WO2005068829A1 - Vorrichtung und verfahren zum zünden eines luft-kraftstoff-gemischs mittels eines hochfrequenz-resonators - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum zünden eines luft-kraftstoff-gemischs mittels eines hochfrequenz-resonators Download PDF

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    • G01L13/06Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using electric or magnetic pressure-sensitive elements

Definitions

  • the invention relates to a device for igniting an air-fuel mixture by means of a high-frequency resonator and the detection and evaluation of further physical variables in the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • Seen in isolation it is also known, for example from DE 197 05 260 AI or DE 43 42 505 Cl, that for measuring physical properties of solid substances, in particular the density, these substances are fed to an RF resonator and then the high-frequency signal changes are evaluated become. The resonance shift or a change in the dielectric constant caused thereby is then further processed.
  • Previous concepts for absolute pressure measurement or for differential pressure measurement in gases generally evaluate the effect of force from the pressure to be measured on a surface and, using a suitable measuring principle, the resulting change in an electrical signal.
  • Four groups of measuring principles are generally used for this purpose, namely: spring-elastic pressure measuring devices, such as bellows, capsule springs or flat spring pressure gauges; Liquid manometers, such as U-Ror or ring tube manometers; Pressure transducers based on the inductive, capacitive, piezoresistive or strain gauge principle and direct electrical pressure transducers such as pressure-sensitive transistors, diodes, quartz crystals or pressure sensors based on the principle of surface acoustic waves (SAW). Due to their mechanical stresses, in particular due to changing stresses in the material, caused by temperature, thermal shock, and the pressure change itself, these electromechanical measuring principles exhibit relatively high wear and therefore do not have adequate long-term stability.
  • SAW surface acoustic waves
  • the pressure sensor and the associated measuring circuit associated with it should also be arranged in close proximity to one another. It follows that at least part of the measuring circuit is arranged directly on the sensor, for example by integrating a membrane, a strain gauge and the measuring circuit in a housing. This severely limits the design options of such a measuring device, which are required for use. Due to the proximity of the sensor and measuring circuit, the maximum operating temperature of measuring devices constructed in this way is limited to approximately 350 ° C.
  • the invention relates to a device for igniting an air-fuel mixture in an internal combustion engine by means of a high-frequency resonator.
  • Such an ignition device is advantageously combined according to the invention with a measurement of physical properties of the air / fuel mixture, in particular of the pressure.
  • a coaxial waveguide structure as a high-frequency resonator, into which a high-frequency electrical energy can be coupled and which with a End protrudes into the respective combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine.
  • a microwave plasma is generated by a high voltage potential and the one end of the coaxial waveguide structure is designed as an ignition pin so that when a voltage potential is present, a free-standing plasma is generated in the air / fuel mixture by a field structure projecting into the combustion chamber.
  • the high-frequency resonator is advantageously preceded by an electrical circuit arrangement with which the high-frequency AC voltage can be generated and with which a change in permittivity caused by the air-fuel mixture in the high-frequency resonator can be evaluated for pressure measurement.
  • the high-frequency resonator according to the invention preferably represents a line-bound resonator, in particular a coaxial line, in which the line leads through the medium to be examined.
  • the inner conductor of the coaxial line can advantageously be held on the device by a preferably star-shaped gas-permeable centering.
  • the coaxial line resonator is thus designed such that the gases present in the combustion chamber can penetrate into the interior of the resonator as the space between the inner and outer conductors.
  • the elements of the device according to the invention described above can then be connected in a simple manner to an electronic circuit arrangement which in this case carries out the generation, the HF power required to ignite the air-fuel mixture and also the measurement of the pressure or the pressure fluctuation due to the changing permittivity of the gases entering the resonator.
  • the electronic circuit arrangement has, for example, an oscillator device and a measuring device connected to the high-frequency resonator and / or the oscillator device. Depending on the change in permittivity of the high-frequency resonator, the measuring device then generates an output signal which can be further processed for the internal combustion engine via a suitable interface in a higher-level control unit.
  • a suitable measuring method for evaluating the signals recorded with the previously described evaluates the change in permittivity of the arrangement forming the high-frequency resonator resulting from a pressure change by determining the high-frequency properties.
  • a change in the resonance frequency, a change in the reflected voltage in terms of magnitude and phase, a change in the transmitted voltage in terms of magnitude and phase, the electrical transit time of the signals or influences on electrical noise signals can be advantageously evaluated here.
