DE4204484C2 - Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist bekannt aus DE 25 07 286 B2. Die bekannte Verbrennungsdetektorvorrichtung umfaßt eine Ionenstrom-Detektoreinrichtung, die eine Spannung positiver Polarität an die Zündkerze eines Zylinders der Brennkraftmaschine anlegt, wodurch ein Ionenstrom negativer Polarität erfaßbar wird, der durch die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt wird. Die Ionenstrom-Detektoreinrichtung gibt ein Ionenstromsignal negativer Polarität ab, das mit Bezugsspannungen verglichen wird, um festzustellen, ob eine normale oder abnormale Verbrennung im Zylinder der Brennkraftmaschine stattgefunden hat.

Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der bekannten Verbrennungsdetektorvorrichtung. Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Aufbau erläutert. Ein Leistungstransistor 1, der abhängig von der Zufuhr eines Zündsignals ein- und ausgeschaltet wird, besitzt einen Kollektor, der mit einer Primärwicklung einer Zündspule 2 verbunden ist, deren Sekundärwicklung an einen beweglichen Kontakt eines Verteilers 3 angeschlossen ist. Eine Anzahl Zündkerzen, die allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet sind, sind jeweils mit feststehenden Kontakten des Verteilers 3 verbunden. Ferner ist eine Anzahl Ionenstrom-Sensordioden 5 jeweils mit den entsprechenden Zündkerzen verbunden. Die Diodenausgangsklemmen sind jeweils an eine Ionenstromdetektorschaltung 6 zur Erfassung eines Ionenstroms angeschlossen. Die Ionenstromdetektorschaltung 6 enthält einen Komparator 7 zum Vergleich eines Ionenstromdetektorsignals mit einem Bezugswert und zur Erzeugung eines Ausgangssignals an ihrer Ausgangsklemme 8.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird im folgenden die Funktion der zuvor geschilderten Schaltung geschildert. Wird ein Zündimpulssignal S101 mit einer bei (a) in Fig. 6 dargestellten Wellenform der Basis des Leistungstransistors 1 zugeführt, so wird der Transistor eingeschaltet. Wird der Leistungstransistor 1 bei der Abfallflanke des Zündimpulssignals ausgeschaltet, so wird ein Hochspannungssignal S102 mit einer bei (b) in Fig. 6 dargestellten Wellenform an der Sekundärwicklung der Zündspule 2 induziert. Das somit erzeugte Hochspannungssignal S102 wird den Zündkerzen 4 der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine über den Verteiler 3 zugeführt, um die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern zu erzielen. Infolge dieser Verbrennung wird ein Ionenstrom oder Ionenfluß erzeugt. Von dem Ionenfluß werden nur die positiven Ionen oder Kationen durch die Diode 5 erfaßt, so daß ein Ionenstromdetektorsignal S103 mit einer bei (c) in Fig. 6 dargestellten Wellenform erzeugt und darauf durch den Komparator 7 mit einem Bezugswert verglichen wird. Infolgedessen wird ein Ionenstromdetektorausgangssignal S104 mit einer bei (d) in Fig. 6 dargestellten Wellenform an der Ausgangsklemme 8 erhalten. Liegt das Ionenstromdetektorausgangssignal S104 auf einem hohen Pegel, so wird entschieden, daß eine normale Verbrennung erfolgt ist. Liegt dagegen das Signal S104 auf einem niedrigen Pegel, so wird das Auftreten einer Fehlzündung festgestellt.

Die bekannte Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine hat den Nachteil, daß die Zuverlässigkeit der Ionenstromerfassung und somit die Entscheidung bezüglich des Auftretens einer Verbrennung oder einer Fehlzündung mangelhaft ist, was eine fehlerhafte Entscheidung einschließt. Dies kann durch den Umstand erklärt werden, daß der Detektorpegel zum Vergleich mit dem vorbestimmten Pegel sich insbesondere verschlechtert, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl oder unter schwerer Last läuft, da die Ionenstromerfassung auf der Erfassung der positiven Ionen oder Kationen beruht, die bei der Verbrennung des Luft- Kraftstoff-Gemisches erzeugt werden.

Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit ist aus MTZ, Motortechnische Zeitschrift 51, 1990, 3, Seiten 118 bis 122 bekannt, die Ionenstrom-Signalspannung zu filtern, um unerwünschte Frequenzen abzuschwächen und die Schwingungen selektiv zu verstärken. Jedoch sind auch bei gefilterten Signalspannungen Störimpulse möglich, die die Auswertung verfälschen und zu einer unzutreffenden Beurteilung des Verbrennungsvorgangs im Zylinder führen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der die Verbrennung im Zylinder der Brennkraftmaschine ausgehend vom Ionenstrom während der Verbrennung zuverlässig erfaßt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Ionenstrom-Detektoreinrichtung zur Zuführung einer Spannung positiver Polarität an eine Zündkerze eines Zylinders der Brennkraftmaschine zur Erfassung eines Ionenstroms negativer Polarität, der durch die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt wird, und zur Abgabe eines Ionenstrom-Ermittlungssignals negativer Polarität und einer Wellenformereinrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das anzeigt, ob eine normale oder abnormale Verbrennung vorliegt, durch Vergleich einer vorgegebenen Bezugspannung mit einem zugeführten Signal, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Umsetzereinrichtung zur Umsetzung des Ionenstrom- Ermittlungssignals negativer Polarität in ein Signal positiver Polarität, das der Wellenformereinrichtung für den Vergleich mit der vorgegebenen Bezugspannung zugeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Verbrennungsdetektorvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, in denen zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung einer Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Wellenformdarstellung zur Erläuterung des Betriebes der Verbrennungsdetektorvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Schaltungsanordnung, die jedoch eine Verbrennungsdetektorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine Wellenformdarstellung zur Erläuterung des Betriebes der in Fig. 3 angegebenen Vorrichtung;

Fig. 5 eine Schaltungsdarstellung einer bekannten Verbrennungsdetektorvorrichtung; und

Fig. 6 eine Wellenformdarstellung zur Erläuterung des Betriebes derselben.

Fig. 1 zeigt eine Verbrennungsdetektorvorrichtung (6A) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur sind Bauelemente, die mit den Bezugszeichen (1-5) bezeichnet sind, die gleichen, wie sie in Fig. 5 angegeben wurden. Entsprechend kann eine Wiederholung ihrer Beschreibung unterbleiben. Die Verbrennungsdetektorvorrichtung (6A) entsprechend der ersten Ausführungsform enthält eine Ionenstromdetektorschaltung, die allgemein mit dem Bezugszeichen (101) bezeichnet ist, und die eine Spannung positiver Polarität an jede Zündkerze (4) anlegt, um einen Ionenstrom negativer Polarität zu erfassen, der durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines jeden Zylinders erzeugt wird und um ein entsprechendes Ionenstromdetektorsignal negativer Polarität zu erzeugen, eine Umsetzereinrichtung in Gestalt einer Inverterschaltung, die allgemein durch das Bezugszeichen (103) bezeichnet ist, um das Ionenstromdetektorsignal in ein Signal positiver Polarität umzusetzen, und eine Wellenformeranordnung (105), die das Ausgangssignal der Inverterschaltung (103) mit einer vorgegebenen Schwellenspannung vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal aus der Inverterschaltung (103) höher als eine vorgegebene Bezugsspannung ist. Die Ionenstromdetektorschaltung (101) enthält eine Gleichstromversorgung (101a), deren positive Klemme über einen Widerstand (101b) mit einem Ende einer Sekundärwicklung der Zündspule (2) verbunden ist, deren anderes Ende über einen Verteiler (3) an die Zündkerzen (4) angeschlossen ist, sowie eine Reihenschaltung eines Kondensators (101c) und eines Widerstandes (101d), die parallel zu einer Reihenschaltung des Widerstandes (101b) und der Stromversorgung (101a) zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung der Zündspule (2) und Erde liegen. Die Umsetzerschaltung (103) enthält einen Inverter (103a) mit einer negativen Eingangsklemme, die über einen Widerstand (101e) mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator (101c) und dem Widerstand (101d) angeschlossen ist, sowie eine positive Eingangsklemme, die an Erde liegt, und eine Ausgangsklemme, die über einen Widerstand (103b) mit der negativen Eingangsklemme verbunden ist. Der Inverter (103a) invertiert die Polarität des Ausgangssignals (S3) (das bei (c) in Fig. 2 dargestellt ist) der Ionenstromdetektorschaltung (101) und erzeugt ein Ausgangssignal (das bei (d) in Fig. 2 angegeben ist) mit positiver Polarität. Die Wellenformeranordnung (105) umfaßt einen Komparator mit einer positiven Eingangsklemme, die an die Ausgangsklemme des Inverters (103a) der Umsetzerschaltung (103) angeschlossen ist, eine negative Eingangsklemme, an die eine vorgegebene Schwellenspannung mittels einer Schwellenwerterzeugerschaltung (105a) gelegt wird, und eine Ausgangsklemme zur Erzeugung eines Ausgangssignals, wenn das Ausgangssignal aus dem Inverter (103a) höher ist als die vorgegebene Schwellenspannung, die der negativen Eingangsklemme zugeführt wird.

