DE4143480C2 - Zündkerze mit einer Ionisationsstrom-Detektorelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Fig. 4 zeigt eine bekannte Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die einen Ionisationsstrom erfassen kann, und Fig. 5 zeigt die Zündschaltung, die mit einer bekannten Zündkerze ausgestattet ist, die den Ionisationsstrom erfassen kann.

Die Zündkerze 100 für eine Brennkraftmaschine enthält eine Mittelelektrode 1 und eine an Masse liegende Elektrode 2, die der Mittelelektrode 1 gegenüberliegt. Der Zündfunke wird zwischen der Mittelelektrode 1 und der an Masse liegenden Elektrode 2 erzeugt, um die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Zylinders einer Brennkraftmaschine einzuleiten. Die Mittelelektrode 1 wird von einem elektrischen Isolator 3 umgeben. Der elektrische Isolator 3 wird zum Teil von einem Gehäuse 4 umgeben. Die Mittelelektrode 1 ist mit einer elektrisch leitenden Klemme 5 verbunden, die an eine Zündspule 7 angeschlossen ist und zwar zur Verhinderung von Rückströmen über eine Diode 6. Ferner ist die Klemme 5 an die negative Elektrode einer Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen und zwar über eine Diode 8 zur Verhinderung von Rückströmen und über einen Widerstand 9. Schließlich ist die Kathode der Diode 8 über einen Kondensator und einen Widerstand 12 an Masse gelegt. Die Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator 11 und dem Widerstand 12 ist an eine Ausgangsklemme 13 angeschlossen, über die ein Ionisierungsstrom-Erfassungssignal D erhalten wird.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die Sekundärseite der Zündspule 7 an den Kollektor eines Leistungstransistors 15 angeschlossen, dessen Emitter an Masse liegt. Die Basis des Leistungstransistors 15 ist mit einer Eingangsklemme 16 verbunden, an die ein Steuersignal aus einer (nicht gezeigten) Steuereinheit für den Brennstoffeinspritz/Zünd-Zeitpunkt eingegeben wird.

Der Betrieb der vorstehenden bekannten Zündspulenschaltung für eine Brennkraftmaschine ist wie folgt. Eine hohe negative Spannung 1 wird durch die Zündspule 7 erzeugt, die über die Diode 6 der Zentralelektrode 1 der Zündkerze 100 zugeführt wird. Somit wird ein Zündfunke zwischen der Mittelelektrode 1 und der an Masse liegenden Elektrode 2 zwecks Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Zylinders der Maschine erzeugt. Die resultierende Verbrennung bewirkt eine Ionisierung des Gases innerhalb des Zylinders und somit wird ein Ionisierungsstrom an der Ausgangsklemme 13 in Form des Ionisierungsstrom-Erfassungssignals D erfaßt.

Die vorstehende bekannte Zündkerzenschaltung hat folgenden Nachteil. Zunächst werden die Fertigungskosten erhöht, da zwei Dioden 6, 8 verwendet werden, um die Zündspannung I und das Erfassungssignal D zu trennen. Da ferner ein einziges Kabel 14 für die Zündspannung I und das Erfassungssignal D eine gemeinsame Impedanz für beide darstellt, machen die bei der Zündung erzeugten Störspannungen die Erfassung des Ionisationsstroms schwierig.

Aus der DE 29 39 690 A1 ist eine Zündkerze mit einer Ionisations-Detektorelektrode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser bekannten Zündkerze sind zwei Ionenstromsonden am äußeren Rand eines Isolierkörpers diametral gegenüberliegend eingebettet. Dazwischen ist eine hakenförmige Masseelektrode angeordnet.

In der DE 38 28 518 A1 ist eine Zündkerze mit integriertem Ionenstromsensor beschrieben, bei der zwei ringförmig ausgebildete, konzentrisch zur Massenelektrode angeordnete Ionenstromsonden angeordnet sind. Die Ionenstromsonden sind dabei als Hohlzylinder ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einer Ionisierungstrom-Detektorelektrode versehene Zündkerze für eine Brennkraftmaschine so auszubilden, daß sie einfach und kostengünstig gefertigt werden kann und zuverlässige Ergebnisse liefert.

