EP1230477A1 - Method and device for positioning measuring displays for measuring ion currents - Google Patents

Method and device for positioning measuring displays for measuring ion currents

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Publication number
EP1230477A1
EP1230477A1 EP00979390A EP00979390A EP1230477A1 EP 1230477 A1 EP1230477 A1 EP 1230477A1 EP 00979390 A EP00979390 A EP 00979390A EP 00979390 A EP00979390 A EP 00979390A EP 1230477 A1 EP1230477 A1 EP 1230477A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ignition
spark
current
ignition system
ion current
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.)
Withdrawn
Application number
EP00979390A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Ketterer
Achim Guenther
Juergen Foerster
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1230477A1 publication Critical patent/EP1230477A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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

  • Spark duration varies depending on physical and motor properties. With both methods of positioning the start of the measurement window, this requires a complex application that includes operating parameters such as speed, load, mixture preparation, etc. must take into account.
  • the essence of the invention is the measurement of the actual spark duration and the use of this information for positioning the measurement window. This procedure offers the advantage that all motor and physical
  • the invention can be used particularly advantageously in connection with a ignition system with ignition transmitter, e.g.
  • the ignition system for an internal combustion engine according to the last-mentioned document is combined with a measuring device for ion current on the secondary winding on the ground side, with each ignition plug being assigned an ignition transmitter.
  • the end of the spark is detected and, depending on the end of the spark, the measurement window for the ion current signal is opened.
  • a detection of the spark current and the ion current in separate current branches is particularly advantageous for separating the ignition current influences and the actual ion current signal.
  • detection of the spark current and the ion current in the same current branch is also possible. In the latter exemplary embodiment, a distinction is made between ion current and
  • Spark current based on a threshold value to detect the end of the spark.
  • the signal has a rectification and a Experience low pass filtering before comparing it to the spark end detection threshold. It is also advantageous to open a measuring window for the ion current only after a delay that can be applied and is dependent on the ignition system with respect to the detected spark end.
  • the process is required for ignition systems whose spark duration is not precisely defined. This is mainly the case with inductive ignition. But also with ignition systems, whose spark duration can be varied, the information about the actual spark end can be interesting because the necessary information is formed on site.
  • the ion current measurement takes place, for example, in the ion current measuring device 3.
  • a negative potential arises at V x with a positive current direction according to the current direction arrow i x .
  • This potential is preferably set by the spark current measuring device 4 such that the limits of the voltage supply to the spark end detection unit 2 are not exceeded. Since the Zener diode D ; limiting the voltage across R x accordingly, this requirement can easily be met. In the case of negative spark currents, counter to the current direction i lr , the method works accordingly with regard to the positive voltage supply of the spark end detection unit 2.
  • spark end is recognized by the spark end detection unit 2 by the fact that the voltage level V x goes back to ground from a potential near the positive or negative voltage supply, this information (spark end) is passed on to the signal line S 2 .
  • the second current branch mass, U m , R m , L 2 , ZK X back to mass is used to measure the ion current measured in the current direction i 2 .
  • the start of the measuring window is generated on the basis of signal S 2 . Due to vibrations in the
  • Ignition system it is advantageous to wait for a delay in which the ignition system calms down so that the measurement is not disturbed. This time must be adapted to the ignition system used.
  • the measuring window is closed again depending on the angle or time or depending on the closing or ignition time.
  • Example energy control the spark duration, i.e. the time during the breakthrough and glowing phase of the spark is largely responsible for the progress of the flame core and thus for the quality of the combustion. To ensure a safe ignition, the provision of a minimum spark duration is necessary. On the other hand, a spark duration that is too long leads to an unnecessarily high loss of energy and a reduction in the candle life.
  • Example ignition coil diagnosis and misfiring detection The presence of a (minimum) spark duration provides immediate information that the ignition coil voltage has exceeded the spark breakdown voltage and an ignition spark has been generated. For example, if the ignition coil is defective (eg winding short circuit), the secondary voltage will reach not the spark voltage requirement and there is no sparkover.
  • the spark current detected by the method according to the invention is therefore suitable for misfire detection or diagnosis of the ignition coil.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to methods for temporarily positioning measuring displays for evaluating ion current signals which are detected on internal combustion engines by means of the electrodes of a sparking plug, in an ignition system having an ignition transmitter, e.g. AC current ignition, or in a capacitor ignition system or when inductive transistor ignition or inductive coil ignition or inductive coil ignition with limited spark duration occurs. The ignition systems are combined with a measuring device for ion current on the secondary winding of the earth. An ignition transmitter is allocated to each sparking plug. The extinction of the sparks is detected and the measuring display is opened for the ion current signal according to the extinction of the sparks.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Meßfenster-Positionierung für die IonenstrommessungMethod and device for measuring window positioning for ion current measurement
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft die zeitlicheThe invention relates to the temporal
Meßfensterpositionierung für die Auswertung von Ionenstromsignalen, die an Brennkraftmaschinen über die Elektroden einer Zündkerze erfaßt werden.Measuring window positioning for the evaluation of ion current signals, which are detected on internal combustion engines via the electrodes of a spark plug.
