftstoffzufuhr steuert. Dabei geht es um die Zielsetzung, Zündaussetzer zu erkennen und die Kraftstoff zufuhr zu einem aussetzenden Zylinder zu unterbrechen. Die speziellen Probleme der Vermeidung von elektromagnetischen Störungen sind dort nicht berücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ionisations­ strom-Detektoreinrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftma­ schine der eingangs genannten Art anzugeben, die eine beson­ ders kompakte Bauform mit einer kurzen Leitungsführung ermög­ licht, so daß ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist und die Ausbildung von elektromagnetischen Störungen weitestge­ hend vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Ionisations­ strom-Detektoreinrichtung der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß der Kondensator der Hochspannungs-Generator­ schaltung über eine erste Gleichrichterdiode mit Masse ver­ bunden ist, daß die Hochspannungs-Generatorschaltung eine zweite Gleichrichterdiode aufweist, die zwischen den hoch­ spannungsseitigen Anschluß des Kondensators und den Ausgangs­ anschluß der Sekundärseite der Zündspule geschaltet ist, wo­ bei die erste Gleichrichterdiode und die zweite Gleichrich­ terdiode solche Durchlaßrichtungen haben, daß ein Ladestrom zum Laden des Kondensators zwischen Masse und dem Ausgangsan­ schluß der Sekundärseite der Zündspule fließen kann, daß die Ionisationsstrom-Detektorschaltung einen Widerstand aufweist, der mit dem masseseitigen Anschluß des Kondensators verbunden und parallel zu der ersten Gleichrichterdiode geschaltet ist, wobei zwischen den Anschlüssen des Widerstandes das Meßsignal der Ionisationsstrom-Detektorschaltung als Spannungssignal abgreifbar ist, welches proportional zum Ionisationsstrom ist, und daß die Hochspannungs-Generatorschaltung und die Ionisationsstrom-Detektorschaltung unmittelbar am Gehäuse des Verteilers angebracht sind.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung ist vorgesehen, daß die Hochspannungs-Generatorschaltung einen weiteren Widerstand aufweist, der zwischen den hoch­ spannungsseitigen Anschluß des Kondensators und den Ausgangs­ anschluß der Sekundärseite der Zündspule geschaltet ist.

Bei einer speziellen Bauform der erfindungsgemäßen Detektor­ einrichtung ist vorgesehen, daß die erste Gleichrichterdiode aus einer Zenerdiode besteht.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Detektoreinrichtung ist vorgesehen, daß die Ionisationsstrom-Detektorschaltung einen Spannungsteiler aufweist, der parallel zu dem Wider­ stand geschaltet ist, und daß das Meßsignal proportional zu dem Ionisationsstrom zwischen einem Knotenpunkt des Span­ nungsteilers und Masse abgreifbar ist.

Bei einer speziellen Bauform der erfindungsgemäßen Detektor­ einrichtung ist vorgesehen, daß die mit jeweils einem Um­ fangsanschluß verbundenen Gleichrichterdioden mit einem zen­ tralen Knotenpunkt innerhalb des Verteilers verbunden sind, und daß die einen Teil der Hochspannungs-Generatorschaltung bildende Reihenschaltung aus der zweiten Gleichrichterdiode und dem weiteren Widerstand ebenfalls in dem Verteiler unter­ gebracht ist und zwischen den Mittelanschluß des Verteilers und den zentralen Knotenpunkt geschaltet ist, wobei der zen­ trale Knotenpunkt den Eingangsanschluß für den die erste Gleichrichterdiode, den Kondensator und die diesem parallel geschaltete Zenerdiode umfassenden Teil der Hochspannungs-Ge­ neratorschaltung und die Ionisationsstrom-Detektorschaltung bildet, die in einer einzigen Einheit außen am Verteiler un­ mittelbar am Gehäuse angebracht sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer her­ kömmlichen Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer an­ deren herkömmlichen Ionisationsstrom-Detektoreinrich­ tung für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung des Gesamtaufbaus einer Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung des Auf­ baus der Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung gemäß der Erfindung; und in

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht eines Zündverteilers, bei dem die Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung ge­ mäß der Erfindung angebracht ist.

