DE19648969A1 - Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem Verbrennungsmotor - Google Patents
Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem VerbrennungsmotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbrennungszustands-Detektorgerät
zum Detektieren des Verbrennungszustands in
einem Verbrennungsmotor durch Detektieren der Veränderung
eines Ionenstroms, der während der Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches
innerhalb des Motors erzeugt wird.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verbrennungszustands-Detektorgerät für einen
Verbrennungsmotor, derart, daß das Gerät die Erfassung eines
Ionenstrom-Detektorsignals mit hoher Zuverlässigkeit durch
Aufheben einer Fehlerstromkomponente ermöglicht, die mit
hoher Wahrscheinlichkeit dem Ionenstrom überlagert ist, und
zwar aufgrund einer Verschmutzung oder einer Abnützung einer
Zündkerze.
Allgemein wird bei dem Verbrennungsmotor ein Luft-Kraftstoffgemisch
in eine Verbrennungskammer eingeführt, die
bei jedem der Motorzylinder definiert ist, damit es
nachfolgend aufgrund eines Kompressionshubs eines sich
innerhalb des Zylinders hin- und herbewegenden Kolbens
komprimiert wird, worauf anschließend das Zuführen einer
Hochspannung zu einer in den Zylinder montierten Zündkerze
folgt, um hierdurch einen Funken zwischen den Elektroden der
Zündkerze zu erzeugen. Somit wird das komprimierte Luft-Kraftstoffgemisch
aktiviert oder gezündet. Die sich aufgrund
der Verbrennung ergebende Explosionsenergie wird anschließend
in eine Bewegung des Kolbens in einer umgekehrt zur Richtung
des Kompressionshubs verlaufenden Richtung umgesetzt, und
diese Bewegung wird in ein über eine Kurbelwelle des
Verbrennungsmotor ausgegebenes Drehmoment umgesetzt.
Tritt die Verbrennung des komprimierten Luft-Kraftstoffgemisches
innerhalb des Motorzylinders auf, so
werden in der Verbrennungskammer vorliegende Moleküle
ionisiert. Demnach wird durch Anlegen einer Vorspannung an
eine Ionenstrom-Detektorelektrode, die in der
Verbrennungskammer montiert ist, die Bewegung einer
elektrische Ladungen tragenden Ionenmenge unter Einwirkung
der Vorspannung bewirkt, was zum Fließen eines Ionenstroms
führt. In diesem Fall verändert sich die Stärke des
Ionenstroms mit großer Empfindlichkeit in Abhängigkeit von
dem Verbrennungszustand innerhalb der Verbrennungskammer.
Dies wiederum bedeutet, daß sich der Verbrennungszustand
innerhalb des Motorzylinders unter genauer Abgrenzung dadurch
bestimmen läßt, daß die Veränderung des Ionenstroms erfaßt
wird.
Aus dem Stand der Technik ist ein Ionenstromgerät bekannt,
bei dem die Elektroden der Zündkerzen als Elektroden zum
Detektieren des Ionenstroms eingesetzt werden, und dieses ist
beispielsweise in der japanischen, nichtgeprüften
Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 104978/1990 (JP-A-2-
104978) beschrieben. Jedoch ist dieses bekannte Gerät zum
Detektieren einer nicht zufriedenstellenden oder
unvollständigen Verbrennung (beispielsweise einem
Fehlzündungsereignis) entworfen, und zwar auf Basis der
Intensität des unmittelbar nach der Zündung erfaßten
Ionenstroms.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung
erfolgt zunächst eine Beschreibung des technischen
Hintergrunds in einem bestimmten Detaillierungsgrad. Die Fig.
5 zeigt ein Blockschaltbild für die allgemeine Darstellung
eines Aufbaus eines üblichen Verbrennungszustands-Detektorgeräts
für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor, bei
dem eine Hochspannung mit Hilfe eines Verteilers jeweils an
die Zündkerzen der einzelnen Motorzylinder verteilt und
zugeführt wird. Ferner zeigt die Fig. 6 ein
Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs des in Fig. 5
gezeigten Geräts in der Annahme, daß ein Fehlerstrom iL
gleichzeitig mit einem Ionenstrom i erzeugt wird, und zwar
aufgrund einer Verschmutzung der Zündkerzen 8a-8d oder aus
einem beliebigen anderen Grund.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist im Zusammmenhang mit einer (nicht
gezeigten) Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (der
ebenfalls nicht gezeigt ist und weiterhin im folgenden
einfach als "Motor" bezeichnet wird), ein Kurbelwinkelsensor
I vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß er ein
Kurbelwinkelsignal SGT mit einer Zahl von Impulsen ausgibt,
die mit einer in Abhängigkeit von der Drehzahl oder -
geschwindigkeit (rpm, U/min) des Motors erzeugt wird.
Die vorderen Flanken der Impulse in dem Kurbelwinkelsignal
SGT kennzeichnen Winkel-Referenzpositionen der einzelnen
Motorzylinder jeweils im Hinblick auf die Kurbelwinkel. Das
Kurbelwinkelsignal SGT wird einer elektronischen
Steuereinheit 2 zugeführt, die durch einen Mikrocomputer
realisiert sein kann, und es wird zum Ausführen zahlreicher
Steuerungsschritte und hierfür vorgesehener
Rechenbetriebsschritte eingesetzt.