Die Verwendung von aus dem gemessenen Ionenstromverlauf extrahierten Merkmalen zur Überwachung und Steuerung des Verbrennungsablaufes an Brennkraftmaschinen, z.B. an Ottomotoren, wird seit langem betrieben. Die Erkennung von Verbrennungsaussetzern, die Klopfdetektion oder die Verbrennungslageregelung sind Beispiele hierfür.The use of features extracted from the measured ion current profile for monitoring and controlling the combustion process on internal combustion engines, e.g. on petrol engines, has been in operation for a long time. The detection of misfires, knock detection or the combustion position control are examples of this.
Erfolgt die Ionenstrommessung an einer Brennkraftmaschine über die Elektrodenstrecke einer Zündkerze, ist das Meßfenster eingeschränkt. Die Einschränkung resultiert daraus, daß wahrend des Zundvorganges infolge des überlagerten Funkenstroms kein Ionisationsstrom meßbar ist. Verfahren und Vorrichtungen zur Ionenstrommessung in Verbindung mit Zundsystemen bei Brennkraftmaschinen sind aus der DE 196 49 278 und der DE 197 00179 bekannt. Wegen des überlagerten Funkenstroms ist das wahrend des Zundvorganges resultierende Meßsignal für die Extraktion von Verbrennungsinformation ungeeignet. Zur Vermeidung von Fehlklassifikationen (z.B. bei der Aussetzererkennung) wird das Ionenstrom-Signal bei den meisten bekannten Systemen nur innerhalb von Meßfensterbereichen ausgewertet, die explizit den Zundungsvorgang nicht beinhalten, weil sie außerhalb der Zeit- oder Winkelbereiche liegen, in denen der Zündfunken brennt.If the ion current measurement on an internal combustion engine takes place over the electrode path of a spark plug, the measurement window is restricted. The limitation results from the fact that no ionization current can be measured during the ignition process due to the superimposed spark current. Methods and devices for ion current measurement in connection with ignition systems in internal combustion engines are known from DE 196 49 278 and DE 197 00179. Because of the superimposed spark current, the measurement signal resulting during the ignition process is unsuitable for the extraction of combustion information. To avoid misclassifications (e.g. misfire detection) in most known systems, the ion current signal is only evaluated within measurement window areas which do not explicitly include the ignition process because they lie outside the time or angle ranges in which the ignition spark burns.
Für die Positionierung von Meßfenstern gibt es zwei bekannte Methoden, die z.B. in der Europaischen Patentschrift EP 0 188 180 Bl beschrieben sind:There are two known methods for positioning measuring windows, e.g. European Patent EP 0 188 180 B1 describes:
Positionierung des Meßfensters bezüglich eines festgelegten Kurbelwinkelbereichs, der mit einer bestimmten Kolbenbewegung des betrachteten Zylinders übereinstimmt.Positioning of the measuring window with respect to a defined crank angle range, which corresponds to a specific piston movement of the cylinder under consideration.
Positionierung des Meßfensters bezüglich des Zündzeitpunktes, wobei noch eine Verzögerung um eine applizierbare Zeitspanne stattfindet, um die Funkendauer und den Ausschwingvorgang zu berücksichtigen.Positioning of the measurement window with respect to the ignition point, with a delay of an applicable time period taking into account the spark duration and the decay process.
Diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Meßfensterpositionierung rein gesteuert stattfindet . DieA common feature of these methods is that the measurement window positioning takes place in a purely controlled manner. The
Funkendauer variiert in Abhängigkeit von physikalischen und motorischen Eigenschaften. Dies erfordert bei beiden Methoden zur Positionierung des Meßfensterbeginns eine aufwendige Applikation, die Betriebsparameter wie Drehzahl, Last, Gemischaufbereitung u.w. berücksichtigen muß.Spark duration varies depending on physical and motor properties. With both methods of positioning the start of the measurement window, this requires a complex application that includes operating parameters such as speed, load, mixture preparation, etc. must take into account.
Aufgrund der Steuerung der Meßfensterpositionierung muß die Applikation im Sinne einer "worst case Abschätzung" erfolgen. Mit anderen Worten: Der Meßfensterbeginn wird sehr spat gelegt, um ein Abklingen der Zundungseinflusse in jedem Fall sicherzustellen.Due to the control of the measurement window positioning, the application must be carried out in the sense of a "worst case estimate". In other words: The start of the measurement window is placed very late to ensure that the effects of the ignition decay in any case.