  • the evaluation other variables influencing the measurement result, in particular the temperature, and mechanical or electrical changes in the high-frequency resonator are recorded and used to compensate for the measurement result.
  • the injection quantity can also be recorded and used for the evaluation.
  • the electronic circuit arrangement can be connected to the engine control unit which is present in a motor vehicle in order to optimally set the ignition parameters of the internal combustion engine with the aid of the information obtained about the pressure conditions.
  • the invention thus combines the advantages of high-frequency ignition with a pressure measurement by changing the permittivity of the internal combustion engine, so that in summary overall advantages result from the fact that a reduction in space consumption and costs in the cylinder head can be achieved by a combined use of an element as a spark plug and pressure sensor.
  • the circuit complexity can be minimized compared to separate ignition and pressure measurement systems.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a high-frequency resonator for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber and for pressure measurement
  • Figure 2 is a detailed view of a star-shaped centering of the inner conductor of a coaxial line as a high-frequency resonator.
  • FIG. 1 schematically shows a high-frequency resonator 1 which is suitable for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine, not shown here, and also for measuring the pressure in the space 3 between the outer conductor 4 according to arrow 2 and the inner conductor 5 of the high-frequency resonator 1 can be used by a gas flowing centering 6 flowing mixture.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a star-shaped gas-permeable centering 6 is shown in plan view in FIG.
  • the high-frequency resonator 1 according to FIG. 1 is connected to an electronic circuit arrangement 7 which, for example, internally has an oscillator device and one with which. High-frequency resonator and / or the measuring device connected to the oscillator device.
  • the high-frequency electrical energy is generated with the oscillator device and is coupled into the high-frequency resonator 1, so that it is possible to ignite the air-fuel mixture at the end which projects into the respective combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine.
  • the measuring device in the electronic circuit arrangement 7 then generates an output signal as a function of the change in permittivity of the high-frequency resonator 1 caused by the inflow of air-fuel mixture a higher-level control unit 8 for the internal combustion engine can be further processed.
  • a change in the resonance frequency of the high-frequency resonator 1 a change in the reflected voltage in terms of amount and phase, a change in the transmitted voltage in terms of amount and phase, the electrical transit time of the signals or influences on electrical noise signals can be evaluated.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Zünden eines Luft-­Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor mittels eines Hochfrequenz-Resonators (1) vorgeschlagen, bei der eine koaxiale Wellenleiterstruktur als Hochfrequenz­Resonator (1) vorhanden ist. Am in den Brennraum hinein­ragenden Ende ist durch ein hohes Spannungspotential ein Mikrowellenplasma zur Zündung erzeugbar und dem Hochfre­quenz-Resonator (1) ist eine elektrische Schaltungsanord­nung (7) vorgeschaltet, mit der die hochfrequente Wech­selspannung erzeugbar ist und mit der eine durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch bewirkte Permittivitätsänderung im Hochfrequenz-Resonator (1), vorzugsweise zur Druckmes­sung, auswertbar ist.

Description

Vorrichtuncr und Verfahren zum Zünden eines Luft- Kraftstoff-Gemischs mittels eines Hochfrequenz-Resonators
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs mittels eines Hochfrequenz- Resonators und die Erfassung und Auswertung weiterer physikalischer Größen im Brennraum eines Verbrennungsmotors.
Es ist beispielsweise aus der DE 198 52 652 AI bekannt, dass bei einer Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug die Zündung eines Luft- Kraftstoff-Gemischs unter Verwendung eines koaxialen Leitungsresonators vorgenommen wird. Hierbei wird die Zündspule durch eine genügend starke Mikrowellenquelle, z.B. eine Kombination aus einem Hochfrequenzgenerator und einem Verstärker, ersetzt. Mit einem geometrisch optimierten koaxialen Leitungsresonator stellt sich dann die für die Zündung erforderliche Feldstärke am offenen Ende des kerzenähnlichen Leitungsresonators ein und zwischen den Elektroden der Kerze bildet sich mit dem Spannungsüberschlag eine zündfähige Plasmastrecke heraus . Eine solche weitergebildete Vorrichtung ist außerdem in der nicht vorveröffentlichten DE 102 39 410.5 beschrieben, bei der durch eine in den Brennraum hineinragende Feldstruktur ein freistehendes Plasma im Luft-Kraftstoff- Gemisch zwischen dem aus der Wellenleiterstruktur einen vorgegebenen Betrag herausragenden Innenleiter und dem Außenleiter der Wellenleiterstruktur erzeugbar ist.