Die elektronische Steuereinheit 2 ist so entworfen, daß sie
die Motorbetriebs-Informationssignale von zahlreichen (nicht
gezeigten) Sensoren abruft, wechselweise zusammen mit dem von
dem Kurbelwinkelsensor ausgegebenen Kurbelwinkelsignal SGT,
und sie führt zahlreiche arithmetische Betriebsschritte auf
der Basis dieser Eingangsdaten durch, damit hierdurch
Treibersignale für eine Vielzahl von Stellgliedern und
Einrichtungen einschließlich einer Zündspule 4 erzeugt
werden.
Ein Treibersignal P für die Zündspule 4 wird einer Basis
eines Leistungstransistors TR zugeführt, der mit einer
Primärwicklung 4a der Zündspule 4 verbunden ist, damit der
Leistungstransistor TR an/abgeschaltet wird. Insbesondere
wird der Leistungstransistor TR in Ansprechen auf das
Treibersignal P abgeschaltet, wodurch ein Primärstrom i1
unterbrochen wird. Bei Unterbrechung des Primärstroms i1
steigt eine parallel an der Primärwicklung 4a auftretende
Primärspannung B1 stark an, wodurch eine zusätzlich
angehobene Sekundärspannung V2 in einer Sekundärwicklung 4b
der Zündspule 4 induziert wird, und hieran parallel tritt
eine Spannung mit hohem Niveau (üblicherweise in der
Größenordnung einiger zehn Kilovolt) auf. Entweder die
Primär- oder die Sekundärwicklung der Zündspule 4 ist mit
einer Stromversorgungsquelle wie einer Onboard-Batterie
verbunden.
Der Verteiler 7 ist mit einem Ausgangsanschluß der
Sekundärwicklung 4b verbunden, und er wird zum Verteilen und
Zuführen der Sekundärspannung V2 nacheinander zu den
Zündkerzen 8a, . . ., 8d eingesetzt, die jeweils bei den
Motorzylindern montiert sind, und zwar synchron mit der
Drehung des Motors, wodurch jeweils Funkenentladungen
innerhalb der in den Motorzylindern festgelegten
Verbrennungskammern auftreten, und die Verbrennung des in den
Verbrennungskammern eingeschlossenen Luft-Kraftstoffgemisches
eingeleitet wird.
Mit dem anderen Ende der Primärwicklung 4a der Zündspule 4
und an Masse ist eine Reihenschaltung angeschlossen, die aus
einer Gleichrichterdiode D1 besteht, sowie einem
Strombegrenzungswiderstand R, einer Kapazität 9, die parallel
zu einer Zenerdiode DZ anliegt, und einer Gleichrichterdiode
D2. Die obenerwähnte Reihenschaltung bildet einen Pfad, der
das Fließen eines Ladestroms zu einer
Vorspannungsstromversorgung ermöglicht, die zum Zuführen
einer Vorspannung für die Detektion eines Ionenstroms dient,
wie nachfolgend beschrieben wird.
Eine Kapazität 9 ist parallel zu einer Zenerdiode DZ
angeschlossen, die eine Spannungsbegrenzungsfunktion
wahrnimmt. Die Kapazität 9 wird auf einen Spannungspegel
entsprechend der umgekehrten Durchbruchsspannung der
Zenerdiode DZ (d. h., die Vorspannung VBi in der Größenordnung
mehrerer Hundert Volt) aufgeladen, und zwar durch einen
Ladestrom, der zu der Kapazität 9 unter der Primärspannung V1
fließt, und sie dient somit als Vorspannungsstromversorgung
zum Zuführen der Vorspannung zum Detektieren des Ionenstroms
i, wie oben erwähnt. Hierfür die die Kapazität 9 so
angeschlossen, daß sie sich über die Zündkerze (8a, . . ., 8d)
unmittelbar nach der Zündung entlädt, was das Fließen des
Ionenstroms i hierüber ermöglicht.
Mit dem anderen Ende der Kapazität 9 sind jeweils Kathoden
der Hochspannungsdioden 11a, . . ., 11d verbunden, die
zugeordnete Anoden aufweisen, die mit jeweils einem Ende der
Zündkerzen 8a, . . ., 8d verbunden sind, damit die Vorspannung
VBi diesen Zündkerzen mit derselben Polarität wie die
Aktivierungs- oder Zündspannung zugeführt wird. Andererseits
ist mit dem anderen Ende der Kapazität 9 eine
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 verbunden, die einen
(nicht gezeigten) Ausgangswiderstands zum Umsetzen des
Ionenstroms in ein Spannungssignal enthält, das als
Ionenstrom-Detektorsignal Ei ausgegeben wird. Die
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 bildet somit eine
Ionenstrom-Detektorvorrichtung.