Eine "worst case Applikation" lauft jedoch den Anforderungen einer Ionenstrommessung entgegen, da ein möglichst früher Meßfensterbeginn anzustreben ist. Dies gilt im besonderen Maße für Betriebspunkte mit wenig Last und hoher Drehzahl, bzw. bei Motoren mit hoher Stromungsgeschwindigkeit der Gase im Zylinder, beispielsweise bei Motoren mit Benzindirekteinspritzung, bei denen eine gezielte Ladungsbewegung durch Klappen oder Ventile zur Einstellung einer bestimmten inhomogenen Gemischverteilung im Zylinder erfolgt .However, a "worst case application" runs counter to the requirements of an ion current measurement, since the measurement window should be started as early as possible. This applies in particular to operating points with little load and high speed, or in the case of engines with a high flow rate of the gases in the cylinder, for example in engines with gasoline direct injection, in which a targeted Charge movement takes place through flaps or valves to set a certain inhomogeneous mixture distribution in the cylinder.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Kern der Erfindung ist die meßtechnische Erfassung der tatsachlichen Funkendauer und Verwendung dieser Information zur Positionierung des Meßfensters. Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, daß samtliche motorischen und physikalischenThe essence of the invention is the measurement of the actual spark duration and the use of this information for positioning the measurement window. This procedure offers the advantage that all motor and physical
Einflußfaktoren auf die Funkendauer bei der Applikation für die Meßfensterpositionierung nicht berücksichtigt werden müssen.Factors influencing the spark duration in the application for measuring window positioning need not be taken into account.
Besonders vorteilhaft laßt sich die Erfindung in Verbindung mit einem Zundsystem mit Zundubertrager z.B.The invention can be used particularly advantageously in connection with a ignition system with ignition transmitter, e.g.
Wechselstromzundung nach DE 197 00 179 oder einer Kondensatorzundanlage oder einer induktiven Transistorzundung oder einer induktiven Spulenzundung oder einer induktiven Spulenzundung mit begrenzter Funkendauer, wie sie in der DE 196 49 278 AI beschrieben wird, verwenden. Das Zundsystem für einen Verbrennungsmotor nach der letztgenannten Schrift ist mit einer Meßeinrichtung für Ionenstrom an der masseseitigen Sekundärwicklung kombiniert, wobei jeder Zündkerze ein Zundubertrager zugeordnet ist.AC ignition according to DE 197 00 179 or a capacitor ignition system or an inductive transistor ignition or an inductive coil ignition or an inductive coil ignition with limited spark duration, as described in DE 196 49 278 AI, use. The ignition system for an internal combustion engine according to the last-mentioned document is combined with a measuring device for ion current on the secondary winding on the ground side, with each ignition plug being assigned an ignition transmitter.
Erindungsgemaß wird das Funkenende zu erfasst und in Abhängigkeit des Funkenendes das Meßfenster für das lonenstromsignal geöffnet. Besonders vorteilhaft zur Trennung von Zundfunkenstromeinflussen und eigentlichem lonenstromsignal ist eine Erfassung des Funkenstromes und des Ionenstromes in getrennten Stromzweigen. Zur Verringerung des apparativen Aufwandes ist aber auch Erfassung des Funkenstromes und des Ionenstromes im gleichen Stromzweig möglich. Bei letzterem Ausfuhrungsbeispiel erfolgt die Unterscheidung zwischen Ionenstrom undAccording to the invention, the end of the spark is detected and, depending on the end of the spark, the measurement window for the ion current signal is opened. A detection of the spark current and the ion current in separate current branches is particularly advantageous for separating the ignition current influences and the actual ion current signal. To reduce the expenditure on equipment, detection of the spark current and the ion current in the same current branch is also possible. In the latter exemplary embodiment, a distinction is made between ion current and
Funkenstrom anhand eines Schwellwertes zur Erkennung des Funkenendes. Bei Systemen mit alternierendem Funkenstrom ist es vorteilhaft, daß das Signal eine Gleichrichtung und eine Tiefpaßfilterung erfahrt, bevor es mit der Funkenendeerkennungsschwelle verglichen wird. Vorteilhaft ist es ferner, ein Meßfenster für den Ionenstrom erst nach einer applizierbaren und vom Zundsystem abhangigen Verzugszeit bezuglich des erkannten Funkenendes zu offnen.Spark current based on a threshold value to detect the end of the spark. In systems with alternating spark current, it is advantageous that the signal has a rectification and a Experience low pass filtering before comparing it to the spark end detection threshold. It is also advantageous to open a measuring window for the ion current only after a delay that can be applied and is dependent on the ignition system with respect to the detected spark end.
