EP1054154A2 - Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1054154A2
EP1054154A2 EP00107750A EP00107750A EP1054154A2 EP 1054154 A2 EP1054154 A2 EP 1054154A2 EP 00107750 A EP00107750 A EP 00107750A EP 00107750 A EP00107750 A EP 00107750A EP 1054154 A2 EP1054154 A2 EP 1054154A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
current
generating device
voltage generating
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00107750A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1054154A3 (de
EP1054154B1 (de
Inventor
Detlef Dr. König
Hans-Joachim Wetzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1054154A2 publication Critical patent/EP1054154A2/de
Publication of EP1054154A3 publication Critical patent/EP1054154A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1054154B1 publication Critical patent/EP1054154B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting an ion current for a 5.
  • Internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and 5 respectively.
  • DE 197 34 039 A1 take a different approach, DE 197 33 869 A1 and DE 197 30 362 A1.
  • DE 197 30 362 A1 uses a comparator circuit for this purpose Threshold value from the combustion control unit via a voltage interface is adjustable.
  • DE 197 33 869 A1 uses masking circuits and one Bandpass to convert the ion current signal into a pulse knock signal that is used to further evaluation is sent to the combustion control unit.
  • the combustion control unit has no possibility to intervene on the threshold values Knock signal detection, which has disadvantages during the application phase of such Systems can lead.
  • DE 197 34 039 A1 uses a pulse generating device for misfire detection.
  • DE 197 34 039 A1 and DE 197 33 869 A1 also use the unfiltered voltage signal via the measuring resistor.
  • all of the aforementioned procedures lead to an increased wiring effort.
  • the noise and Reaction problems when evaluating this voltage-continuous Analog signal are not limited to a pulse generating device for misfire detection.
  • a measuring resistor to ground leads to the measuring point to a negative voltage signal compared to the reference ground. This enforces an additional negative voltage supply and a reverse amplifier for signal evaluation. For noise reduction, it is therefore advisable to use this amplifier stage to introduce a band limitation. However, this requires at Reverse amplifier trimmed capacitors.
  • the use of a measuring shunt consequently increases switching complexity and cost. Otherwise, a measuring shunt forms also a voltage divider with the measuring channel in the combustion chamber, d. H. the Choosing this resistor reduces the size of the already small ion current.
  • the object of the invention is a device for detecting an ion current for to create an internal combustion engine which avoids the aforementioned disadvantages and a vehicle-ready ion current measurement signal in a simple way delivers. This task is alternatively by that in claim 1 and that in claim 5 mentioned features solved.
  • a current / voltage converter is used as the measurement signal converter used, which consists of an operational amplifier.
  • the negative input of the operational amplifier is connected to the measuring voltage generating device, the ignition current bypass and a resistor with its output, which delivers the measurement signal, connected.
  • the positive input of the operational amplifier lies on ground or a slightly increased potential.
  • a current-voltage converter in the form of an interface converter, for example hetze, Schenck, 9th ed., page 366.
  • this circuit usually does for adapting a current interface with controllable impressed current used on a voltage interface. In this case the circuit acts as Current sink.
  • the circuit is embossed in conjunction with an Constant voltage source, namely the ion measuring voltage generating device, therefore uses and functions as a current source for the ion current.
  • an Constant voltage source namely the ion measuring voltage generating device
  • an output driver is added the measuring signal converter provided, which is essentially a current interface between a measuring voltage generating device and an output of the total Device represents.