Die Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 ist jeweils mit den
anderen Enden der Zündkerzen 8a, . . ., 8d über Masse
verbunden, und sie bildet einen Pfad für den Ionenstrom i
zusammen mit der Kapazität 9 und den Hochspannungsdioden 11a,
. . ., 11d.
Das von der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 aus gegebene
Ionenstrom-Detektorsignal Ei wird der elektronischen
Steuereinheit (electronic control unit, ECU-Einheit) 2 über
eine Signalverarbeitungsvorrichtung 13 zugeführt, die eine
Signalformgebungsschaltung, einen Komparator und weitere
Komponenten enthält. Nach der Verarbeitung durch die
Signalverarbeitungsvorrichtung 13 wird das Ionenstrom-Detektorsignal
Ei der elektronischen Steuereinheit 2
zugeführt, damit es für eine Entscheidung dahingehend
eingesetzt wird, ob der Verbrennungszustand zufriedenstellend
ist oder nicht.
Nun wird unter Bezug auf die Fig. 6 zusammen mit der Fig. 5
der Betrieb des üblichen Verbrennungszustands-Detektorgeräts
für den Verbrennungsmotor beschrieben.
Die elektronische Steuereinheit 2 gibt das Zündsignal P zum
An/Abschalten des Leistungstransistors TR aus, wie hier zuvor
erwähnt, und zwar auf Basis des Kurbelwinkelsignals SGT, das
über den Kurbelwinkelsensor 1 abgeleitet wird, und durch
Berücksichtigung anderer Faktoren oder Parameter, die den
Motorbetriebszustand widerspiegeln. Der Leistungstransistor
TR ist elektrisch leitend (d. h., er nimmt den AN-Zustand)
ein, wenn das Zündsignal P auf einem hohen oder "H"-Pegel
liegt, um hierdurch zu ermöglichen, daß der Primärstrom i1
über die Primärwicklung 4a der Zündspule 4 fließt, wohingegen
der Strom i1 in dem Zeitpunkt unterbrochen wird, in dem sich
das Zündsignal P von dem "H"-Pegel zu dem niedrigen oder "L-"-
Pegel verändert.
Bei Unterbrechung des Primärstroms i1 tritt parallel an der
Primärwicklung 4a eine stark ansteigende Primärspannung V1
auf, was im Ergebnis dazu führt, daß die Kapazität 9 mit
einem Strom aufgeladen wird, der entlang dem Stromladepfad
fließt, der durch die Gleichrichterdiode D1, den
Strombegrenzungswiderstand R, die Kapazität 9, die
Gleichrichterdiode D2 und Masse gebildet wird. Es versteht
sich von selbst, daß der Ladevorgang der Kapazität 9 endet,
wenn die Spannung parallel zur Kapazität 9 die Gegen- oder
Rückwärtsdurchbruchsspannung der Zenerdiode DZ erreicht hat.
Demnach entspricht die parallel an der Kapazität 9 anliegende
Spannung der Vorspannung VBi.
Tritt die Primärspannung V1 parallel zu der Primärwicklung 4a
auf, so wird bei der Sekundärwicklung 4b der Zündspule eine
Sekundärspannung V2 induziert, die auf den Aktivier- oder
Zündspannungspegel in der Größenordnung von mehreren zehn KV
angehoben ist. Diese Sekundärspannung V2 wird jeweils and die
Zündkerzen 8a, . . ., 8d der einzelnen Motorzylinder verteilt
und zugeführt, und zwar über den Verteiler 7, was zur
Erzeugung der Funkenentladung in jeder Verbrennungskammer der
Motorzylinder führt. Somit durchläuft das Luft-Kraftstoffgemisch
einen Verbrennungsvorgang.
Bei Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches werden in der
innerhalb des Motorzylinders festgelegten Verbrennungskammer
Ionen erzeugt. Der Ionenstrom i kann entsprechend der von der
Kapazität 9 zugeführten Vorspannung VBi fließen.
Beispielsweise sei angenommen, daß die Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches
in der Verbrennungskammer des
Motorzylinders mit der Zündkerze 8a auftritt. Dann fließt der
Ionenstrom i entlang eines Strompfads, der sich von der
Kapazität 9 zu der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 über
die Diode 11a, die Zündkerze 8a und Masse oder Erde in dieser
Folge erstreckt.
Der Ionenstrom i wird in ein Spannungssignal umgesetzt, d. h.,
das Ionenstrom-Detektorsignal Ei, und zwar mit Hilfe der
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12, woraufhin das Ionenstrom-Detektorsignal
Ei der elektronischen Steuereinheit 2
zugeführt wird, nachdem es einer Verarbeitung wie einer
Signalformung durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 13
unterzogen wurde, um für die Detektion eines
Fehlzündungsereignisses, die Unterdrückung eines
Klopfphänomens oder für andere Steuerungsvorgänge eingesetzt
zu werden.