Im folgenden wird auf die Fig. 3 bis 5 der Zeichnungen Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Er­ findung zeigen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll zunächst der gesamte Schal­ tungsaufbau einer Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert werden, die da­ zu dient, die Verbrennungszustände in den jeweiligen Zylin­ dern einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine zu messen.

Die obere Hälfte von Fig. 3 zeigt den Schaltungsaufbau des Zündsystems für die Brennkraftmaschine und weist folgende Komponenten auf: eine Zündspule 2; einen nachstehend kurz als Verteiler 9 bezeichneten Zündverteiler, dessen Mittelanschluß 12 mit dem Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule 2 verbunden ist; und Zündkerzen 3a, 3b, 3c und 3d der Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2, deren entsprechende Zündspalte elektrisch zwischen Nasse und die Umfangsanschlüsse 13a bis 13d des Verteilers 9 geschaltet sind. Eine Zündeinrichtung 10, bestehend aus einem Leistungstransistor und gegebenen­ falls weiteren Komponenten, ist an die Primärwicklung der Zündspule 2 angeschlossen, um den Primärstrom einzuschalten und abzuschalten, der der Zündspule 2 zugeführt wird.

Der Aufbau der Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung gemäß der Erfindung ist in der unteren Hälfte von Fig. 3 dargestellt. Diese Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung besteht aus drei Schaltungsteilen: einer Hochspannungs-Generatorschaltung 18, umfassend einen Kondensator 16, der zwischen Masse und den Ausgangsanschluß auf der Sekundärseite der Zündspule 2 ge­ schaltet ist; Gleichrichterdioden 19a bis 19d, die jeweils zwischen einen Umfangsanschluß des Verteilers 9 und die nicht mit Masse verbundene Seite des Kondensators 16 geschaltet sind; und eine Ionisationsstrom-Detektorschaltung 23, die zwischen Masse und den Anschluß des Kondensators 16 auf der Masseseite geschaltet ist. Dieser Schaltungsaufbau wird nach­ stehend im einzelnen erläutert.

Die vier Dioden 19a bis 19d, deren Anoden elektrisch mit dem einen Anschluß der beiden Anschlüsse der Zündkerzen 3a bis 3d und damit der entsprechenden Spalte der jeweiligen Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 verbunden sind, sind mit ihren jeweiligen Kathoden verbunden mit der Anode einer Zenerdiode 15 und einem Anschluß des Kondensators 16, nämlich dem negativ gela­ denen Anschluß dieses Kondensators 16.

Die Kathode der Zenerdiode 16 und der andere Anschluß des Kon­ densators 16, nämlich der positiv geladene Anschluß, sind an eine Ionisationsstrom-Detektorschaltung 23 angeschlossen, die folgende Komponenten aufweist: einen Widerstand 21, der zwi­ schen den an Masse liegenden Anschluß 24b der Ionisations­ strom-Detektorschaltung 23 und den positiv geladenen Anschluß des Kondensators 16 geschaltet ist; und einen Spannungsteiler, bestehend aus den beiden in Reihe geschalteten Widerständen 20 und 22, die parallel zum Widerstand 21 geschaltet sind. Der nicht mit Masse verbundene Detektor-Ausgangsanschluß 24a ist mit dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 20 und 22 ver­ bunden.

Die Hochspannungs-Generatorschaltung 18 weist zusätzlich zum Kondensator 16 und der Zenerdiode 15 einen Widerstand 11, eine Diode 14 und eine weitere Zenerdiode 17 auf. Somit ist eine Reihenschaltung, bestehend aus dem Widerstand 11 und der Diode 14, zwischen den Mittelanschluß 12 des Verteilers 9 und die Anode der Zenerdiode 15 geschaltet, wobei die Anode der Diode 14 mit der Anode der Zenerdiode 15 verbunden ist.