  • a current interface generally has the advantage that possible potential offsets between the control unit near the combustion chamber and the combustion control unit have little influence on the signal transmission.
  • FIG. 1 is a schematic overview of a device according to the invention shown for detection of an ion current.
  • This device comprises an ion current measuring voltage generating device 1, an ignition current bypass 2, which too a protective circuit 3 and a current / voltage converter 4 connected in parallel is.
  • the current / voltage converter 4 in turn is in series with a filter stage 5 and an optional additional output driver 6 switched.
  • the ion current measuring voltage generating device 1 is via an interface Schn_Z connected to an ignition system, which is not shown in detail. On the other side is the measuring voltage generating device 1 via an interface 1a with the ignition current bypass 2, the protective circuit 3 and the current / voltage converter 4 connected. Define the interfaces 4-5, 5-6 and ECU the connections between the corresponding parts of the device.
  • FIGS. 2 to 10 The individual parts of the device, namely the measuring voltage generating device 1, the ignition current bypass 2, the protective circuit 3, the current / voltage converter 4, the filter stage 5 and the optional output driver 6 are shown in FIGS. 2 to 10 shown in more detail using circuit diagrams.
  • Fig. 2 is a known embodiment of a measuring voltage generating device 1 shown.
  • This essentially consists of an ignition device an ignition coil L1, a control unit, here in the form of a transistor T1, and a spark plug X1.
  • the spark plug X1 and the transistor T1 are open Mass laid.
  • the transistor is on the collector side with the primary winding of the coil L1 connected, which in turn is applied to a supply voltage Ub. How 2, several of these ignition arrangements can be connected in series his.
  • the secondary winding of coil L1 is on the one hand with the spark plug X1, on the other hand connected to the secondary mass return 4a, the a parallel connection of a storage capacitor Cs and one or more Zener diodes Dz causes.
  • Z_S is the interface to the ignition system.
  • the interface already known from FIG. 1 is designated by 1a.
  • the sizes L2, T2, X2 denote the parts of a second, parallel ignition arrangement.
  • a measuring voltage generating device 1 consists essentially of a primary-side charging circuit with at least one low-voltage diode DL and a resistor RL connected in series, which has a common Node with at least one high voltage diode Dh on the high voltage side has at least one spark plug X1, Xx. Furthermore, a parallel connection of a Storage capacitor Cs and one or more Zener diodes Dz provided. The cathodes of the high-voltage diodes Dh each form a common node with the high voltage side UH1 ?? UHX of the associated ignition coil, L1 .... Lx.
  • the anodes of the low-voltage diodes DL each form a common node, with the ground connection UL1 ?? ULX of the primary side of the associated Ignition coil L1 ........ Lx.
  • FIG. 4 is a known embodiment of an ignition current bypass (Reference number 2 in FIG. 1) and a protective circuit (reference number 3 in FIG. 1) shown.
  • the entire arrangement consists of an ignition diode Dzs and at least one ignition diode Ds which is connected inversely to it.
  • the ignition current bypass is especially important in the first ignition phase.
  • the current / voltage converter 4 comprises one Operational amplifier OP, which with its negative input with the measuring voltage generating device 1 and the ignition current bypass 2 is connected. Furthermore, the negative input of the operational amplifier is through a resistor Rq is connected to its output, which essentially supplies the measurement signal.
  • the positive input of the operational amplifier is at ground. Alternatively it can also be at a slightly increased potential.
  • the second embodiment according to FIG. 6 there is a current / voltage converter shown (compared to that in Fig. 5) one connected in parallel with the resistor Rq Capacitor Ctp, which has an early band limit causes. Otherwise there is a diagnostic offset circuit in the form of at least one Series resistor Rv and a Schottky diode Do provided.
  • the Schottky diode The capacitor Co connected in parallel improves the stability in the present case the offset voltage, however, is not mandatory.