Bei dem oben beschriebenen Verbrennungszustands-Detektorgerät
ist zu erkennen, daß dann, wenn sich die Leistung der
Zündkerzen 8a, . . ., 8d aufgrund einer Verschmutzung oder aus
einem anderen Grund im Verlauf der Zeit verschlechtert, sich
der Isolationswiderstandswert der Zündkerze verschlechtert,
oder dieser niedriger wird, was zum Fließen eines
Fehlerstroms iL entlang desselben Strompfads wie für den
Ionenstrom i in dem Zeitpunkt führt, in dem die Vorspannung
VBi der Elektrode der Zündkerze zum Detektieren des
Ionenstroms zugeführt wird.
Unter diesen Umständen ist dem Ionenstrom-Detektorsignal Ei,
das letztendlich der elektronischen Steuereinheit 2 zugeführt
wird, eine Stromkomponente überlagert, d. h., der Fehlerstrom
iL. Demnach kann eine solche Situation auftreten, daß der
Motorbetriebszustand, bei dem eine Fehlzündung oder ein
Klopfen vorliegt, durch die elektronische Steuereinheit 2 als
normaler Betriebszustand des Motors bewertet wird, bedingt
durch das Auftreten eines großen Ionenstroms aufgrund der
Überlagerung des Fehlerstromanteils. In diesem Fall läßt sich
der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors nicht
zuverlässig bestimmen.
Wie sich nun anhand der vorhergehenden Beschreibung erkennen
läßt, wurden im Fall des bisher bekannten
Verbrennungszustands-Detektorgeräts für den Verbrennungsmotor
keine Maßnahmen für die Handhabung des Fehlerstroms iL
getroffen, der aufgrund der Verschmutzung oder dgl. der
Zündkerzen 8a, . . ., 8d auftritt. Demnach kann das detektierte
Ionenstrom-Detektorsignal Ei keine hohe Zuverlässigkeit
gewährleisten, was zu einem Problem dahingehend führt, daß
sich der Verbrennungszustand des Motors nicht mit hoher
Genauigkeit und Zuverlässigkeit bestimmen läßt.
Im Licht des oben beschriebenen Standes der Technik besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung
eines Verbrennungszustands-Detektorgeräts für einen
Verbrennungsmotor, derart, daß sich mit dem Gerät der
Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors mit hoher
Genauigkeit und Zuverlässigkeit dadurch erfassen läßt, daß
das Ionenstrom-Detektorsignal, das auf lediglich dem
Ionenstrom basiert, unter Aufhebung der Fehlerstromkomponente
ableitbar ist.
Im Hinblick auf die obigen und weiteren Aufgaben, die sich
anhand der nachfolgenden Beschreibung ergeben, wird gemäß
einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gerät
zum Detektieren des Verbrennungszustands eines
Verbrennungsmotors mit zumindest einem Motorzylinder
geschaffen, derart, daß das Gerät zumindest eine in dem
Motorzylinder montierte Zündkerze enthält, sowie eine
Zündspule zum Zuführen einer Zündhochspannung zu der
Zündkerze zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemisches im
Motorzylinder, zumindest eine Hochspannungsdiode, die mit
einem Ende der Zündkerze zum Zuführen einer Vorspannung zu
der Zündkerze mit gleicher Polarität wie derjenigen der
Zündspannung verbunden ist, eine Vorspannungs-Versorgungsvorrichtung
zum Zuführen eines Vorspannung zu der
Zündkerze über die zuvor erwähnte Hochspannungsdiode, eine
Ionenstrom-Detektorvorrichtung zum Detektieren eines
Ionenstroms, der über die Zündkerze unter der Zuführung der
Vorspannung fließt, unmittelbar nach dem Zünden, um hierdurch
ein Ionenstrom-Detektorsignal auszugeben, eine elektronische
Steuereinheit zum Bestimmen des Verbrennungszustands des
Verbrennungsmotors auf Basis des Ionenstrom-Detektorsignals,
und eine Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung, die parallel zu
der Ionenstrom-Detektorvorrichtung angeschlossen ist. Die
Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung führt einen Ausgleichsstrom
zu, um den Fehlerstrom aufzuheben, der entlang desselben
Pfads fließt, wie der Ionenstrom. Die Ionenstrom-Detektorvorrichtung
gibt als Ionenstrom-Detektorsignal
lediglich ein Ionenstromsignal aus, bei dem der Fehlerstrom
im wesentlichen eliminiert ist.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau läßt sich ein
Verbrennungszustand-Detektorgerät für den Verbrennungsmotor
schaffen, das im Verbrennungszustand in dem Verbrennungsmotor
mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit detektieren kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zum Durchführen der
Erfindung kann die Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung aus
einer ersten Ausgleichsschaltung aufgebaut sein, zum Erzeugen
eines ersten Ausgleichsstroms für die Kompensierung eines im
wesentlichen konstanten Gleichstromanteils des Fehlerstroms,
sowie einer Zündungsdetektorschaltung zum Detektieren eines
Zündzeitpunkts unmittelbar nach der Zündung, um hierdurch ein
Zünddetektorsignal aus zugeben, und eine zweite
Ausgleichsschaltungsvorrichtung zum Erzeugen eines zweiten
Ausgleichsstroms zum Kompensieren eines sich verändernden
Anteils des Fehlerstroms unmittelbar nach der Zündung in
Ansprechen auf das Zünddetektorsignal. Der Ausgleichsstrom
ergibt sich als Summe des ersten Ausgleichsstroms und des
zweiten Ausgleichsstroms. Die erste
Ausgleichs Schaltungsvorrichtung erzeugt einen ersten
Ausgleichsstrom durch einen Folgevorgang, bezogen auf das
Ionenstrom-Detektorsignal mit einer ersten, relativ großen
Zeitkonstante. Die zweite Ausgleichsschaltungsvorrichtung
erzeugt den zweiten Ausgleichsstrom mit einer zweiten
Zeitkonstante, die kleiner als die erste Zeitkonstante ist.