Außerdem ist die andere Zenerdiode 17 zwischen den positiven Anschluß des Kondensators 16 und Masse geschaltet, wobei die Kathoden der beiden Zenerdioden 15 und 17 miteinander verbun­ den sind. Die Schaltung, bestehend aus dem Widerstand 11, der Diode 14, den Zenerdioden 15 und 17 und dem Kondensator 16, bildet die Hochspannungs-Generatorschaltung 18.

Die Wirkungsweise dieser Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung wird nachstehend erläutert:

Wenn der der Zündspule 2 zugeführte Primärstrom von der Zünd­ einrichtung 10 abgeschaltet wird, so wird eine Hochspannung mit negativer Polarität am Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule erzeugt, so daß ein Zündfunke den Spalt der Zündkerze durchschlägt, die über den Verteiler 9 an die Zünd­ spule 2 angeschlossen ist, wobei es sich beim Zustand gemäß Fig. 3 um die Zündkerze 3c handelt, um das Luft-Kraftstoff-Ge­ misch im zugeordneten Zylinder zu zünden und zu verbrennen, wobei es sich bei dem Zustand gemäß Fig. 3 um den Zylinder Nr. 4 handelt.

Zur gleichen Zeit fließt, wie mit einem gestrichelten Pfeil in Fig. 3 angedeutet, ein Ladestrom von Masse zum Ausgangsan­ schluß der Sekundärseite der Zündspule 2, nämlich durch die Reihenschaltung, bestehend aus der Zenerdiode 17, dem Konden­ sator 16, der Diode 14 und dem Widerstand 11 in der vorstehend genannten Reihenfolge, um dadurch den Kondensator 16 mit der Polarität gemäß Fig. 3 zu laden.

Auf diese Weise wird der Kondensator 16 jedesmal dann geladen, wenn eine Zündhochspannung in der Sekundärwicklung der Zünd­ spule 2 induziert wird, und eine Hochspannung wird somit zwi­ schen den beiden Anschlüssen des Kondensators 16 erzeugt und festgehalten. Diese am Kondensator 16 entwickelte Hochspannung wird auf einen vorgegebenen konstanten Wert durch die Zener­ diode 15 begrenzt, die mit entgegengesetzter Polarität parallel zum Kondensator 16 geschaltet ist.

Die im wesentlichen konstante Hochspannung, die auf diese Wei­ se über dem Kondensator 16 ausgebildet wird, liegt in konstan­ ter Weise an den Zündkerzen 3a bis 3d mit ihren entsprechenden Spalten, nämlich über die jeweiligen Gleichrichterdioden 19a bis 19d und den Widerstand 21 der Ionisationsstrom-Detektor­ schaltung 23. Wenn die Verbrennung innerhalb der Zylinder der Brennkraftmaschine normal ist, so nimmt die Konzentration der Ionen innerhalb der jeweiligen Zylinder periodisch zu und wie­ der ab gemäß einer regelmäßigen Variationskurve.

Somit fließt ein Ionisationsstrom in der Reihenschaltung, die von folgenden Komponenten gebildet wird: dem Spalt von einer der Zündkerzen 3a bis 3d des Zylinders im Verbrennungshub; einer der Dioden 19a bis 19d, die an die Zündkerze in dem Zy­ linder angeschlossen ist, in welchem die Verbrennung statt­ findet; dem Kondensator 16; und dem Widerstand 21, wobei eine Spannung, die dem Ionisationsstrom entspricht, über dem Wider­ stand 22 der Spannungsteilerschaltung erzeugt wird, die aus den beiden Widerständen 20 und 22 besteht.

Wenn beispielsweise die Verbrennung im Zylinder Nr. 4 normal ist und die Ionenkonzentration innerhalb des Zylinders Nr. 4 ansteigt, so fließt ein Ionisationsstrom, wie es mit dem durch­ gezogenen Pfeil in Fig. 3 angedeutet ist, dessen Wert mittels der Spannung gemessen wird, die sich zwischen den beiden De­ tektor-Ausgangsanschlüssen 24a und 24b ausbildet.