  • the offset circuit can alternatively be a Zener voltage or a voltage divider Reference voltage source are generated.
  • the present use of the current-voltage converter 4 ensures that the measured voltage is always positive. Otherwise there is the negative input of the operational amplifier virtually to ground so that the total capacitor voltage over the combustion chamber measuring section and the measurement of the sliding value is not falsified.
  • the present circuit according to FIGS. 5 and 6 acts as Power source for the ion current using the ion current measuring voltage generating device as a constant current source. Via the feedback resistor Rq the current / measuring voltage transformation ratio is set. So long the operational amplifier is not working in saturation, there is a linear relationship between the combustion chamber measuring range conductance and the output of the operational amplifier, which directly represents the measuring voltage.
  • FIG. 7 shows a first known embodiment of the filter stage 5.
  • Such a filter stage should preferably be provided with an output driver 6
  • Decoupling can be used.
  • a corresponding output driver is in FIG. 9 shown. The decoupling ensures immunity to interference.
  • an active filter stage as shown in FIG. 8, can be used become.
  • This filter stage forms a low-pass filter R5, C5 of the second to third order (cf. Tietze, Schenck, 9th ed., page 419) and can also be used as an anti-aliasing filter for digital signal processing in the combustion control unit (ECU) serve.
  • An active filter stage, as used in FIG. 8, offers in combination with a current-voltage conversion device, as shown in Fig. 6 is an inexpensive implementation of the invention that is a great measure of Offers flexibility for the application.
  • FIG 9 shows an optional driver stage in a first embodiment.
  • a power interface as shown in FIG. 10 should preferably be used (see also baiting, Schenck, 9th ed., page 369).
  • a power interface namely offers the advantage that potential potential offsets between the control unit and the combustion control unit close to the combustion chamber Have an influence on the signal transmission.
  • An arrangement of the overall circuit is preferably in the vicinity of the combustion chamber and the ignition coil to strive for interference emission reasons. Otherwise they would have to Masses of the high voltage side over longer distances in the engine compartment.
  • the compact circuit should be integrated alone or in combination with the associated ignition coil or coils on the ignition coil or in one to one Attachment control unit belonging to the cylinder group near the combustion chamber and ignition coil.
  • the present invention offers in particular in the form of as a current / voltage converter trained measuring signal converter and the one serving as a current interface Output driver an easy way to generate a vehicle-friendly prepared ion current measurement signal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Meßspannungserzeugungseinrichtung, einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung verbundenen Zündstrombypass und einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung und dem Zündstrombypass verbundenen Meßsignalkonverter. Um ein möglichst fahrzeuggerecht aufbereitetes Ionenstrommeßsignal erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, als Meßsignalkonverter einen Strom-/Spannungskonverter zu verwenden, der aus einem Operationsverstärker besteht, dessen negativer Eingang mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung, dem Zündstrombypass und über einen Widerstand mit dessen Ausgang, welcher das Meßsignal liefert, verbunden ist und dessen positiver Eingang auf Masse oder auf einem leicht erhöhten Potential liegt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5.
In einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung findet während der Verbrennung eine Ionisation verschiedener Moleküle statt. Wird ein elektrisches Feld in einem Bereich des Brennraumes angelegt, so kann eine Ionenbewegung erzeugt werden, die wiederum als Strom gemessen werden kann. Dieser Ionenstrom weist eine Korrelation zum Druckverlauf im Brennraum auf und kann somit zur Verbrennungskontrolle eingesetzt werden.