Ferner nimmt der zweite Ausgleichsstrom im Ansprechen auf das
Zünddetektorsignal zu, und er nimmt mit einer festgelegten
Veränderungsrate in Abhängigkeit von einem Absinken der
Vorspannung unmittelbar nach der Zunahme des zweiten
Ausgleichsstroms ab.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau läßt sich das
Verbrennungszustands-Detektorgeräts für den Verbrennungsmotor
realisieren, das den Verbrennungszustand in dem Motor mit
hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit detektieren kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform zum
Durchführen der Erfindung kann die erste
Ausgleichsschaltungsvorrichtung so ausgebildet sein, daß sie
eine Gleichstromkomponenten-Extrahierschaltung zum
Extrahieren einer Gleichstromkomponente enthält, entsprechend
dem Fehlerstrom des Ionenstrom-Detektorsignals, und zwar mit
der ersten Zeitkonstante, sowie eine erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
zum Erzeugen des ersten Ausgleichsstroms
entsprechend der Gleichstromkomponente. Andererseits kann die
zweite Ausgleichsschaltungsvorrichtung so ausgebildet sein,
daß sei eine Ausgleichsumfangs-Halteschaltung enthält, und
zwar zum Halten des Zünddetektorsignals als Ausgleichsumfang
mit der zweiten Zeitkonstante, sowie eine zweite
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung zum Erzeugen eines zweiten
Ausgleichsstroms entsprechend dem Ausgleichsumfang.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Aufbaus läßt sich das
Verbrennungszustands-Detektorgerät für den Verbrennungsmotor
realisieren, das den Verbrennungszustand des
Verbrennungsmotors mit einem relativ einfachen und
kostengünstigen Schaltungsaufbau detektieren kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zum
Durchführen der Erfindung kann die Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung
aus einer Zündungsdetektorschaltung
bestehen, zum Detektieren eines Zündzeitpunkts unmittelbar
nach jeder Zündung, um hierdurch ein Zünddetektorsignal
aus zugeben, sowie einer Ausgleichsschaltung, die eine Zunahme
des Ausgleichsstroms in Ansprechen auf das Zünddetektorsignal
ermöglicht, und anschließend eine Abnahme mit einer
festgelegten Veränderungsrate in Abhängigkeit von einem
Absinken der Vorspannung unmittelbar nach der Zunahme des
Ausgleichsstroms. Der Ausgleichsstrom kann mit Zunahme der
Drehzahl des Verbrennungsmotors zunehmen.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau läßt sich das
Verbrennungszustands-Detektorgerät für den Verbrennungsmotor
realisieren, das im Verbrennungszustand des Motors mit hoher
Genauigkeit detektieren kann.
Ferner kann bei dem Gerät zum Detektieren des
Verbrennungszustands im Verbrennungsmotor die
Ausgleichsschaltungsvorrichtung durch eine Ausgleichsumfangs-Halteschaltung
gebildet sein, zum Halten des
Zünddetektorsignals als Ausgleichsumfang mit festgelegter
Zeitkonstante, sowie einer Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
zum Erzeugen des Ausgleichsstroms entsprechend dem
Ausgleichsumfang.
Mit Hilfe des oben beschriebenen Aufbaus läßt sich das
Verbrennungszustand-Detektorgerät für den Verbrennungsmotor
realisieren, das den Verbrennungszustand des
Verbrennungsmotors genau mit relativ einfachem
Schaltungsaufbau detektieren kann.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und zugeordneten
Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich einfacher
anhand der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen hiervon verstehen, die lediglich
beispielhaft unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung
erfolgt.
Im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung erfolgt ein Bezug
auf die Zeichnung; es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zum Darstellen eines
Hauptabschnitts eines Verbrennungszustands-Detektorgeräts
gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen relevanter
Signalformen zum Erläutern des Betriebs des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild zum Darstellen eines
Hauptabschnitts eines Verbrennungszustands-Detektorgeräts
gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen relevanter
Signal formen zum Erläutern des Betriebs des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß der
zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 ein Blockschaltbild zum allgemeinen Darstellen
eines Aufbaus eines üblichen Verbrennungszustands-Detektorgeräts
für einen Verbrennungsmotor, bei dem
ein Ionenstrom zum Bestimmen des
Verbrennungszustands detektiert wird; und
Fig. 6 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen relevanter
Signalformen für die Erläuterung des Betriebs des
üblichen Verbrennungszustands-Detektorgeräts.