Für sich gesehen ist darüber hinaus beispielsweise aus der DE 197 05 260 AI oder der DE 43 42 505 Cl bekannt, dass zur Messung von physikalischen Eigenschaften fester Stoffe, insbesondere der Dichte, diese Stoffe einem HF- Resonator zugeführt werden und dann die hochfrequenten Signaländerungen ausgewertet werden. Hierbei wird dann die Resonanzverschiebung beziehungsweise eine dadurch bewirkte Veränderung der Dielektrizitätskonstante weiterverarbeitet .
Bisherige Konzepte zur absoluten Druckmessung oder zur Differenzdruckmessung in Gasen, zum Beispiel im Brennraum eines Verbrennungsmotors, werten in der Regel die Krafteinwirkung durch den zu messenden Druck auf einer Oberfläche und mit einem geeigneten Messprinzip die daraus resultierenden Veränderung eines elektrischen Signals aus. Hierzu werden in der Regel vier Gruppen von Messprinzipien angewendet, nämlich: federelastische Druckmessgeräte, wie Federbalg-, Kapselfeder oder Plattfedermanometer; Flüssigkeitsmanometer, wie U-Ror- oder Ringrohr-Manometer; Druckmessumformer nach dem induktiven, kapazitiven, piezoresisitiven oder Dehnungsmessstreifen- prinzip und unmittelbare elektrische Druckmessumformer, wie druckempfindliche Transistoren, Dioden, Schwingquarze oder Drucksensoren nach dem Prinzip der akustischen Oberflächenwellen (SAW) . Diese elektromechanischen Messprinzipien weisen aufgrund ihrer mechanischen Beanspruchungen, insbesondere durch wechselnde Spannungen im Werkstoff, verursacht durch Temperatur, Thermoschock, und die Druckänderung selbst einen relativ hohen Verschleiß auf und besitzen daher keine ausreichende Langzeitstabilität.
Ferner ist zu beachten, dass wegen der kleinen Signalpegel und kleiner Signal/Rausch-Verhältnisse der Drucksensor und die damit verbundene, zugehörige Messschaltung darüber hinaus in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sein sollten. Daraus folgt, dass zumindest ein Teil der Messschaltung direkt am Sensor angeordnet ist, wie beispielsweise durch die Integration einer Membran, eines Dehnungs-Messstrei ens und der Messschaltung in einem Gehäuse. Hierdurch sind die einsatzerforderlichen Gestaltungsmöglichkeiten einer solchen Messvorrichtung stark eingeschränkt. Durch die räumliche Nähe von Sensor und Messschaltung ist die Einsatzhöchsttemperatur derartig aufgebauter Messvorrichtungen auf etwa 350°C begrenzt.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor mittels eines Hochfrequenz-Resonators . In vorteilhafter Weise ist erfindungsgemäß eine solche Zündvorrichtung mit einer Messung von physikalischen Eigenschaften des Luft- Kraftstoff-Gemischs, insbesondere des Drucks, kombiniert.
Hierzu ist eine koaxiale Wellenleiterstruktur als Hochfrequenz-Resonator vorhanden, in die eine hochfrequente elektrische Energie einkoppelbar ist und die mit einem Ende in den jeweiligen Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors hineinragt. An diesem Ende wird durch ein hohes Spannungspotential ein Mikrowellenplasma erzeugt und das eine Ende der koaxialen Wellenleiterstruktur ist als Zündstift so ausgebildet, dass bei einem anstehenden Spannungspotential durch eine in den Brennraum hineinragende Feldstruktur ein freistehendes Plasma im Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt wird. Dem Hochfrequenz- Resonator ist in vorteilhafter Weise eine elektrische Schaltungsanordnung vorgeschaltet, mit der die hochfrequente Wechselspannung erzeugbar ist und mit der eine durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch bewirkte Permittivitatsanderung im Hochfrequenz-Resonator zur Druckmessung auswertbar ist.