Zur Erfassung des Ionenstroms ist es allgemein bekannt, ein ungefiltertes spannungskontinuierliches Analogsignal an eine Auswerteeinrichtung weiterzuleiten. So ist es aus der US 4,359,893 und der DE 33 39 569 A1 bekannt, zur Felderzeugung eine Kondensator-Zener-Dioden-Kombination zu verwenden. Diese kann während oder vor (vgl. DE 197 33 356 A1) der Zündphase geladen werden. Die DE 41 38 823 C2 zeigt, daß man den entstehenden Ionenstrom auch mit einem Shunt-Widerstand in ein Spannungssignal umwandeln kann. In dieser Veröffentlichung wird vorgeschlagen, die Meßanordnung in Verbindung mit einem Leistungsachalter auf einer Zündkerze anzuordnen und das ungefilterte Spannungssignal an eine Verbrennungsregeleinheit (im folgenden ECU genannt) weiterzuleiten. Es wird darüber hinaus auch angeregt, alternativ eine Meßanordnung für alle Zylinder zu verwenden. In der DE 197 33 356 A1 ist eine Erweiterung des letzten Vorschlags für Zylindergruppen und Einzelzündspulen beschrieben.
Allen vorgenannten Anordnungen ist gemein, daß sie nur bedingt in einer Fahrzeugumgebung einsetzbar sind, da das Ionenstromsignal im µA-Bereich liegt.
Einen anderen Ansatz verfolgen die Ausführungsformen in der DE 197 34 039 A1, DE 197 33 869 A1 und DE 197 30 362 A1. Gemäß diesen Veröffentlichungen wird ein spannungskontinuierliches Analogsignal in eine spannungsdiskrete Impulsfolge umgewandelt und zur weiteren Auswertung an die Verbrennungsregeleinheit übermittelt. Die DE 197 30 362 A1 verwendet hierzu eine Komperatorschaltung, deren Schwellwert von der Verbrennungsregeleinheit über eine Spannungsschnittstelle einstellbar ist. Die DE 197 33 869 A1 verwendet Maskierungsschaltungen und einen Bandpaß, um das Ionenstromsignal in ein Impuls-Klopfsignal umzuwandeln, das zur weiteren Auswertung an die Verbrennungsregeleinheit geschickt wird. Die Verbrennungsregeleinheit hat hierbei keine Eingriffsmöglichkeit auf die Schwellwerte zur Klopfsignalerfassung, was zu Nachteilen während der Applikationsphase eines solchen Systems führen kann. Die DE 197 34 039 A1 verwendet eine Pulserzeugungsvorrichtung zur Verbrennungsaussetzererkennung. Die DE 197 34 039 A1 und die DE 197 33 869 A1 verwenden zusätzlich auch das ungefilterte Spannungssignal über den Meßwiderstand. Alle vorgenannten Vorgehensweisen führen zum einen zu einem erhöhten Verdrahtungsaufwand. Zum anderen verbleiben die Rausch- und Rückwirkungsprobleme bei der Auswertung dieses spannungakontinuierlichen Analogsignals.
Im übrigen führt die Verwendung eines Meßwiderstandes gegen Masse am Meßpunkt zu einem negativen Spannungssignal gegenüber der Bezugsmasse. Dies erzwingt eine zusätzliche negative Spannungsversorgung und einen Umkehrverstärker für die Signalauswertung. Zur Rauschunterdrückung ist es daher sinnvoll, in diese Verstärkerstufe eine Bandbegrenzung einzuführen. Dies erfordert jedoch beim Umkehrverstärker abgeglichene Kondensatoren. Die Verwendung eines Meß-Shunts erhöht folglich die Schaltkomplexität und -kosten. Im übrigen bildet ein Meß-Shunt außerdem einen Spannungsteiler mit dem Meßkanal im Brennraum, d. h. die Wahl dieses Widerstands verringert die Größe des sowieso schon kleinen Ionenstroms.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und ein fahrzeuggerecht aufbereitetes Ionenstrom-Meßsignal auf einfache Art und Weise liefert. Diese Aufgabe wird alternativ durch die im Anspruch 1 bzw. die im Anspruch 5 genannten Merkmale gelöst.
Gemäß dem Anspruch 1 wird als Meßsignalkonverter ein Strom-/Spannungskonverter verwendet, der aus einem Operationsverstärker besteht. Der negative Eingang des Operationsverstärkers ist mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung, dem Zündstrombypass und über einen Widerstand mit dessen Ausgang, welcher das Meßsignal liefert, verbunden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers liegt auf Masse oder einem leicht erhöhten Potential. Zwar ist ein solcher Stromspannungskonverter in Form eines Schnittstellenkonverters, beispielsweise aus hetze, Schenck, 9. Aufl., Seite 366, bekannt. Doch wird diese Schaltung normalerweise zur Anpassung einer Stromschnittstelle mit regelbarem eingeprägten Strom an eine Spannungsschnittstelle verwendet. In diesem Fall wirkt die Schaltung als Stromsenke. Vorliegend wird die Schaltung jedoch in Verbindung mit einer eingeprägten Konstantspannungsquelle, nämlich der Ionenmeßspannungserzeugungseinrichtung, verwendet und fungiert daher als Stromquelle für den Ionenstrom. Solange der Operationsverstärker nicht in seiner Sättigung arbeitet, besteht ein lineares Verhältnis zwischen dem Brennraum-Meßstreckenleitwert und dem Ausgang des Operationsverstärkers, der direkt die Meßspannung darstellt.