Diese Aufgabe wird durch eine Zündkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 ergeben sich aus den Merkmalen des Unteranspruchs.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Schnitt einer Zündkerze gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des unteren zylindrischen Abschnittes der Ionisierungsstrom-Detektorelektrode der Zündkerze nach Fig. 1;

Fig. 3 die typische Form einer Ionisierungsstrom-Detektorelektrode der Zündkerze zusammen mit der zugehörigen Schaltung;

Fig. 4 eine bekannte Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die den Ionisierungsstrom erfassen kann;

Fig. 5 die Zündschaltung, die mit einer bekannten Zündkerze ausgestattet ist, die den Ionisierungsstrom erfassen kann.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile oder Abschnitte.

Gemäß Fig. 1 ist die Ionisierungsstrom-Detektorelektrode 20 über eine Leitung 21 und eine Anschlußbuchse 70 mit der negativen Spannungsquellenschaltung 90 verbunden. Die negative Spannungsquellenschaltung 90 enthält den Widerstand 9, die Gleichspannungsquelle 10, den Kondensator 11 und den Widerstand 12, die alle den Teilen gemäß den anderen Figuren entsprechen. Die Ausgangsklemme 13 ist mit einer Ionisierungsstrom-Detektoreinheit 90a verbunden. Die Ausgangsklemme 90b der Ionisierungsstrom-Detektoreinheit 90a ist mit einer Computereinheit, etc. verbunden.

Im Falle einer typischen Zündkerze gemäß Fig. 3 erstreckt sich der stabförmige untere Endabschnitt der Ionisierungsstrom-Detektorelektrode 20 einfach in die Verbrennungskammer 60 der Brennkraftmaschine 50. Somit hat die Zündkerze gemäß Fig. 3 den Nachteil, daß der Oberflächenbereich der Ionisierungsstrom-Detektorelektrode, der innerhalb der Verbrennungskammer 60 freiliegt, klein ist. Da der Bereich der Ionisierungsstrom-Detektorelektrode 20, der in Anlage mit dem Verbrennungsgas steht, klein ist, ist die Empfindlichkeit der Erfassung niedrig.

Daher hat die Ionisierungsstrom-Detektorelektrode 20 gemäß der Erfindung nach den Fig. 1 und 2 einen hohlen, zylindrischen unteren Endabschnitt 20a. Der Bereich des hohlen, zylindrischen unteren Endabschnittes 20a, der in die Verbrennungskammer 60 hineinragt, hat eine Anzahl Fenster 20b über seinen gesamten Umfang verteilt, so daß der untere Endbereich des hohlen zylindrischen unteren Endabschnittes 20a, der dem Brennstoff-Luft-Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer 60 ausgesetzt ist, ein hohles zylindrisches Gitter bildet. Somit wird der Widerstand des hohlen, zylindrischen unteren Endabschnittes 20a gegenüber der Verbrennungsgasströmung geringstmöglich gehalten und die Verbrennungsleistung der Brennkraftmaschine wird aufrechterhalten. Da der Kontaktbereich des hohlen, zylindrischen unteren Endabschnittes 20a mit dem Verbrennungsgas groß ist, wird die Empfindlichkeit der Erfassung der Ionisierungsstrom-Detektorelektrode 20 erhöht.

Claims (3)

1. Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit

• - einem Gehäuse (4),
• - einem elektrischen Isolator (3), der sich axial durch das Gehäuse (4) erstreckt,
• - einer Mittelelektrode (1), die sich mittig durch den elektrischen Isolator (3) und deren zündseitiges Ende sich über das brennkammerseitige Ende des Gehäuses (4) hinaus in Richtung Brennkammer erstreckt und deren anschlußseitiges Ende elektrisch mit einer Zündspule (7) verbindbar ist,
• - einer direkt mit dem Gehäuse (4) verbundenen Masseelektrode (2), deren zündseitiges Ende dem zündseitigen Ende der Mittelelektrode (1) gegenüberliegt, und
• - einer vom Gehäuse (4) elektrisch isolierten Ionisationsstrom-Detektorelektrode (20), deren eines Ende (20a) sich über das brennkammerseitige Ende des Gehäuses (4) hinaus in Richtung Brennkammer erstreckt und deren anderes Ende mit einer Ionisationsstrom-Detektorschaltung (90, 90a) verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Ionisationsstrom-Detektorelektrode (20) einen in Achsrichtung der Zündkerze verlaufenden und die Mittelelektrode umgebenden Hohlzylinder (20a) bildet und
• - das brennraumseitige Ende (20b) des Hohlzylinders (20a) gitterförmig ausgebildet ist.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (20a) koaxial zur Mittelelektrode (1) angeordnet ist.