Die Verbrennungsdetektorvorrichtung (6A) umfaßt ferner eine Filtereinrichtung in Gestalt eines Tiefpasses, die allgemein durch das Bezugszeichen (107) bezeichnet wird und die den Durchtritt nur solcher Ausgangssignale des Komparators (105) gestattet, dessen Dauer eine vorgegebene Zeitspanne übersteigt. Insbesondere enthält der Tiefpaß (107) eine Reihenschaltung eines Widerstandes (107a) und eines Kondensators (107b), die zwischen der Ausgangsklemme des Komparators (105) und Erde liegt, wobei eine Diode (107c) parallel zum Widerstand (107a) geschaltet ist und zwischen den entgegengesetzten Enden desselben liegt. Ein Komparator (107d) hat eine positive Eingangsklemme, die an einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (107a) und dem Kondensator (107b) angeschlossen ist, eine negative Eingangsklemme, die an einen Verbindungspunkt zwischen einer Reihenschaltung von Widerständen (107e, 107f) angeschlossen ist, die in Reihe zwischen einer Stromversorgung und Erde liegen, um eine vorgegebene Schwellenspannung an die negative Eingangsklemme zu legen, und eine Ausgangsklemme, die mit einer Ausgangsklemme (109) der Verbrennungsdetektorvorrichtung (6A) verbunden ist.

Ferner ist die Sekundärwicklung der Zündspule (2) an einem Ende über den Widerstand (101b) mit der positiven Klemme der Stromversorgung (101a) verbunden, und am anderen Ende an einen beweglichen Kontakt des Verteilers (3) angeschlossen. Schließlich sind eine Anzahl Ionenstromdetektordioden (5) im Verteiler (3) derart enthalten, daß sie einen elektrischen Stromfluß von der Sekundärwicklung der Zündspule (2) zu den Zündkerzen (4) gestatten, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Bei einer derartigen Anordnung wird eine positive Spannung zwischen die Elektroden einer jeden Zündkerze (4) gelegt, so daß die Elektroden negative Ionen und freie Elektronen, die während der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder der Maschine erzeugt werden, fangen oder anziehen können. In diesem Zusammenhang sollte ferner angemerkt werden, daß die Menge der dabei erzeugten negativen Ionen (oder Anionen) und freier Elektronen viel größer als jene der positiven Ionen (oder Kationen) ist.