Nun wird die vorliegende Erfindung detailliert im
Zusammenhang mit dem beschrieben, was momentan als bevorzugte
oder typische Ausführungsformen hiervon betrachtet wird, und
zwar unter Bezug auf die Zeichnungen. In der folgenden
Beschreibung kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder
entsprechende Teile über alle Ansichten hinweg.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen eines
Hauptabschnitt eines Verbrennungszustands-Detektorgeräts für
einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang ist zu
erwähnen, daß Fig. 1 einen Aufbau der Komponenten zum
Realisieren der technischen Lehren der vorliegenden Erfindung
zeigt. Mit Ausnahme dieses Aspekts ist der andere Teil des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts im wesentlichen mit
demselben Aufbau realisiert wie das unter Bezug auf die Fig.
5 und 6 hier zuvor vorgeschriebene, übliche Gerät.
Ferner zeigt die Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen
relevanter Signal formen zum Erläutern des Betriebs des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung. Am Rande sei bemerkt, daß Fig.
2 mit der Annahme dargestellt ist, daß ein Fehlerstrom iL
gleichzeitig mit dem Ionenstrom i aufgrund der Verschmutzung
der Zündkerzen 8a, . . ., 8d oder aus einem anderen Grund
erzeugt wird. Ferner wird unabhängig davon, daß die folgende
Beschreibung auf der Annahme erfolgt, daß die Erfindung bei
einem Vierzylindermotor eingesetzt wird, dies lediglich aus
Gründen einer einfachen Beschreibung. Es versteht sich von
selbst, daß die Erfindung niemals auf die Anwendung bei
Vierzylindermotoren beschränkt ist.
Nun ist anhand von Fig. 1 zu erkennen, daß in Zuordnung zu
der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 eine erste
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 und eine zweite
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22 jeweils neben dem Pfad für
den Ionenstrom i und dem Fehlerstrom iL zwischen den
Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung
12 vorgesehen sind.
Die erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 und die zweite
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22 sind so entworfen und
kombiniert, daß sie miteinander derart zusammenwirken, daß
sie ein Ableiten und Trennen eines ersten Ausgleichsstroms
ic1 und eines zweiten Ausgleichsstroms ic2 (jeweils
entsprechend dem zuvor erwähnten Fehlerstrom iL) von einem
mit einem Fehlerstrom (d. h., i + iL) überlagerten Ionenstrom
durchführen, der zu der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12
über Zündkerzen 8a, . . ., 8d und die Kapazität 9 fließt, um
hierdurch den Fehlerstrom iL mit dem ersten und zweiten
Ausgleichsstrom ic1 und ic2 aufzuheben.
Insbesondere ist die erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21
mit dem Ionenstrom-Detektorsignal-Ausgangsanschluß der
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 über eine
DC-(Gleichstrom)-Anteil-Extrahierschaltung 20 verbunden, damit
von dem Ionenstrom-Detektorsignal Ei ein DC-(Gleichstrom)-Anteil
Eid extrahiert wird, (der dem Fehlerstrom iL der
Zündkerze 8a, . . ., 8d entspricht).
Andererseits ist die zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 mit dem Eingangsanschluß der Strom/Spannungs-Umsetzschaltung
12 über eine Zündungsdetektorschaltung 22
verbunden, die mit einem Niederspannungsanschluß der
Kapazität 9 verbunden ist, zum Erzeugen eines
Zünddetektorsignals Q, und ferner mit einer
Ausgleichsumfangs-Halteschaltung 24 zum Halten eines
Ausgleichsumfangs Qa als veränderliche Komponente
(entsprechend derjenigen des Fehlerstroms iL) des
Zünddetektorsignals Q (entsprechend einem veränderlichen
Anteil des Fehlerstroms iL).
Die mit dem Ionenstrom-Detektorsignal-Ausgangsanschluß der
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 verbundene Gleichstrom-
Anteil-Extrahierschaltung 20 enthält eine (nicht gezeigte)
Kapazität zum Halten eines Spannungswerts (eines
Gleichstromanteils) Eid, der einem ersten Ausgleichsstrom ic1
entspricht, zum Aufheben eines konstanten Anteils (DC-Anteil)
entsprechend dem Fehlerstrom iL auf Basis des Ionenstrom-Detektorsignals
Ei, um hierdurch den Gleichstromanteil Eid
mit einer ersten Zeitkonstanten mit einem relativ großen Wert
zu extrahieren, derart, daß der extrahierte Gleichstromanteil
Eid bei der ersten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21
eingegeben wird.
Die zwischen Niederspannungsanschluß der Kapazität 9 und
Massepotential eingefügte ersten Ausgleichsstrom-
Zuführschaltung 21 spricht auf die Eingabe des
Gleichstromanteils Eid, abgeleitet mit der ersten
Zeitkonstante, an, um hierdurch dem Niederspannungsanschluß
der Kapazität 9 einen Gleichstrom oder einen Stromanteil mit
konstantem Pegel als ersten Ausgleichsstrom ic1 zuzuführen.