Diese Verzugszeit ist im wesentlichen systembedingt. Sie ist im Vergleich zu der Funkendauer nur geringen statistischen Schwankungen unterworfen. Somit gewahrleistet das erfindungsgemaße Vorgehen stets einen maximal frühen Meßfensterbeginn. Die Umschaltung einer Verstarkerstufe nach Funkenende bewirkt vorteilhafterweise, daß wieder der volle Signalhub für die Ionenstrommessung zur Verfugung steht. Die Zeitdauer, in der das Signal die Schwelle für die Funkenstromerkennung überschreitet, erlaubt einen Ruckschluß auf Fehler im Zundsystem. Bei induktiven Zundsystemen wird vorteilhafterweise die Information der Funkenbrenndauer dazu verwendet, die Zundenergie adaptiv dem tatsachlichen Bedarf anzupassen. Zur Verringerung des schaltungstechnischen Aufwandes ist es vorteilhaft, mehrere Zündspulen am masseseitigen Ende der Sekundärwicklung zusammenzufuhren.This delay time is essentially due to the system. In comparison to the spark duration, it is only subject to slight statistical fluctuations. The procedure according to the invention thus always ensures that the measurement window begins as early as possible. Switching an amplifier stage after the end of the spark advantageously causes the full signal swing to be available again for the ion current measurement. The time period in which the signal exceeds the threshold for spark current detection allows a conclusion to be drawn about faults in the ignition system. In the case of inductive ignition systems, the information about the spark burning duration is advantageously used to adaptively adapt the ignition energy to the actual need. To reduce the outlay on circuitry, it is advantageous to bring together several ignition coils at the ground end of the secondary winding.
Benotigt wird das Verfahren bei Zundsystemen, deren Funkendauer nicht exakt festliegt. Dies ist hauptsachlich bei der induktiven Zündung der Fall. Aber auch bei Zundsystemen, deren Funkendauer variiert werden kann, kann die Information über das tatsachliche Funkenende interessant sein, da die notwendige Information vor Ort gebildet wird.The process is required for ignition systems whose spark duration is not precisely defined. This is mainly the case with inductive ignition. But also with ignition systems, whose spark duration can be varied, the information about the actual spark end can be interesting because the necessary information is formed on site.
Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Dabei werden für die meßtechnische Erfassung des Funkenstroms im folgenden zwei Realisierungen vorgestellt, die eine Funkenendeerkennung ermöglichen. Die Erklärung erfolgt anhand der Figuren 1 bis 3.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the figures. Two realizations are presented below for the measurement of the spark current, which enable a spark end detection. The explanation is based on FIGS. 1 to 3.
Fig. 1 zeigt ein induktives Zundsystem mit einer Auswertung in zwei Stromzweigen. In Figur 2 ist ein Beispiel für den Verlauf eines Ionenstromsignals Si_ dargestellt. Fig. 3 offenbart ein Ausfuhrungsbeispiel, bei dem die Auswertung in einem Stromzweig erfolgt.1 shows an inductive ignition system with an evaluation in two current branches. FIG. 2 shows an example of the course of an ion current signal Si_. Fig. 3 discloses an exemplary embodiment in which the evaluation takes place in a current branch.
Die Anzahl der Stromzweige, in denen Ionenstrom und Funkenstrom gemessen werden, dient alsThe number of current branches in which ion current and spark current are measured serves as
Unterscheidungsmerkmal für die unterschiedlichen Systeme. Existiert nur ein Stromzweig, wird der Ionenstrom und Funkenstrom am selben Ort gemessen. Existieren zwei Stromzweige dann können Ionenstrom und Funkenstrom getrennt voneinander in jeweils einem Stromzweig gemessen werden.Distinguishing feature for the different systems. If there is only one current branch, the ion current and spark current are measured at the same location. If there are two current branches, ion current and spark current can be measured separately from each other in one current branch.
Als Ausfuhrungsbeispiel mit mehreren Stromzweigen wird ein induktives Zundsystem 5, wie in Figur 1 dargestellt, betrachtet. Wie bei herkömmlichen induktiven Zundsystemen wird zunächst der Transistor i durch das Steursignal Si von der Motor-Steuereinheit 1 niederohmig geschaltet. Das magnetische Feld baut sich in der Primarspule Li auf und ladt so die Zündspule ZSi mit Energie. Wird der Transistor Tx hochohmig geschaltet, wird der Stromfluß in der Primarseite der Zündspule Li unterbrochen. Das Feld treibt jedoch weiterhin einen Strom in der Primarseite und der Sekundarseite, welcher zum Spannungsangebot auf der Primarseite und der Sekundarseite entsprechend dem Übersetzungsverhältnis der Zündspule ZSX fuhrt. Ist die Zündspannung erreicht, spring ein Zündfunke in der Zündkerze ZKi über. Es kommt zum Fluß des Funkenstroms i1 über: Masse, Ri, Di, ZSi und ZKlA zurück zur Masse.An inductive ignition system 5, as shown in FIG. 1, is considered as an exemplary embodiment with several current branches. As in conventional inductive ignition systems, the transistor i is first switched to low resistance by the control signal Si from the motor control unit 1. The magnetic field builds up in the primary coil Li and charges the ignition coil ZSi with energy. If the transistor Tx is switched to high resistance, the current flow in the primary side of the ignition coil Li is interrupted. However, the field continues to drive a current in the primary side and the secondary side, which leads to the voltage supply on the primary side and the secondary side in accordance with the transformation ratio of the ignition coil ZS X. When the ignition voltage is reached, a spark jumps in the spark plug ZKi. The spark current i 1 flows via: ground, Ri, Di, ZSi and ZK lA back to ground.