Der Betrieb der Verbrennungsdetektorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf eine in Fig. 2 angegebene Wellenformdarstellung beschrieben. Wird ein Zündsignal (S1) mit einer Impulswellenform gemäß (a) in Fig. 2 der Basis des Leistungstransistors (1) zugeführt, so wird der Transistor (1) eingeschaltet, und er wird an der Abfallflanke des Zündimpulses ausgeschaltet, so daß eine hohe Spannung (S2) gemäß (b) in Fig. 2 an der Sekundärwicklung der Zündspule (2) erzeugt und beim Verteilvorgang den Zündkerzen (4) der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine über den Verteiler (3) zugeführt wird, um an jeder Zündkerze (4) einen Funken zu erzeugen. Infolgedessen erfährt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des zugeordneten Zylinders eine explosive Verbrennung, die von einer Erzeugung eines Ionenstroms oder Ionenflusses begleitet ist. Die in diesem Ionenstrom enthaltenen negativen Ionen wie auch die freien Elektronen werden der Ionenstromdetektorschaltung (101) als Ionenstromdetektorsignal (S2) zugeführt, wie bei (b) in Fig. 2 dargestellt ist, über die jeweiligen Dioden (5) im Verteiler (3) und die Sekundärwicklung der Zündspule (2). Die Ionenstromdetektorschaltung (101) erzeugt ein Ionenstrom-Ermittlungssignal (S3), das bei (c) in Fig. 2 angegeben ist, und das darauf in seiner Polarität durch die Inverterschaltung (103) invertiert wird, so daß ein Signal (S4) mit einer in Fig. 2 bei (d) gezeigten Wellenform aus der Inverterschaltung (103) abgegeben und anschließend dem Komparator (105) zum Vergleich mit einer vorgegebenen Bezugsspannung zugeführt wird. Somit wird am Ausgang des Komparators (105) ein Signal erzeugt, das eine Wellenform hat, die in Fig. 2 bei (e) angegeben ist. Das Signal (S5) wird dann dem Tiefpaß (107) zugeführt, wo es gefiltert oder in ein Signal (S6) geformt wird, dessen Wellenform in Fig. 2 bei (f) angegeben ist. Dieses Signal (S6) wird ferner mit einer Bezugsspannung durch den Komparator (107d) verglichen, dessen Ausgang ein Verbrennungsdetektorausgangssignal (S7) darstellt, wie bei (g) in Fig. 2 angegeben ist. Solange dieses Verbrennungsdetektorausgangssignal (S7) auf einem Hochpegel ist, wird entschieden, daß eine normale Verbrennung im Zylinder stattfindet. Nimmt dagegen das Verbrennungsdetektorausgangssignal (S7) einen Niedrigpegel an, so wird entschieden, daß eine abnormale Verbrennung (beispielsweise das Auftreten einer Fehlzündung) vorliegt. Es sei am Rande angemerkt, daß experimentell ermittelt wurde, daß die Menge der negativen Ionen und der freien Elektronen mehrere zehn Mal größer ist als jene der positiven Ionen. Infolgedessen kann ein ausreichend hoher Ionenstromdetektorpegel gewährleistet werden. Dabei ist anzumerken, daß die Bezugsspannung des Komparators (105) konstant oder veränderlich eingestellt werden kann, abhängig von den Betriebsparametern der Maschine, wie beispielsweise der Maschinendrehzahl, der Maschinenlast und dergleichen.

Wie nunmehr gewürdigt werden kann, ist es dank einer derartigen Anordnung - bei welcher die negativen Ionen und freien Elektronen in dem bei Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugten Ionenfluß extrahiert und in ein Signal positiver Polarität umgeformt werden, das dann einem Wellenformungsvorgang unterzogen wird, um dadurch ein Verbrennungsausgangssignal zu erhalten - möglich, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, den Ionenstrom genau zu erfassen, selbst wenn die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl oder hoher Last läuft.

Die Beschreibung ist nunmehr auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsdetektorvorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 3 gerichtet, in der gleiche Bauelemente wie in Fig. 1 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden und deshalb eine Wiederholung der Beschreibung entfällt. Die Verbrennungsdetektorvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die allgemein mit dem Bezugszeichen (6B) bezeichnet ist, umfaßt eine Ionenstromdetektorschaltung (201), um eine Spannung positiver Polarität einer jeden Zündkerze (4) zuzuführen, zwecks Erfassung eines Ionenstroms negativer Polarität, der durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines jeden Zylinders erzeugt wird und zwecks Erzeugung eines entsprechenden Ionenstrom-Ermittlungssignals negativer Polarität, eine Vorspannungsschaltung (203) zum Verschieben des Ionenstrom-Ermittlungssignals aus der Ionenstromdetektorschaltung (201) um eine vorgegebene Vorspannung zur Lieferung eines verschobenen Ionenstrom-Ermittlungssignals positiver Polarität, einen Komparator (205) zum Vergleich des verschobenen Ionenstrom-Ermittlungssignals mit einer ersten Bezugsspannung (VTH1) positiver Polarität, die um einen vorgegebenen Wert von der Vorspannung verschoben wird, eine Filtereinrichtung (207) in Gestalt eines Tiefpasses, um nur den Durchtritt des Ausgangssignals des Komparators (205) zu gestatten, dessen Dauer eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, und eine Inverterschaltung (209) zum Invertieren der Polarität des Ausgangssignals der Filtereinrichtung (207) zwecks Lieferung eines Signals positiver Polarität, das den Zustand der Verbrennung innerhalb des Zylinders angibt.