Der Vorteil gegenüber einer Lösung mit einem Meßwiderstand ist eine fortwährend positive Spannung. Darüber hinaus liegt der Meßknoten, also der negative Eingang des Operationsverstärkers, virtuell auf Masse, d. h. die gesamte Kondensatorspannung liegt über der Brennraum-Meßstrecke an, so daß die Messung nicht den zu messenden Leitwert verfälscht.
Bei der alternativen Ausführungsform der Erfindung wird ein Ausgangstreiber nach dem Meßsignalkonverter vorgesehen, der im wesentlichen eine Stromschnittstelle zwischen einer Meßspannungserzeugungseinrichtung und einem Ausgang der gesamten Vorrichtung darstellt. Eine Stromschnittstelle bietet allgemein den Vorteil, daß mögliche Potentialversätze zwischen dem brennraumnahen Steuergerät und der Verbrennungsregeleinheit einen geringen Einfluß auf die Signalübertragung haben. Natürlich können die beiden alternativ genannten Lösungen auch kombiniert werden.
Weitere Vorteile und Merkmale sind in den Unteransprüchen definiert.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei soll das Ausführungsbeispiel nur zum Verständnis der Erfindung dienen und in keiner Weise schutzbegrenzend wirken.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1
eine schematische Übersicht einer Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2
eine erste Ausführungsform einer an sich bekannten Strommeßspannungserzeugungseinrichtung,
Fig. 3
eine zweite Ausführungsform einer an sich bekannten Ionenmeßspannungserzeugungseinrichtung.
Fig. 4
eine mögliche Ausführungsform eines Zündstrombypasses sowie einer Schutzschaltung, welche ebenfalls an sich bekannt sind,
Fig. 5
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strom-/Spannungskonverters,
Fig. 6
eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strom-/Spannungskonverters mit optionaler Bandbegrenzung und optionaler Diagnoseschaltung,
Fig. 7
eine erste Ausführungsform einer an sich bekannten Filterstufe,
Fig. 8
eine zweite Ausführungsform einer aktiven Filterstufe,
Fig. 9
eine erste Ausführungsform eines Ausgangstreibers und
Fig. 10
eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers in Form einer Stromschnittstelle.
In Fig. 1 ist eine schematische Übersicht über eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms dargestellt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Ionenstrommeßspannungserzeugungseinrichtung 1, einen Zündstrombypass 2, der zu einer Schutzschaltung 3 und einem Strom-/Spannungskonverter 4 parallelgeschaltet ist. Der Strom-/Spannungskonverter 4 wiederum ist in Reihe mit einer Filterstufe 5 und einem optionalen zusätzlichen Ausgangstreiber 6 geschaltet.
Die Ionenstrom-Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 ist über eine Schnittstelle Schn_Z mit einem Zündsystem verbunden, welches nicht näher dargestellt ist. Auf der anderen Seite ist die Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 über eine Schnittstelle 1a mit dem Zündstrombypass 2, der Schutzschaltung 3 und dem Strom-/Spannungskonverter 4 verbunden. Die Schnittstellen 4-5, 5-6 und ECU definieren die Verbindungen zwischen den entsprechenden Vorrichtungsteilen dar.
Die einzelnen Vorrichtungsteile, nämlich die Meßspannungserzeugungseinrichtung 1, den Zündstrombypass 2, die Schutzschaltung 3, der Strom-/Spannungskonverter 4, die Filterstufe 5 und der optionale Ausgangstreiber 6 sind nachfolgend in den Fig. 2 bis 10 anhand von Schaltdiagrammen näher dargestellt.
In Fig. 2 ist eine an sich bekannte Ausführungsform einer Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 dargestellt. Diese besteht im wesentlichen aus einer Zündvorrichtung, die eine Zündspule L1, ein Steuergerät, hier in Form eines Transistors T1, und eine Zündkerze X1 umfaßt. Die Zündkerze X1 sowie der Transistor T1 sind auf Masse gelegt. Der Transistor ist kollektorseitig mit der Primärwindung der Spule L1 verbunden, welche wiederum an eine Versorgungsspannung Ub angelegt ist. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, können mehrere dieser Zündanordnungen in Reihe geschaltet sein. Die Sekundärwicklung der Spule L1 ist zum einen mit der Zündkerze X1, zum anderen mit der sekundärseitigen Masserückführung 4a verbunden, die eine Parallelschaltung eines Speicherkondensators Cs und einer oder mehrerer Zenerdioden Dz bewirkt. Mit Z_S ist dabei die Schnittstelle zum Zündsystem bezeichnet. Mit 1a ist die bereits aus Fig. 1 bekannte Schnittstelle bezeichnet.