Die mit dem Niederspannungsanschluß der Kapazität 9
verbundene Zündungsdetektorschaltung 23 dient zum Detektieren
einer Vorwärtsspannung, die bei Gleichrichterdiode D2
auftritt (vgl. Fig. 5), und die Spannung repräsentiert, den
der Kapazität 9 zugeführten Ladestrom und somit den Pegel der
aufgeladenen Vorspannung VBi, damit hierdurch das
Zünddetektorsignal Q zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach der
Zündung ausgegeben wird, und dieser Zeitpunkt hängt
selbstverständlich von der Drehgeschwindigkeit (rpm, U/min)
des Verbrennungsmotors ab.
Die mit der Ausgangsseite der Zündungsdetektorschaltung 23
verbundene Ausgleichsumfangs-Halteschaltung 24 enthält eine
(nicht gezeigte) Kapazität zum Halten des Ausgleichsumfangs
Qa als Spannungspegel oder Wert entsprechend einem zweiten
Ausgleichsstrom ic2 für die Ausgleichsveränderung (den
veränderlichen Anteil) des Fehlerstroms iL auf Basis des
Zünddetektorsignals Q, und eine (nicht gezeigte)
Entladeschaltung, die mit der zuvor erwähnten Kapazität
zusammenwirkt und eine zweite Zeitkonstante aufweist, die
kleiner als die erste Zeitkonstante ist, wodurch eine
Spannung entsprechend dem zweiten Ausgleichsstrom ic2 (d. h.,
eine integrierte Spannung gemäß dem veränderlichen Anteil des
Zünddetektorsignals Q) bei der zweiten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 als Ausgleichsumfang Qa eingegeben wird.
Die zwischen dem Niederspannungsanschluß der Kapazität 9 und
Massepotential eingefügte zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 spricht auf den Ausgleichsumfang Qa auf
Basis der obenerwähnten zweiten Zeitkonstanten an, um
hierdurch den zweiten Ausgleichsstrom ic2 der Kapazität 9 zum
Ausgleichen eines veränderlichen Anteils des Fehlerstroms iL
(vgl. dreieckförmige Signalform des Stromanteils, der in Fig.
2 dargestellt ist) zuzuführen.
Wie zuvor erwähnt, fließt dann, wenn der Fehlerstrom iL
erzeugt wird, der Strom tatsächlich über die Kapazität 9 (die
die Vorspannungs-Zuführvorrichtung bildet), und in der
Zündkerze 8a, . . ., 8d liegt eine Summe des inneren
Ionenstromanteils i und des Fehlerstromanteils iL vor.
In diesem Zeitpunkt führt die Gleichstromanteil-Extrahierschaltung
20 eine positive Gegenkopplungssteuerung
für das Ionenstrom-Detektorsignal Ei mit der ersten
Zeitkonstante mit relativ großem Wert durch, um hierdurch den
Gleichstromanteil Eid aus zugeben, während die erste
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 den ersten Ausgleichsstrom
ic1 auf Basis des Gleichstromanteil Eid erzeugt, um hierdurch
den Gleichstrom oder den konstanten Anteil des Fehlerstroms
iL zu kompensieren.
Auf diese Weise ist die Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 so
entworfen, daß sie nicht auf den Anteil entsprechend dem
Ionenstrom i anspricht, sondern daß sie den ersten
Ausgleichsstrom ic1 erzeugt, der lediglich dem bei der
Zündkerze 8a, . . ., 8d erzeugten Fehlerstrom iL entspricht.
Andererseits spricht die zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 auf den von der Ausgleichsumfangs-
Halteschaltung 24 zugeführten Ausgleichsumfang Qa an, um
hierdurch den zweiten Ausgleichsstrom ic2 aus zugeben, der mit
jeder Zündung ansteigt, auf den jedoch unmittelbar die
Abnahme des zweiten Ausgleichsstroms ic2 mit einer
festgelegten Veränderungsrate oder Variation in Abhängigkeit
von Absinken der Vorspannung VBi folgt. Hierdurch läßt sich
der Stromanteil entsprechend der Veränderung (entsprechend
dem welligen Anteil) des Fehlerstroms iL aufgrund der
Veränderung der Vorspannung VBi kompensieren.
In anderen Worten ausgedrückt, läßt sich die Variation oder
Veränderung (der wellige Anteil) des Fehlerstroms iL aufgrund
der Veränderung der Vorspannung VBi nicht lediglich mit dem
ersten Ausgleichsstrom ic1 kompensieren oder aufheben. Aus
diesem Grund ist die zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 so entworfen, daß sie den zweiten Ausgleichsstrom ic2
entsprechend der Variation oder Veränderung (dem welligen
Anteil) des Fehlerstroms iL auf Basis der Kapazitätsspannung
ausgibt, die mit der zweiten Zeitkonstante intern in der
Ausgleichsumfang-Halteschaltung 24 entladen wird.