Die Ionenstromdetektorschaltung (201) enthält eine Reihenschaltung eines Kondensators (201a) und einer Diode (201b), die zwischen einem Ende einer Sekundärwicklung und der Zündspule (2) liegen, wobei eine Zener-Diode (201c) parallel zu ihnen geschaltet ist. Die Ionenstromdetektorschaltung (201) erzeugt ein Ionenstromsignal (S11) mit einer Wellenform, die dem Ausgangssignal (S3) der Ionenstromdetektorschaltung (101) der Fig. 1 ähnlich ist, wie bei (a) in Fig. 4 gezeigt ist.

Die Vorspannungsschaltung (203) enthält eine Reihenschaltung eines Widerstandes (203a) und eines Widerstandes (203b), die zwischen einem Verbindungspunkt des Kondensators (201a) und der Diode (201b) und Erde angeschlossen ist, einen Kondensator (203c), dessen eines Ende an einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen (203a, 203b) angeschlossen ist, eine Reihenschaltung von Widerständen (203d, 203e), die zwischen einer Stromversorgung (211) und Erde angeschlossen ist, wobei ein dazwischenliegender Verbindungspunkt an das andere Ende des Kondensators (203c) angeschlossen ist, und eine Reihenschaltung von Dioden (203f, 203g), die zwischen der Stromversorgung (211) und Erde liegt, wobei ein zwischen ihnen liegender Verbindungspunkt an einen Verbindungspunkt zwischen den Widerständen (203d, 203e) angeschlossen ist. Die Vorspannungsschaltung (203) verschiebt das negative Ausgangssignal (S11) der Ionenstromdetektorschaltung (201) um eine vorgegebene Vorspannung (VCC) zu einem positiven Signal (S12), wie bei (b) in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Komparator (205) hat eine negative Eingangsklemme, die an den Verbindungspunkt zwischen den Dioden (203f, 203g) angeschlossen ist, und eine positive Eingangsklemme, die an einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen (205a, 205b) angeschlossen ist, sowie eine Ausgangsklemme, die über einen Widerstand (205c) mit der positiven Eingangsklemme verbunden ist. Somit wird die verschobene Spannung (S12) aus der Vorspannungsschaltung (203) der negativen Eingangsklemme des Komparators (205) zugeführt, während eine erste vorgegebene, positive Bezugsspannung (VTH1) an die positive Eingangsklemme des Komparators (205) gelegt wird, so daß der Komparator (205) ein Hochpegelsignal erzeugt, wenn das verschobene Signal (S12) niedriger als die erste Bezugsspannung (VTH1) ist, wie bei (c) in Fig. 4 angegeben wird, womit die Wellenform des verschobenen Signals (S12) ordnungsgemäß geformt wird.

Der Tiefpaß (207) enthält einen Widerstand (207a), dessen eines Ende an die Stromversorgung (211) angeschlossen ist und dessen anderes Ende mit der Ausgangsklemme des Komparators (205) verbunden ist, einen Widerstand (207b), dessen eines Ende an einen Verbindungspunkt zwischen der Ausgangsklemme des Komparators (205) und dem Widerstand (207a) angeschlossen ist, und dessen anderes Ende über eine Diode (207c) mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen (207a, 207b) verbunden ist, und einen Kondensator (207d), der zwischen dem anderen Ende des Widerstandes (207b) und Erde angeschlossen ist. Ein Komparator (207e) hat eine negative Eingangsklemme, die an einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (207b) und dem Kondensator (207d) angeschlossen ist, eine positive Eingangsklemme, die an einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen (207f, 207g) angeschlossen ist, und eine Ausgangsklemme, die über einen Widerstand (207h) mit der positiven Eingangsklemme verbunden ist. Somit wird das Ausgangssignal (S13) des Komparators (205) durch den Tiefpaß (207) gefiltert, um gemäß (d) in Fig. 4 ein gefiltertes Signal (S14) zu ergeben, das dann der negativen Eingangsklemme des Komparators (207e) zum Vergleich mit einer zweiten vorgegebenen Bezugsspannung (VTH2) zugeführt wird, die an dessen positive Eingangsklemme zugeführt wird. Der Komparator (207e) erzeugt ein Hochpegel-Ausgangssignal, wenn das Signal (S14) niedriger als die zweite Bezugsspannung (VTH2) ist, wie bei (e) in Fig. 4 angegeben ist, und maskiert das gefilterte Ausgangssignal (S14) während einer vorgegebenen Zeitdauer.