Die Größen L2, T2, X2 bezeichnen die Teile einer zweiten, parallelen Zündanordnung.
In Fig. 3 ist eine andere Ausgestaltung einer an sich bekannten Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 dargestellt, wobei die mit Fig. 2 übereinstimmenden Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen. Diese zweite Ausführungsform einer Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer primärseitigen Ladeschaltung mit mindestens einer Niederspannungsdiode DL und einem damit in Reihe geschalteten Widerstand RL, der einen gemeinsamen Knoten mit mindestens einer Hochspannungsdiode Dh zur Hochspannungsseite mindestens einer Zündkerze X1, Xx aufweist. Ferner ist eine Parallelschaltung eines Speicherkondensators Cs und einer oder mehrerer Zenerdioden Dz vorgesehen. Die Kathoden der Hochspannungsdioden Dh bilden je einen gemeinsamen Knoten mit der Hochspannungsseite UH1 ...... UHX der zugehörigen Zündspule, L1 .... Lx.
Die Anoden der Niederspannungsdioden DL bilden je einen gemeinsamen Knoten, mit dem masseseitigen Anschluß UL1 ...... ULX der Primärseite der zugehärigen Zündspule L1........Lx.
In Fig. 4 ist eine an sich bekannte Ausführungsform eines Zündstrombypasses (Bezugszeichen 2 in Fig. 1) und einer Schutzschaltung (Bezugszeichen 3 in Fig. 1) dargestellt. Die gesamten Anordnung besteht vorliegend aus einer Zünddiode Dzs und mindestens einer invers dazu verschaltenden Zünddiode Ds. Vorliegend sind zwei in Reihe geschaltete Schutzdioden Ds vorgesehen. Der Zündstrombypass ist vor allem in der ersten Zündphase von Bedeutung.
In Fig. 5 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strom-/Spannungskonverters 4 dargestellt. Der Strom-/Spannungskonverter 4 umfaßt einen Operationsverstärker OP, welcher mit seinem negativen Eingang mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung 1 und dem Zündstrombypass 2 verbunden ist. Ferner ist der negative Eingang des Operationsverstärkers über einen Widerstand Rq mit dessen Ausgang, der im wesentlichen das Meßsignal liefert, verbunden. Der positive Eingang des Operationsverstärkers liegt vorliegend auf Masse. Alternativ kann er auch auf einem leicht erhöhten Potential liegen.
In der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist ein Strom-/Spannungskonverter dargestellt, der (gegenüber demjenigen in Fig. 5) einen zu dem Widerstand Rq parallelgeschalteten Kondensator Ctp aufweist, welche eine frühe Bandbegrenzung bewirkt. Im übrigen ist eine Diagnose-Offset-Schaltung in Form von mindestens einem Vorwiderstand Rv und einer Schottky-Diode Do vorgesehen. Der zur SchottkyDiode Do parallelgeschaltete Kondensator Co verbessert vorliegend die Stabilität der Offset-Spannung, ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Offset-Schaltung kann alternativ auch durch einen Spannungsteiler eine Zener-Spannung oder eine Referenz-Spannungsquelle erzeugt werden.
Die vorliegende Verwendung des Strom-Spannungskonverters 4 stellt sicher, daß die gemessene Spannung immer positiv ist. Im übrigen liegt der negative Eingang des Operationsverstärkers virtuell auf Masse, so daß die gesamte Kondensatorspannung über der Brennraum-Meßstrecke anliegt und die Messung des Gleitwertes nicht verfälscht wird. Die vorliegende Schaltung gemäß der Fig. 5 und 6 wirkt als Stromquelle für den Ionenstrom unter Verwendung der Ionenstrom-Meßspannungserzeugungsvorrichtung als Konstantstromquelle. Über den Rückkoppelwiderstand Rq wird das Strom-/Meßspannungsübersetzungsverhältnis eingestellt. Solange also der Operationsverstärker nicht in seiner Sättigung arbeitet, besteht ein lineares Verhältnis zwischen dem Brennraum-Meßstreckenleitwert und dem Ausgang des Operationsverstärkers, der direkt die Meßspannung darstellt.
In Fig. 7 ist eine erste an sich bekannte Ausführungsform der Filterstufe 5 dargestellt. Eine solche Filterstufe sollte vorzugsweise mit einem Ausgangstreiber 6 zur Entkoppelung verwendet werden. Ein entsprechender Ausgangstreiber ist in Fig. 9 dargestellt. Durch die Entkopplung wird eine Störeinstrahlungsfestigkeit sichergestellt.