Wenn andererseits der Verbrennungszustand innerhalb des Zylin­ ders Nr. 4 anormal ist und die Ionenkonzentration darin nicht ansteigt, dann fließt kein nennenswerter Strom durch den Spalt der Zündkerze 3c des Zylinders Nr. 4, und somit wird keine nennenswerte Spannung zwischen den beiden Anschlüssen 24a und 24b erzeugt. Somit können die Verbrennungszustände inner­ halb der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine bestimmt werden aus der Detektor-Ausgangsspannung, die zwischen den beiden Anschlüssen 24a und 24b erzeugt wird.

Da die Zündfolge der jeweiligen Zylinder zeitlich vorgegeben ist, brauchen die jeweiligen Spannungen, die zwischen den An­ schlüssen 24a und 24b gemessen werden, nur in Beziehung zu den jeweiligen Zylindern gesetzt zu werden, um festzustellen, um welchen Zylinder es sich handelt.

Im folgenden wird auf die Fig. 4 und 5 der Zeichnungen Bezug genommen, um die Ausgestaltung und Anbringung der Ionisations­ strom-Detektoreinrichtung gemäß Fig. 3 zu erläutern.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild einer Ionisationsstrom-Detektor­ einrichtung, die am Verteiler 9 installiert ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die gesamte Ionisationsstrom-Detektoreinrich­ tung als einzige Detektoreinheit 26 an einer Verteilerkappe 25 des Verteilers montiert. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugs­ zeichen 24 einen Ausgangsverbinder der Detektoreinrichtung, welche die beiden Anschlüsse 24a und 24b gemäß Fig. 3 und 4 umfaßt, während das Bezugszeichen 27 eine rotierende Welle des Verteilers 9 bezeichnet.

Die Hochspannungs-Generatorschaltung 18 hat kleine Abmessungen, und somit kann die Detektoreinrichtung gemäß Fig. 3 an der Ver­ teilerkappe 25 montiert werden, wie es in den Fig. 4 und 5 an­ gedeutet ist. Die Dioden 19a bis 19d, der Widerstand 11 und die Diode 14 können, wie in Fig. 4 angedeutet, innerhalb des Ver­ teilers 9 angebracht werden. Aufgrund des Aufbaus und der An­ ordnung gemäß Fig. 4 und 5 entfällt bei der Ionisationsstrom- Detektoreinrichtung das Erfordernis, eine lange Hochspannungs­ leitung vorzusehen, und somit kann die Erzeugung von elektro­ magnetischen Störungen in wirksamer Weise unterdrückt werden.

Auch wenn die Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung vorstehend am Beispiel einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine erläutert worden ist, so ist die Erfindung keinesfalls hierauf be­ schränkt. Vielmehr kann die Erfindung in entsprechender Modi­ fizierung auch bei anderen Brennkraftmaschinen mit einer be­ liebigen Anzahl von Zylindern eingesetzt werden. Dabei wird lediglich die Anzahl der Dioden 19a bis 19d zwischen den Um­ fangsanschlüssen des Verteilers 9 und den Zündkerzen 3a bis 3d entsprechend gewählt. Im übrigen kann der Aufbau der Detek­ toreinrichtung unverändert bleiben.

Claims (6)

1. Ionisationsstrom-Detektoreinrichtung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zur Messung der Verbrennungszustände innerhalb der Maschine, mit einem Zündsystem, das eine Zündspule (2) mit Primär- und Sekundärwicklung, einen Verteiler (9) und Zündkerzen (3a bis 3d) für die jeweiligen Zylinder umfaßt, die Funkenstrecken aufweisen, welche elektrisch zwischen die jeweiligen Umfangsanschlüsse (13a bis 13d) des Verteilers (9) und Masse geschaltet sind, umfassend