Die Inverterschaltung (209) enthält einen Transistor (209a), dessen Basis über einen Widerstand (209b) an die Ausgangsklemme des Komparators (207e) angeschlossen ist, einen mit Erde verbundenen Emitter, und einen Kollektor, der mit einer Ausgangsklemme (208) der Verbrennungsdetektorvorrichtung (6B) verbunden ist. Ein Widerstand (209c) ist an seinem einen Ende an die Stromversorgung (211) angeschlossen und an seinem anderen Ende an einen Verbindungspunkt zwischen der Ausgangsklemme des Komparators (209e) und dem Widerstand (209b). Ein Widerstand (209d) ist an seinem einen Ende an einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (209b) und der Basis des Transistors (209a) angeschlossen, und am anderen Ende mit Erde verbunden. Ein Kondensator (209e) ist zwischen dem Kollektor des Transistors (209a) und Erde angeschlossen. Die Inverterschaltung (209) invertiert den Spannungspegel des Ausgangssignals des Komparators (207e) von einem Hochpegel zu einem Niedrigpegel und umgekehrt, um ein invertiertes Signal (S16) zu liefern, wie bei (f) in Fig. 4 angegeben ist.

Der Betrieb der Verbrennungsdetektorvorrichtung (6B) der Fig. 3 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Wellenformdarstellungen der Fig. 4 beschrieben. Der Leistungstransistor (1) wird abhängig von einer Anstiegsflanke eines seiner Basis zugeführten Zündsignals eingeschaltet. Beim Ausschalten des Leistungstransistors (1) wird eine hohe Spannung an der Sekundärwicklung der Zündspule (2) induziert und den Zündkerzen (4) der einzelnen Zylinder mittels des Verteilers (3) zugeführt. Infolgedessen erfolgt eine Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in jedem Zylinder, was von einer Erzeugung eines Ionenstroms oder Ionenflusses begleitet ist, aus dem negative Ionen und freie Elektronen durch die zugeordnete Diode (5) als ein Ionenstromermittlungssignal (S11) mit einer Wellenform gemäß (a) in Fig. 4 erfaßt werden. Dieses Signal (S11) wird durch die Vorspannung (VCC) einer vorgegebenen Größe mittels der Vorspannungsschaltung (203) verschoben, um ein Signal (S12) zu ergeben, wie durch VBIAS bei (b) in Fig. 4 angegeben ist, das darauf dem Komparator (205) zugeführt wird, wo es mit der ersten Bezugsspannung (VTH1) verglichen wird, damit ein Ausgangssignal (S13) gemäß (c) in Fig. 4 erhalten wird. Das Ausgangssignal (S13) wird darauf durch den Tiefpaß (207) geschickt, damit ein Ausgangssignal (S14) mit einer Wellenform gemäß (d) in Fig. 4 erhalten wird. Dieses Signal (S14) wird ferner mit der zweiten Bezugsspannung (VTH2) mittels des Komparators (207e) verglichen, so daß ein Signal (S15) gemäß (e) in Fig. 4 erhalten wird, nachdem es während einer vorgegebenen Zeitdauer maskiert worden ist. Das Signal (S15) wird dann bezüglich seines Pegels durch die Inverterschaltung (209) invertiert, deren Ausgang das Ionenstromdetektorausgangssignal (S13) einer Wellenform gemäß (f) in Fig. 4 darstellt. Wie vorstehend beschrieben wurde, zeigt ein Hochpegel des Ionenstromdetektorausgangssignals (S16) eine normale Verbrennung an, während ein Hochpegel desselben eine abnormale Verbrennung oder das Auftreten einer Fehlzündung darstellt.