Die Ionenstrommessung findet beispielhaft in der Ionenstrom- Meßeinrichtung 3 statt. Bei der Vorrichtung mit getrennten Stromzweigen entsteht an Vx bei positiver Stromrichtung nach dem Stromrichtungspfeil ix ein negatives Potential. Dieses Potential wird von der Funkenstrom-Meßeinrichtung 4 vorzugsweise so eingestellt, daß die Grenzen der Spannungsversorgung der Funkenende-Erkennungseinheit 2 nicht überschritten werden. Da die Zenerdiode D; die Spannung über Rx entsprechend limitiert, kann diese Forderung leicht eingehalten werden. Bei negativen Funkenstromen, entgegen der Stromrichtung il r arbeitet das Verfahren entsprechend bezuglich der positiven Spannungsversorgung der Funkenende- Erkennungseinheit 2.The ion current measurement takes place, for example, in the ion current measuring device 3. In the device with separate current branches, a negative potential arises at V x with a positive current direction according to the current direction arrow i x . This potential is preferably set by the spark current measuring device 4 such that the limits of the voltage supply to the spark end detection unit 2 are not exceeded. Since the Zener diode D ; limiting the voltage across R x accordingly, this requirement can easily be met. In the case of negative spark currents, counter to the current direction i lr , the method works accordingly with regard to the positive voltage supply of the spark end detection unit 2.
Wird das Funkenende von der Funkenende-Erkennungseinheit 2 daran erkannt, daß der Spannungspegel Vx von einem Potential nahe der positiven oder negativen Spannungsversorgung zurück gegen Masse geht, wird diese Information (Funkenende) auf der Signalleitung S2 weiter gegeben.If the spark end is recognized by the spark end detection unit 2 by the fact that the voltage level V x goes back to ground from a potential near the positive or negative voltage supply, this information (spark end) is passed on to the signal line S 2 .
Der zweite Stromzweig Masse, Um, Rm, L2, ZKX zurück nach Masse dient zur Messung des Ionenstromes gemessen in Stromrichtung i2.The second current branch mass, U m , R m , L 2 , ZK X back to mass is used to measure the ion current measured in the current direction i 2 .
Mochte man den Aufwand der getrennten Stromzweige nicht haben, dann kann man den Funkenstrom aus dem lonenstromsignal selbst mit einer Vorrichtung mit nur einem Stromzweig ableiten. In Figur 2 ist ein Beispiel für dieses Signal lonenstromsignal Sii dargestellt. Hier ist die Richtung des Funkenstroms (positiv oder negativ) nicht von entscheidender Bedeutung. In Figur 2 ist entsprechend Figur 1 positive Stromrichtung dargestellt. Das Signal Sii wird an Rm abgegriffen. Dies bedeutet, daß in Figur 1 die Funkenstrom- Meßeinrichtung 4 entfallen kann. Di wird direkt an Masse angeschlossen. Siehe Figur 3. Nun wird auf demselben Stromzweig Ionenstrom und Funkenstrom gemessen. Wahrend des Funkens wird die Ionenstrom-Meßeinrichtung 3 durch den Funkenstrom starker ausgesteuert, als dies beiIf one did not want the expense of the separate current branches, then the spark current can be derived from the ion current signal even with a device with only one current branch. FIG. 2 shows an example of this ion current signal Sii. Here the direction of the spark current (positive or negative) is not critical. FIG. 2 shows the positive current direction corresponding to FIG. 1. The signal Sii is tapped at R m . This means that in Figure 1 the spark current measuring device 4 can be omitted. Di is connected directly to ground. See Figure 3. Now ion current and spark current are measured on the same current branch. During the sparking, the ion current measuring device 3 is driven more strongly by the spark current than in the case of
Ionenstromen der Fall ist. Dieser Sachverhalt wird benutzt um die Funkendauer zu messen. Das Signal wird von der Funkenende-Erkennungseinheit 2 mit einem Schwellwert Thi verglichen, fallt das Signal unter den Schwellwert Thi, dann ist der Funken zu Ende.Ion currents is the case. This fact is used to measure the spark duration. The signal is compared by the end of spark detection unit 2 with a threshold Thi, if the signal falls below the threshold Thi, then the spark has ended.