Somit ist es mit der Erfindung möglich, dass mit einem einzigen Bauelement die Zündung eines Luft-Kraftstoff- Gemischs im Brennraum eines Verbrennungsmotors und die Bestimmung des Drucks bzw. die Bestimmung von Druckschwankungen in diesem Brennraum durchgeführt wird.
Bevorzugt stellt der erfindungsgemäße Hochfrequenz- Resonator einen leitungsgebundenen Resonator dar, insbesondere eine Koaxialleitung, bei dem die Leitung durch das zu untersuchende Medium führt. Der Innenleiter der Koaxialleitung kann dabei in vorteilhafter Weise durch eine vorzugsweise sternförmige gasdurchlässige Zentrierung an der Vorrichtung gehalten sein. Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform ist der koaxiale Leitungsresonator damit konstruktiv so gestaltet, dass die im Brennraum vorhandenen Gase in das Resonatorinnere als dem Raum zwischen Innen- und Außenleiter eindringen können. Die zuvor beschriebenen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dann auf einfache Weise mit einer e- lektronischen Scha.lt ngsanordnung verbunden sein, die dabei die Erzeugung-, der zum Zünden des Luft-Kraftstoff- Gemischs notwendige HF-Leistung durchführt und weiterhin die Messung des Drucks bzw. der Druckschwankung aufgrund der sich ändernden Permittivität der in den Resonator eindringenden Gase ermöglicht.
Die elektronische Schaltungsanordnung weist dazu beispielsweise eine Oszillatorvorrichtung und eine mit dem Hochfrequenz-Resonator und/oder der Oszillatorvorrichtung verbundene Messe±nrichtung auf. Die Messeinrichtung erzeugt dann in Abriängigkeit von der Permittivitatsanderung des Hochfrequenz—Resonators ein Ausgangssignal, das über eine geeignete Schnittstelle in einem übergeordneten Steuergerät für «den Verbrennungsmotor weiterverarbeitbar ist.
Ein geeignetes Messverfahren zur Auswertung der mit der zuvor beschriebenen erfassten Signale wertet die sich durch eine Druckänderung ergebende Permittivitatsanderung der den Hochfrequenz-Resonator bildenden Anordnung durch Ermittlung der Hochfrequenzeigenschaften aus . Insbesondere eine Änderung der Resonanzfrequenz, eine Änderung der reflektierten Spannung nach Betrag und Phase, eine Änderung der übertragenen Spannung nach Betrag und Phase, die elektrische Laufzeit der Signale oder Einflüsse auf e- lektrische Rauschsignale können hier in vorteilhafter Weise ausgewertet werden.
Während der Auswertung können dann auch weitere das Messergebnis beeinflussende Größen, insbesondere die Temperatur, und sich hieraus ergebende mechanische oder elektri- sche Veränderungen des Hochfrequenz-Resonators, erfasst und zur Kompensation des Messergebnisses herangezogen werden. Außerdem kann auch noch die Einspritzmenge erfasst und für die Auswertung herangezogen werden.
In besonders vorteilhafter Weise kann die elektronische Schaltungsanordnung mit dem in einem Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Motorsteuergerät verbunden werden, um mit Hilfe der gewonnenen Informationen über die Druckverhältnisse die Zündparameter des Verbrennungsmotors optimal einzustellen. Die Erfindung vereint damit die Vorteile einer HochfrequenzZündung mit einer Druckmessung durch Permittivitatsanderung am Verbrennungsmotor, so dass sich zusammenfassend Gesamtvorteile dadurch ergeben, dass eine Verringerung des Platzverbrauchs und der Kosten im Zylinderkopf durch eine kombinierte Nutzung eines Elements als Zündkerze und Drucksensor erreichbar ist.
Bei einer geeigneten Auslegung der elektronischen Schaltungsanordnung, z.B. eine Oszillatorschaltung mit dem Resonator als frequenzbestimmendes Glied, kann eine Minimierung des Schaltungsaufwands, im Vergleich zu getrennten Zündungs- und DruckmessSystemen, erreicht werden.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Hochfrequenz- Resonators zur Zündung eines Luft-Kraftstoff- Gemischs in einem Brennraum und zur Druckmessung und Figur 2 eine Detailansicht einer sternförmigen Zentrierung des Innenleiters einer koaxialen Leitung als Hochfrequenz-Resonator.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei einem Prinzipschaltbild nach Figur 1 ist schematisch ein Hochfrequenz-Resonator 1 gezeigt, der zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Brennraum eines hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors geeignet ist und ebenfalls zur Druckmessung des gemäß Pfeil 2 in den Raum 3 zwischen dem Außenleiter 4 und dem Innenleiter 5 des Hochfrequenz-Resonators 1 durch eine gasdurchlässige Zentrierung 6 hineinströmenden Gemischs heranziehbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer sternförmigen gasdurchlässige Zentrierung 6 ist in Figur 2 in der Draufsicht gezeigt.