Mit der erfindungsgemäßen Lehre, die in der Verbrennungsdetektorvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung realisiert ist, kann der Ionenstrom sicher und zuverlässig erfaßt werden, selbst bei hoher Drehzahl oder hoher Belastung der Brennkraftmaschine, wie bei der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Schließlich ist bei den vorstehenden Ausführungsformen der Tiefpaß (107, 207) so bemessen, daß er nur das geformte Signal einer Wellenform hindurchtreten läßt, die eine Impulsweite oder Dauer hat, die eine vorgegebene Länge überschreitet. Gewöhnlich sind Geräusche, die in verschiedenen Quellen in einem Kraftfahrzeug auftreten, das mit der Verbrennungsdetektorvorrichtung ausgestattet ist, von sehr kurzer Dauer. Daher können diese Rauschkomponenten durch den Tiefpaß (107, 207) ausgefiltert werden, wodurch die Gefahr, daß Rauschkomponenten irrtümlich als der Verbrennung zugehörig bestimmt werden, ausgeschlossen werden kann. Anders ausgedrückt, Verbrennung und Fehlzündung können eindeutig und diskriminierend voneinander auf der Grundlage des Ausgangssignals (S6, S16) der Ionenstromdetektorschaltung (6A, 6B) identifiziert werden, ohne daß sie durch Rauschen nachteilig beeinflußt werden. Infolgedessen kann eine Einrichtung zur Unterscheidung eines Rauschens gegenüber dem eigentlichen Verbrennungssignal, die ansonsten erforderlich wäre, eingespart werden.

Claims (7)

1. Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit

• - einer Ionenstrom-Detektoreinrichtung (101; 201) zur Zuführung einer Spannung positiver Polarität an eine Zündkerze (4) eines Zylinders der Brennkraftmaschine zur Erfassung eines Ionenstroms negativer Polarität, der durch die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder erzeugt wird, und zur Abgabe eines Ionenstrom- Ermittlungssignals (S3; S11) negativer Polarität, und
• - einer Wellenformereinrichtung (105; 205) zum Erzeugen eines Ausgangssignals (S5; S13), das anzeigt, ob eine normale oder abnormale Verbrennung vorliegt, durch Vergleich einer vorgegebenen Bezugsspannung mit einem zugeführten Signal (S4; S12),
  gekennzeichnet durch
• - eine Umsetzereinrichtung (103; 203) zur Umsetzung des Ionenstrom-Ermittlungssignals (S3; S11) negativer Polarität in ein Signal (S4; S12) positiver Polarität, das der Wellenformereinrichtung (105; 205) für den Vergleich mit der vorgegebenen Bezugsspannung zugeführt wird.

2. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzereinrichtung einen Inverter (103a) umfaßt, dem das Ionenstrom-Ermittlungssignal (S3) negativer Polarität von der Ionenstrom-Detektoreinrichtung (101) zugeführt wird und der das Ionenstrom-Ermittlungssignal (S3) zur Umsetzung in das Signal (S4) positiver Polarität invertiert.

3. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzereinrichtung eine Vorspannungseinrichtung (203) umfaßt, der das Ionenstrom-Ermittlungssignal negativer Polarität (S11) von der Ionenstrom-Detektoreinrichtung (201) zugeführt wird und die das Ionenstrom- Ermittlungssignal (S11) um eine vorgegebene Vorspannung (V_cc) zur Umsetzung in das Signal (S12) positiver Polarität verschiebt.

4. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Filtereinrichtung (107; 207), die den Durchtritt allein eines solchen Ausgangssignals (S5; S13) der Wellenformereinrichtung (105; 205) gestattet, dessen Dauer eine vorgegebene Zeitspanne übersteigt.

5. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenformereinrichtung (105; 205) einen Vergleicher umfaßt, dem das Signal (S4; S12) positiver Polarität und die vorgegebene Bezugsspannung zugeführt wird.

6. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrom-Detektoreinrichtung (101; 201) am negativen Anschluß einer Sekundärwicklung einer Zündspule (2) angeschlossen ist, an deren positivem Anschluß die Zündkerze (4) angeschlossen ist.

7. Verbrennungsdetektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrom-Detektoreinrichtung (101; 201) am negativen Anschluß einer Sekundärwicklung einer Zündspule (2) angeschlossen ist, an deren positivem Anschluß eine Anzahl von Zündkerzen (4) über einen Verteiler (3) angeschlossen sind, der bewegliche und feststehende Kontakte besitzt, zwischen denen jeweils eine Ionenstrom-Detektordiode (5) angeordnet ist.