• - eine Hochspannungs-Generatorschaltung (18), die zwischen Masse und einen Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule (2) geschaltet ist und zwischen Masse und dem Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule (2) eine Hochspannung erzeugt, welche einen über die Funkenstrecken der Zündkerzen (3) fließenden Ionisationsstrom bewirkt, wobei die Hochspannungs-Generatorschaltung (18) einen Kondensator (16) als Hochspannungsquelle und eine parallel zu dem Kondensator (16) geschaltete Zenerdiode (15) zur Begrenzung dieser Hochspannung aufweist, und wobei der Kondensator (16) zur Abgabe der Hochspannung von in der Sekundärwicklung der Zündspule (2) erzeugten Zündspannungsimpulsen aufgeladen wird;
• - Gleichrichterdioden (19a bis 19d), die einerseits jeweils mit einem Umfangsanschluß (13a bis 13d) des Verteilers (9) verbunden und andererseits an den hochspannungsseitigen Anschluß des Kondensators (16) angeschlossen sind und nur vom Ionisationsstrom durchflossen werden; und
• - eine Ionisationsstrom-Detektorschaltung (23), die den über die Funkenstrecken der jeweiligen Zündkerzen (3a bis 3d) fließenden Ionisationsstrom mißt,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Kondensator (16) der Hochspannungs-Generator­ schaltung (18) über eine erste Gleichrichterdiode (17) mit Nasse verbunden ist,
daß die Hochspannungs-Generatorschaltung (18) eine zweite Gleichrichterdiode (14) aufweist, die zwischen den hochspannungsseitigen Anschluß des Kondensators (16) und den Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule (2) geschaltet ist,
wobei die erste Gleichrichterdiode (17) und die zweite Gleichrichterdiode (14) solche Durchlaßrichtungen haben, daß ein Ladestrom zum Laden des Kondensators (16) zwi­ schen Nasse und dem Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule (2) fließen kann,
daß die Ionisationsstrom-Detektorschaltung (23) einen Widerstand (21) aufweist, der mit dem masseseitigen An­ schluß des Kondensators (16) verbunden und parallel zu der ersten Gleichrichterdiode (17) geschaltet ist, wobei zwischen den Anschlüssen (24a, 24b) des Widerstandes (21) das Meßsignal der Ionisationsstrom- Detektorschaltung (23) als Spannungssignal abgreifbar ist, das proportional zum Ionisationsstrom ist, und
daß die Hochspannungs-Generatorschaltung (18) und die Ionisationsstrom-Detektorschaltung (23) unmittelbar am Gehäuse des Verteilers (9) angebracht sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Generatorschaltung (18) einen wei­ teren Widerstand (11) aufweist, der zwischen den hochspannungsseitigen Anschluß des Kondensators (16) und den Ausgangsanschluß der Sekundärseite der Zündspule (2) geschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gleichrichterdiode aus einer Zenerdiode (17) besteht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ionisationsstrom-Detektorschaltung (23) einen Spannungsteiler (20, 22) aufweist, der parallel zu dem Widerstand (21) geschaltet ist, und
daß das Meßsignal proportional zu dem Ionisations­ strom zwischen einem Knotenpunkt des Spannungsteilers (20, 22) und Masse abgreifbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 und 4, soweit sie auf Anspruch 2 bezogen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit jeweils einem Umfangsanschluß (13a bis 13d) verbundenen Gleichrichterdioden (19a bis 19d) mit einem zentralen Knotenpunkt innerhalb des Verteilers (9) ver­ bunden sind, und
daß die einen Teil der Hochspannungs- Generatorschaltung (18) bildende Reihenschaltung aus der zweiten Gleichrichterdiode (14) und dem weiteren Widerstand (11) ebenfalls in dem Verteiler (9) untergebracht ist und zwischen den Mittelanschluß (12) des Verteilers (9) und den zentralen Knotenpunkt geschaltet ist,
wobei der zentrale Knotenpunkt den Eingangsanschluß für den die erste Gleichrichterdiode (17), den Kondensator (16) und die diesem parallel geschaltete Zenerdiode (15) umfassenden Teil der Hochspannungs-Generatorschaltung (18) und die Ionisationsstrom-Detektorschaltung (23) bildet, die in einer einzigen Einheit (26) außen am Verteiler (9) unmittelbar am Gehäuse angebracht sind.