Der Hochfrequenz-Resonators 1 nach der Figur 1 ist mit einer elektronischen Schaltungsanordnung 7 verbunden, die beispielsweise intern eine Oszillatorvorrichtung und eine mit dem. Hochfrequenz-Resonator und/oder der Oszillatorvorrichtung verbundenen Messeinrichtung aufweist. Mit der Oszillatorvorrichtung wird die hochfrequente elektrische Energie erzeugt und in den Hochfrequenz-Resonator 1 eingekoppelt, so dass eine Zündung des Luft-Kraftstoff- Gemischs an dem Ende möglich ist, das in den jeweiligen Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors hineinragt. Die Messeinrichtung in der elektronischen Schaltungsanordnung 7 erzeugt dann in Abhängigkeit von der durch das eingeströmte Luft-Kraftstoff-Gemischs bewirkten Permittivitatsanderung des Hochfrequenz-Resonators 1 ein Ausgangssignal, das über eine geeignete Schnittstelle in einem übergeordneten Steuergerät 8 für den Verbrennungsmotor weiterverarbeitbar ist.
Es können beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 auch weitere das Messergebnis beeinflussende Größen, insbesondere die Temperatur nach Baustein 9, und weitere ev. sich hieraus ergebende mechanische oder elektrische Veränderungen des Hochfrequenz-Resonators nach Baustein 10, erfasst und zur Kompensation des Messergebnisses herangezogen werden. Unter Umständen kann auch noch die Einspritzmenge des Luft-Kraftstoff-Gemischs erfasst und für die Auswertung herangezogen werden.
In der elektronischen Schaltungsanordnung 7 können insbesondere eine Änderung der Resonanzfrequenz des Hochfrequenz-Resonators 1, eine Änderung der reflektierten Spannung nach Betrag und Phase, eine Änderung der übertragenen Spannung nach Betrag und Phase, die elektrische Laufzeit der Signale oder Einflüsse auf elektrische Rauschsignale ausgewertet werden.
Beim koaxialen Leitungsresonator 1 nach der Figur 1 verursacht hier die Änderung der relativen Permittivität εr eine Änderung der Leitungskapazität C nach der Beziehung
Figure imgf000010_0001
mit b als Durchmesser des Innenleiters 5 und a als Durchmesser des Außenleiters 4.
Hierdurch ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Hochfrequenzleitung des Hochfrequenz-Resonators 1. Durch die Verwendung der Hochfrequenzleitung als kurzge- schlossener oder offener Resonator ergibt sich eine Änderung der Resonanzfrequenz fr, so dass für eine Hochfrequenzleitung mit der Länge 1 folgendes gilt:
Figure imgf000011_0001

Claims

Patentansprüche
1 Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor mittels eines Hochfrequenz- Resonators (1) , bei der
- eine koaxialen Wellenleiterstruktur als Hochfrequenz- Resonator (1) vorhanden ist, in die eine hochfrequente elektrische Energie einkoppelbar ist und die mit einem Ende in den jeweiligen Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors hineinragt, wobei an diesem Ende durch ein hohes Spannungspotential ein Mikrowellenplasma erzeugbar ist und das eine Ende der koaxialen Wellenleiterstruktur als Zündstift so ausgebildet ist, dass bei einem anstehenden Spannungspotential durch eine in den Brennraum hineinragende Feldstruktur ein freistehendes Plasma im Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugbar ist und bei der
- dem Hoch requenz-Resonator (1) eine elektrische Schaltungsanordnung (7) vorgeschaltet ist, mit der die hochfrequente Wechselspannung erzeugbar ist und mit der eine durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch bewirkte Permittivitatsanderung im Hochfrequenz-Resonator (1) auswertbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hochfrequenz-Resonator (1) einen leitungsgebundenen Resonator darstellt, wobei die Leitung durch das zu untersuchende Medium führt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- der leitungsgebundene Resonator (1) durch eine Koaxialleitung (4,5) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Innenleiter (5) der Koaxialleitung (4,5) durch eine gasdurchlässige (6) Zentrierung an der Vorrichtung gehalten ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die gasdurchlässige Zentrierung (6) sternförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die elektronische Schaltungsanordnung (7) eine Oszillatorvorrichtung und eine mit dem Hochfrequenz- Resonator (1) und/oder der Oszillatorvorrichtung verbundenen Messeinrichtung aufweist und dass
- die Messeinrichtung in Abhängigkeit von der Permittivitatsanderung des Hochfrequenz-Resonators (1) ein Ausgangssignal erzeugt, das über eine geeignete Schnittstelle in einem übergeordneten Steuergerät (8) für den Verbrennungsmotor weiterverarbeitbar ist.