Alternativ kann jedoch eine aktive Filterstufe, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, verwendet werden. Diese Filterstufe bildet einen Tiefpaß R5, C5 zweiter bis dritter Ordnung (vgl. Tietze, Schenck, 9. Aufl., Seite 419) und kann gleichzeitig als Anti-Aliasing-Filter für eine digitale Signalverarbeitung in der Verbrennungsregeleinheit (ECU) dienen. Eine aktive Filterstufe, wie sie in Fig. 8 verwendet ist, bietet in Kombination mit einer Strom-Spannungskonvertierungseinrichtung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, eine kostengünstige Realisierung der Erfindung, die ein großes Maß an Flexibilität für die Applikation bietet.
Natürlich ist alternativ auch eine Bandpaßlösung vorstellbar, wenn es um eine reine Klopferkennung geht und dann evtl. die gleichen Anteile des Meßsignals irrelevant werden.
In Fig. 9 ist eine optionale Treiberstufe in einer ersten Ausführungsform dargestellt.
Bevorzugt sollte jedoch eine Stromschnittstelle, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, eingesetzt werden (vgl. dazu auch hetze, Schenck, 9. Aufl., Seite 369). Eine Stromschnittstelle bietet nämlich den Vorteil, daß mögliche Potentialversätze zwischen dem brennraumnahen Steuergerät und der Verbrennungsregeleinheit einen geringeren Einfluß auf die Signalübertragung haben.
Eine Anordnung der Gesamtschaltung ist vorzugsweise in Brennraum- und Zündspulennähe aus Störaussendungsgründen anzustreben. Andernfalls müßten die Massen der Hochspannungsseite über längere Strecken im Motorraum geführt werden. Idealerweise integriert man die kompakte Schaltung allein oder in Verbindung mit der oder den zugehörigen Zündspulen auf der Zündspule oder in einem zu einer Zylindergruppe gehörenden Anbausteuergerät in Brennraum- und Zündspulnähe.
Die vorliegende Erfindung bietet insbesondere in Form des als Strom-/Spannungskonverter ausgebildeten Meßsignalkonverters sowie des als Stromschnittstelle dienenden Ausgangstreibers eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung eines fahrzeuggerecht aufbereiteten Ionenstrom-Meßsignals.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine, umfassend:
    eine Meßspannungserzeugungseinrichtung (1),
    einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1) verbundenen Zündstrombypass (2) und
    einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1) und dem Zündstrombypass (2) verbundenen Meßsignalkonverter (4),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Meßsignalkonverter (4) ein Strom-/Spannungskonverter verwendet wird, der aus einem Operationsverstärker besteht, dessen negativer Eingang mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1), dem Zündstrombypass (2) und über einen Widerstand mit dessen Ausgang, welcher das Meßsignal liefert, verbunden ist und dessen positiver Eingang auf Masse oder auf einem leicht erhöhten Potential liegt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Potentialversatz am positiven Eingang des Operationsverstärkers vorgesehen ist, der zur Diagnose der Schaltung verwendet wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ausgang des Strom-/Spannungskonverters mit einer Filterstufe (5), insbesondere einer aktiven Filterstufe, verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Ausgangstreiber (6) vorgesehen ist, der mit dem Ausgang der Filterstufe (5) verbunden ist.
  5. Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine, umfassend:
    eine Meßspannungserzeugungseinrichtung (1),
    einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1) verbundenen Zündstrombypass (2) und
    einen mit der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1) und dem Zündstrombypass (2) verbundenen Meßsignalkonverter (4),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Ausgangstreiber (OP3) nach dem Meßsignalkonverter (4) derart vorgesehen ist, daß die Verbindung zwischen der Meßspannungserzeugungseinrichtung (1) und einem Ausgang der gesamten Vorrichtung eine Stromschnittstelle darstellt.
EP20000107750 1999-05-18 2000-04-11 Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1054154B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19922747 1999-05-18
DE1999122747 DE19922747C2 (de) 1999-05-18 1999-05-18 Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1054154A2 true EP1054154A2 (de) 2000-11-22
EP1054154A3 EP1054154A3 (de) 2002-08-21
EP1054154B1 EP1054154B1 (de) 2010-01-20