Man muß jedoch gewahrleisten, daß die Signalverlaufe der Ionenstrome immer unter der Erkennungsschwelle Thi bleiben. Dies ist durch entsprechende Wahl der Verstärkung des Funkenstroms bzw. des Ionenstromes i2 zu gewahrleisten. Ein Nachteil dieser Methode ist, daß die Auflosung für das lonenstromsignal etwas zurückgeht, da sich nun das lonenstromsignal und das Signal für den Funkenstrom den maximalen Auswertespannungsbereich teilen müssen. MeßfensterbildungHowever, one must ensure that the signal curves of the ion currents always remain below the detection threshold Thi. This can be ensured by appropriate selection of the amplification of the spark current or the ion current i 2 . A disadvantage of this method is that the resolution for the ion current signal drops somewhat since the ion current signal and the signal for the spark current must now share the maximum evaluation voltage range. Meßfensterbildung
Nach Funkenende wird anhand des Signals S2 der Meßfensteranfang erzeugt. Aufgrund von Schwingungen imAfter the end of the spark, the start of the measuring window is generated on the basis of signal S 2 . Due to vibrations in the
Zundsystem ist es vorteilhaft, eine Verzugszeit abzuwarten, in der sich das Zundsystem beruhigt, so daß die Messung nicht gestört wird. Diese Zeit ist an das verwendete Zundsystem anzupassen. Das Meßfenster wird in Winkel- oder Zeitabhangigkeit bzw. in Abhängigkeit vom Schließ- oder Zundzeitpunkt wieder geschlossen.Ignition system, it is advantageous to wait for a delay in which the ignition system calms down so that the measurement is not disturbed. This time must be adapted to the ignition system used. The measuring window is closed again depending on the angle or time or depending on the closing or ignition time.
Weitere Anwendungen:Other applications:
Die Information über die Funkendauer laßt sich außer zur Meßfensterpositionierung auch noch für weitere Anwendungen vorteilhaft einsetzen:The information about the spark duration can also be used advantageously for other applications in addition to positioning the measuring window:
Beispiel Energieregelung: Die Funkendauer, d.h. die Zeit wahrend der Durchbruchs- und Glimmphase des Zundfunkens, ist maßgeblich für den Entstehungsfortschritt des Flammenkerns und damit für die Verbrennungsqualitat verantwortlich. Zur Gewahrleistung einer sicheren Entflammung ist die Bereitstellung einer Mindest-Funkendauer notwendig. Auf der anderen Seite fuhrt eine zu lange Funkendauer zu einem unnötig hohen Energieverlust sowie zu einer Verringerung der Kerzenstandzeit .Example energy control: the spark duration, i.e. the time during the breakthrough and glowing phase of the spark is largely responsible for the progress of the flame core and thus for the quality of the combustion. To ensure a safe ignition, the provision of a minimum spark duration is necessary. On the other hand, a spark duration that is too long leads to an unnecessarily high loss of energy and a reduction in the candle life.
Mit den vorgestellten Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Funkendauer ist es einfach möglich die (mittlere) Funkendauer durch Variation der Schließwinkeldauer (Energieregelung) auf einen gewünschten Wert einzustellen.With the methods presented for measuring the spark duration, it is easily possible to set the (average) spark duration to a desired value by varying the closing angle duration (energy control).
Beispiel Zundspulendiagnose und Zundaussetzererkennung : Das Vorhandensein einer (Mindest-) Funkendauer gibt unmittelbar Aufschluß darüber, daß die Zundspulenspannung die Funkendurchbruchsspannung überschritten hat und ein Zündfunken abgesetzt wurde. Z.B. bei defekter Zündspule (z.B. Wicklungskurzschluß) erreicht die Sekundarspannung nicht den Funkenspannungsbedarf und es kommt zu keinem Funkenuberschlag. Somit eignet sich der mit dem erfindungsgemaßen Verfahren erfaßte Funkenstrom für eine Zundaussetzererkennung oder eine Diagnose der Zündspule. Example ignition coil diagnosis and misfiring detection: The presence of a (minimum) spark duration provides immediate information that the ignition coil voltage has exceeded the spark breakdown voltage and an ignition spark has been generated. For example, if the ignition coil is defective (eg winding short circuit), the secondary voltage will reach not the spark voltage requirement and there is no sparkover. The spark current detected by the method according to the invention is therefore suitable for misfire detection or diagnosis of the ignition coil.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur zeitlichen Meßfensterpositionierung für die Auswertung von Ionenstromsignalen, die an Brennkraftmaschinen über die Elektroden einer Zündkerze erfaßt werden, bei einem Zundsystem mit Zundubertrager z.B. Wechselstromzundung oder Kondensatorzundanlage oder induktive Transistorzundung oder induktive Spulenzundung oder induktive Spulenzundung mit begrenzter Funkendauer, kombiniert mit einer Meßeinrichtung für Ionenstrom an der masseseitigen Sekundärwicklung, wobei jeder Zündkerze ein Zundubertrager zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Erfassung des Funkenendes und die Öffnung des Meßfensters für das lonenstromsignal in Abhängigkeit von dem Funkenende.1.Procedure for temporal measurement window positioning for the evaluation of ion current signals, which are detected on internal combustion engines via the electrodes of a spark plug, in an ignition system with an ignition transmitter, e.g. Alternating current ignition or capacitor ignition system or inductive transistor ignition or inductive coil ignition or inductive coil ignition with limited spark duration, combined with a measuring device for ion current on the secondary winding on the ground side, with each spark plug being assigned an ignition transmitter, characterized by the detection of the spark end and the opening of the measuring window for the ion current signal in Dependence on the spark end.
2. Zundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Erfassung des Funkenstromes und des Ionenstromes in getrennten2. Ignition system according to claim 1, characterized in that the detection of the spark current and the ion current in separate
Stromzweigen erfolgt.Current branches takes place.
3. Zundsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Erfassung des Funkenstromes und des Ionenstromes im gleichen Stromzweig erfolgt.3. Ignition system according to claim 1, characterized in that the detection of the spark current and the ion current takes place in the same current branch.
4. Zundsystem nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen Ionenstrom und Funkenstrom anhand eines Schwellwertes unterschieden wird.4. Ignition system according to claim 1 and 3, characterized in that a distinction is made between ion current and spark current on the basis of a threshold value.
5. Zundsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß bei Systemen mit alternierendem Funkenstrom das Signal eine Gleichrichtung und eine Tiefpaßfilterung erfahrt, bevor es mit der Funkenendeerkennungsschwelle verglichen wird.5. Ignition system according to one of the preceding claims, characterized in that in systems with alternating spark current the signal undergoes rectification and low pass filtering before being compared to the end of spark detection threshold.
6. Zundsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein Meßfenster für den Ionenstrom erst nach einer applizierbaren und vom Zundsystem abhangigen Verzugszeit bezuglich des erkannten Funkenendes geöffnet wird.6. Ignition system according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring window for the ion current is opened only after an applicable and dependent on the ignition system delay time with respect to the detected spark end.
7. Zundsystem nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß eine Verstarkerstufe nach Funkenende umgeschaltet wird, so daß wieder der volle Signalhub für die Ionenstrommessung zur Verfugung steht.7. Ignition system according to one of the preceding claims, characterized in that an amplifier stage is switched after the end of spark, so that again the full signal swing for ion current measurement is available.
8. Zundsystem nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß anhand der Zeitdauer, die das Signal die8. Ignition system according to one of the preceding claims, characterized in that based on the time the signal
Schwelle für die Funkenstromerkennung überschreitet, auf Fehler im Zundsystem geschlossen wird.Threshold for spark current detection exceeds, it is concluded that there is a fault in the ignition system.
9. Zundsystem nach einem der vorangestellten Ansprüche bei induktiven Zundsystemen, dadurch gekennzeichnet daß die9. ignition system according to one of the preceding claims in inductive ignition systems, characterized in that the
Information der Funkenbrenndauer dazu verwendet wird, die Zundenergie adaptiv dem tatsachlichen Bedarf anzupassen.Information on the spark duration is used to adaptively adapt the ignition energy to the actual need.
10. Zundsystem nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Zündspulen am masseseitigen Ende der10. Ignition system according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of ignition coils at the earth end of the
Sekundärwicklung zusammengeführt werden. Secondary winding are merged.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234252B4 (en) * 2002-07-27 2008-09-25 Robert Bosch Gmbh Method for detecting misfiring
DE102005030481B4 (en) * 2005-06-28 2013-11-07 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Method for igniting a fuel-air mixture
JP4721907B2 (en) * 2006-01-10 2011-07-13 ダイハツ工業株式会社 Air-fuel ratio determination method for internal combustion engine based on ion current
FR2913298B1 (en) * 2007-03-01 2009-04-17 Renault Sas CONTROL OF A PLURALITY OF CANDLE COILS VIA A SINGLE POWER FLOOR
FR2913299B1 (en) * 2007-03-01 2009-04-17 Renault Sas PILOTAGE OF A PLURALITY OF CANDLE COILS VIA A SINGLE POWER STAGE.