7. Messverfahren zur Auswertung der mit der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erfassten Signal, dadurch gekennzeichnet, dass
- die sich durch eine Druckänderung ergebende Permittivitatsanderung der den Hochfrequenz-Resonator (1) bildenden Anordnung durch Ermittlung der Hochfrequenzeigenschaften ausgewertet wird, wobei insbesondere eine Änderung der Resonanzfrequenz, eine Änderung der reflektierten Spannung nach Betrag und Phase, eine Änderung der übertragenen Spannung nach Betrag und Phase, die elektrische Laufzeit der Signale oder Einflüsse auf elektrische Rauschsignale ausgewertet werden.
8. Messverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Auswertung weitere das Messergebnis beeinflussende Größen, insbesondere die Temperatur (9), und weitere Größen (10) am Hochfrequenz-Resonator (1) , erfasst und zur Kompensation des Messergebnisses herangezogen werden.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102944751A (zh) * 2012-11-12 2013-02-27 中国传媒大学 基于混波室的介电常数测量方法
DE102017106064A1 (de) 2017-03-21 2017-06-08 FEV Europe GmbH Dieselmotor und Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150114A1 (de) * 1981-12-18 1983-06-30 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg "einrichtung zur exakten ermittlung des zuendzeitpunkts einer brennkraftmaschine"
US5361737A (en) * 1992-09-30 1994-11-08 West Virginia University Radio frequency coaxial cavity resonator as an ignition source and associated method
DE19614288C1 (de) * 1996-04-11 1997-08-07 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine und zur Wechselstromzündung der Brennkraftmaschine
DE19817083C1 (de) * 1998-04-17 1999-07-01 Daimler Chrysler Ag Sensoranordnung zur Erfassung des Verbrennungsvorganges in einer Brennkraftmaschine
DE19852652A1 (de) * 1998-11-16 2000-05-18 Bosch Gmbh Robert Zündvorrichtung für Hochfrequenz-Zündung
DE10128869A1 (de) * 2000-06-21 2002-01-03 Volkswagen Ag Sensor zur Erfassung eines Verbrennungsparameters
DE10239410A1 (de) * 2002-08-28 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150114A1 (de) * 1981-12-18 1983-06-30 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg "einrichtung zur exakten ermittlung des zuendzeitpunkts einer brennkraftmaschine"
US5361737A (en) * 1992-09-30 1994-11-08 West Virginia University Radio frequency coaxial cavity resonator as an ignition source and associated method
DE19614288C1 (de) * 1996-04-11 1997-08-07 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine und zur Wechselstromzündung der Brennkraftmaschine
DE19817083C1 (de) * 1998-04-17 1999-07-01 Daimler Chrysler Ag Sensoranordnung zur Erfassung des Verbrennungsvorganges in einer Brennkraftmaschine
DE19852652A1 (de) * 1998-11-16 2000-05-18 Bosch Gmbh Robert Zündvorrichtung für Hochfrequenz-Zündung
DE10128869A1 (de) * 2000-06-21 2002-01-03 Volkswagen Ag Sensor zur Erfassung eines Verbrennungsparameters
DE10239410A1 (de) * 2002-08-28 2004-03-18 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
STILES R ET AL: "INVESTIGATION OF A RADIO FREQUENCY PLASMA IGNITOR FOR POSSIBLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE USE", SAE TECHNICAL PAPER SERIES, SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS, WARRENDALE, PA, US, vol. 970071, 1997, pages 1 - 6, XP008026009, ISSN: 0148-7191 *

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