Family

ID=7908379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20000107750 Expired - Lifetime EP1054154B1 (de) 1999-05-18 2000-04-11 Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1054154B1 (de)
DE (2) DE19922747C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10325318B4 (de) * 2002-08-06 2009-07-16 Mitsubishi Denki K.K. Vorrichtung zur Erfassung von Bedingungen bei der Kraftstoffverbrennung in einer Brennkraftmaschine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359893A (en) 1980-02-22 1982-11-23 Robert Bosch Gmbh Voltage source for ion current measurement in an internal combustion engine
DE3339569A1 (de) 1983-11-02 1985-05-09 Atlas Fahrzeugtechnik GmbH, 5980 Werdohl Messschaltung zur ionenstrommessung
DE4138823C2 (de) 1990-11-26 1995-11-09 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms
DE19730362A1 (de) 1997-02-07 1998-08-27 Mitsubishi Electric Corp Einrichtung zur Feststellung des Verbrennungszustands für eine Brennkraftmaschine
DE19734039A1 (de) 1997-02-18 1998-08-27 Mitsubishi Electric Corp Verbrennungszustands-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE19733356A1 (de) 1997-02-18 1998-09-03 Mitsubishi Electric Corp Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE19733869A1 (de) 1997-02-19 1998-09-10 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Feststellung des Verbrennungszustands einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940010732B1 (ko) * 1991-02-15 1994-10-24 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 내연기관의 연소검출장치
US5392641A (en) * 1993-03-08 1995-02-28 Chrysler Corporation Ionization misfire detection apparatus and method for an internal combustion engine
JP3192541B2 (ja) * 1994-01-28 2001-07-30 三菱電機株式会社 内燃機関用失火検出回路
JP3477923B2 (ja) * 1995-06-29 2003-12-10 三菱電機株式会社 内燃機関用燃焼状態検知装置
JP3593217B2 (ja) * 1996-09-04 2004-11-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノッキング検出装置
JP3423862B2 (ja) * 1997-07-24 2003-07-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のノック制御装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359893A (en) 1980-02-22 1982-11-23 Robert Bosch Gmbh Voltage source for ion current measurement in an internal combustion engine
DE3339569A1 (de) 1983-11-02 1985-05-09 Atlas Fahrzeugtechnik GmbH, 5980 Werdohl Messschaltung zur ionenstrommessung
DE4138823C2 (de) 1990-11-26 1995-11-09 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstroms
DE19730362A1 (de) 1997-02-07 1998-08-27 Mitsubishi Electric Corp Einrichtung zur Feststellung des Verbrennungszustands für eine Brennkraftmaschine
DE19734039A1 (de) 1997-02-18 1998-08-27 Mitsubishi Electric Corp Verbrennungszustands-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE19733356A1 (de) 1997-02-18 1998-09-03 Mitsubishi Electric Corp Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE19733869A1 (de) 1997-02-19 1998-09-10 Mitsubishi Electric Corp Vorrichtung zur Feststellung des Verbrennungszustands einer Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10325318B4 (de) * 2002-08-06 2009-07-16 Mitsubishi Denki K.K. Vorrichtung zur Erfassung von Bedingungen bei der Kraftstoffverbrennung in einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE50015847D1 (de) 2010-03-11
EP1054154A3 (de) 2002-08-21
EP1054154B1 (de) 2010-01-20
DE19922747A1 (de) 2000-11-30
DE19922747C2 (de) 2003-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0790408B1 (de) Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung in Zündvorrichtungen für Brennkraftmaschinen
DE19601353C2 (de) Verbrennungszustandserfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
EP0516633B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur funktionsüberwachung eines elektrischen verbrauchers
DE4204484C2 (de) Verbrennungsdetektorvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE2546705A1 (de) Steueranordnung fuer die klopfstaerke eines verbrennungsmotors
DE1900138C2 (de) Antiblockierregelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug
EP0752582A2 (de) Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung
AT4801U2 (de) Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen eines kurbelwinkelbasierten signalverlaufes
DE3006665A1 (de) Spannungsquelle zur ionenstrommessung am verbrennungsmotor
DE2728859A1 (de) Drehrichtungsfuehler fuer ein zuendsystem einer brennkraftmaschine
DE2714266A1 (de) Eingangssensorschaltung fuer eine digitale motorsteuerung
EP0848161B1 (de) Induktives Spulenzündsystem für einen Motor
DE19926079B4 (de) Vorrichtung zur Erfassung des Verbrennungszustandes in einer Brennkraftmaschine
DE19922747C2 (de) Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine
DE3002611A1 (de) Zuendanlage fuer brennkraftmaschinen
DE19524540C1 (de) Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung
DE4105399C2 (de) Zündanlage für Viertakt-Brennkraftmaschinen
EP0502549B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Zündüberwachung einer Zündanlage
DE2847522A1 (de) Induktiver geber und auswerteschaltung hierzu
EP0801294A1 (de) Hochfrequente Ionenstrommessung nach Wechselstromzündung
DE3732253C2 (de) Elektronische Zündvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE2431799B2 (de) Schaltung zur aufbereitung impulsfoermiger messignale eines induktiven gebers, der den zuendstrom in einer zuendanlage eines ottomotors abgreift
DE2653627C2 (de) Verbrennungsmotor-Zündanalysator
DE69602986T2 (de) Vorrichtung zur Erkennung der Phase des Motorzyklus für einen Motor mit gleichzeitiger Zündung in Zylinderpaaren, insbesondere für Automobile
WO2006094607A1 (de) Vorrichtung zur zündsteuerung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20020905

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20060413

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50015847

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100311

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20100501

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20100602

Year of fee payment: 11

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20100120

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20101021

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50015847

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50015847

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20111031

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20160422

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20160422

Year of fee payment: 17

Ref country code: IT

Payment date: 20160428

Year of fee payment: 17

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20170411

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20171229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170502

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170411

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170411