FR2913297B1 (en) * 2007-03-01 2014-06-20 Renault Sas OPTIMIZING THE GENERATION OF A RADIO FREQUENCY IGNITION SPARK
FR2919901B1 (en) * 2007-08-08 2010-02-26 Renault Sas RADIOFREQUENCY PLASMA GENERATION DEVICE
JP4431168B2 (en) * 2007-10-30 2010-03-10 三菱電機株式会社 Combustion state detection apparatus and combustion state detection method for internal combustion engine
US8176893B2 (en) * 2008-08-30 2012-05-15 Ford Global Technologies, Llc Engine combustion control using ion sense feedback
JP2010169063A (en) * 2009-01-26 2010-08-05 Mitsubishi Electric Corp Ion current detection device
US7966992B2 (en) * 2009-02-15 2011-06-28 Ford Global Technologies, Llc Combustion control using ion sense feedback and multi-strike spark to manage high dilution and lean AFR
US8490598B2 (en) * 2009-08-20 2013-07-23 Ford Global Technologies, Llc Ignition coil with ionization and digital feedback for an internal combustion engine
AT510034B1 (en) * 2010-08-06 2012-01-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg ZÜNDFUNKENBRENNDAUERBESTIMMUNG
DE102010044766A1 (en) 2010-09-08 2012-03-08 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Method and device for measuring and evaluating different physical quantities
FR2982647B1 (en) * 2011-11-16 2014-01-03 Continental Automotive France DEVICE AND METHOD FOR CONTINUOUS IGNITION
EP2812668B1 (en) * 2012-02-09 2020-06-17 SEM Aktiebolag Engine with misfire detection for vehicles using alternative fuels
DE102012214518B3 (en) 2012-08-15 2014-02-06 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling an ignition system of an internal combustion engine and ignition system
DE102017111917B4 (en) * 2016-06-07 2023-08-24 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Procedure for determining the need for a spark plug change

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3551800A (en) * 1968-06-06 1970-12-29 Ibm Test apparatus for analyzing the performance characteristics of internal combustion engine ignition systems
US4380989A (en) * 1979-11-27 1983-04-26 Nippondenso Co., Ltd. Ignition system for internal combustion engine
SE442345B (en) 1984-12-19 1985-12-16 Saab Scania Ab PROCEDURE FOR DETECTING IONIZATION CURRENT IN A TURN CIRCUIT INCLUDING IN A COMBUSTION ENGINE IGNITION ARM AND ARRANGEMENTS FOR DETECTING IONIZATION CURRENT IN A COMBUSTION ENGINE TENDING SYSTEM
DE4409749A1 (en) * 1994-03-22 1995-09-28 Bayerische Motoren Werke Ag Method for detecting knocking combustion in an internal combustion engine with a high-voltage transistor coil ignition device
JP3477923B2 (en) * 1995-06-29 2003-12-10 三菱電機株式会社 Combustion state detector for internal combustion engine
DE19524539C1 (en) * 1995-07-05 1996-11-28 Telefunken Microelectron Circuit arrangement for ion current measurement in the combustion chamber of an internal combustion engine
DE19524541C1 (en) * 1995-07-05 1996-12-05 Telefunken Microelectron Circuit arrangement for ion current measurement in the combustion chamber of an internal combustion engine
DE19614388C1 (en) * 1996-04-12 1997-07-03 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Evaluation of quality of mixture of fuel and air in combustion engine
JPH09317619A (en) * 1996-05-28 1997-12-09 Toyota Motor Corp Misfire detection device for internal combustion engine
EP0847495B1 (en) * 1996-06-20 2001-10-04 Mecel AB Method for ignition control in combustion engines
JP3026427B2 (en) * 1996-09-03 2000-03-27 トヨタ自動車株式会社 Knock detection device for internal combustion engine
SE507393C2 (en) * 1996-11-18 1998-05-25 Mecel Ab Arrangement and method of communication between ignition module and control unit in an internal combustion engine ignition system
DE19649278A1 (en) * 1996-11-28 1998-06-04 Bosch Gmbh Robert Ignition device with ion current measuring device
JP3182358B2 (en) * 1996-12-18 2001-07-03 ダイハツ工業株式会社 Measurement method of combustion time in internal combustion engine
DE19700179C2 (en) * 1997-01-04 1999-12-30 Bosch Gmbh Robert Ignition system for an internal combustion engine
JP3330838B2 (en) * 1997-02-18 2002-09-30 三菱電機株式会社 Device for detecting combustion state of internal combustion engine
JP3676899B2 (en) * 1997-03-11 2005-07-27 三菱電機株式会社 Ion current detector for internal combustion engine
DE19720535C2 (en) * 1997-05-16 2002-11-21 Conti Temic Microelectronic Method for detecting knocking combustion in an internal combustion engine with an AC ignition system
WO1999031384A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-24 Temic Telefunken Microelectronic Gmbh Method for measuring ionic current in internal combustion engines and device for measuring ionic current
FR2772434B1 (en) * 1997-12-12 2000-02-18 Renault IONIZATION SENSOR IN AN IGNITION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US6186129B1 (en) * 1999-08-02 2001-02-13 Delphi Technologies, Inc. Ion sense biasing circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0134972A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19953710B4 (en) 2010-06-17
DE19953710A1 (en) 2001-05-10
CN1387609A (en) 2002-12-25
WO2001034972A1 (en) 2001-05-17
CZ20021602A3 (en) 2002-11-13
US6813933B1 (en) 2004-11-09
JP2003514192A (en) 2003-04-15
CN1246582C (en) 2006-03-22

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