In diesem Fall läßt sich der tatsächlich über die
Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12 fließende Strom io anhand
der folgenden Gleichung (1) ausdrücken:
io = (i + iL) - (ic1 + ic2) (1)
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß sich die
Beziehung zwischen dem ersten und zweiten Ausgleichsstrom ic1
und ic2 und dem Fehlerstrom iL anhand der folgenden Gleichung
(2) ausdrücken läßt:
ic1 + ic2 ≈ iL (2)
Anhand der Gleichung (2) läßt sich die Gleichung (1) wie
folgt umschreiben:
io ≈ i (3)
Anhand der vorangegangenen Ausführungen läßt sich erkennen,
daß es bei Ausbildung des Ausgleichsstroms als Summe des
ersten Ausgleichsstroms ic1 und des zweiten Ausgleichsstroms
ic2 möglich ist, den Stromanteil entsprechend dem Fehlerstrom
iL mit hoher Genauigkeit aufzuheben, was wiederum bedeutet,
daß das durch die Strom/Spannungs-Umsetzschaltung 12
detektierte Ionenstrom-Detektorsignal Ei einen Stromwert
annehmen kann, der im wesentlichen dem inneren Ionenstrom i
entspricht.
Demnach kann die elektronische Steuerungseinheit 2 eine
Entscheidung im Hinblick auf den Verbrennungszustand des
Motors mit erheblich verbesserter Zuverlässigkeit treffen,
auf Basis des Ionenstrom-Detektorsignals Ei, das eine hohe
Genauigkeit gewährleistet, ohne daß es auf den Fehlerstrom iL
beeinflußt ist.
Bei der vorangegangenen Beschreibung des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts für den Motor gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung wurde davon ausgegangen,
daß die Zündungshochspannung der Zündkerze 8a, . . ., 8d mit
positiver Polarität so zugeführt wird, daß der Ionenstrom i
aus der Kapazität 9 fließt. Jedoch versteht sich von selbst,
daß sich eine äquivalente Wirkung und ein äquivalenter Effekt
ebenso gewährleisten lassen, wenn die Richtung, in der der
Ionenstrom i fließt, durch Verbinden der Hochspannungsdioden
11a, . . ., 11d mit umgekehrter Polarität umgekehrt ist.
Im Fall des Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung ist die erste
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 zum Ausgleichen des
Fehlerstroms iL für den stabilen oder konstanten
Gleichstromanteil parallel zu der zweiten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22 zum Aufheben des veränderlichen Anteils
des Fehlerstroms vorgesehen. Jedoch kann in dem Fall der
Detektion des Ionenstroms i in dem Zustand, in dem der
Verbrennungsmotor mit einer hohen Drehzahl (beispielsweise
3000 U/min oder mehr) betrieben wird, lediglich die zweite
Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22 vorgesehen sein, während
die erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 eingespart wird.
Die Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen eines
Hauptabschnitts des Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit
Ausnahme des in Fig. 3 gezeigten Aufbaus wird das
Verbrennungszustands-Detektorgerät im wesentlichen mit
demselben Aufbau realisiert, wie er hier zuvor mit Bezug auf
die Fig. 5 und 6 für das übliche Gerät beschrieben wurde.
Ferner zeigt die Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen
relevanter Signal formen zum Darstellen des Betriebs des
Verbrennungszustands-Detektorgeräts gemäß der zweiten
Ausführungsform der Erfindung, und es zeigt Signal formen der
Signale, die dann auftreten, wenn, wie zuvor erwähnt, der
Motor mit einer hohen Drehzahl betrieben wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine Ausgleichsstrom-Zuführschaltung
22A zum Aufheben des Fehlerstroms iL jeweils
im Strompfad für den Ionenstrom i und den Fehlerstrom iL
vorgesehen, und eine Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22A ist
in Kombination mit der zuvor erwähnten
Zündungsdetektorschaltung 23 und der Ausgleichsumfangs-Halteschaltung
24 vorgesehen. Bei dem Verbrennungszustands-Detektorgerät
gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung
sind die Gleichstromanteil-Extrahierschaltung 20 und die
erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 eingespart, was sich
einfach anhand des Vergleichs des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus
mit demjenigen der Fig. 3 erkennen läßt.
Die Ausgleichsumfangs-Halteschaltung 24 enthält eine
Kapazität, die so ausgebildet ist, daß sie sich mit einer
zweiten Zeitkonstante entlädt, um hierdurch den
Ausgleichsumfang Qa auszugeben.
Bei dem Verbrennungszustand-Detektorgerät gemäß der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist die
Stromumsetzerate der Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22A auf
einen größeren Wert eingestellt als demjenigen der hier zuvor
erwähnten zweiten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22. Demnach
nimmt ein Ausgleichsstrom ic für den Ausgleichsumfang Qa
einen größeren Wert als den hier zuvor beschriebenen an.
Vergleiche hierzu Fig. 4.
Die zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22 erhöht den
Ausgleichsstrom ic bei jeder Zündung in Ansprechen auf den
von der Ausgleichsumfangs-Halteschaltung 24 zugeführten
Ausgleichsumfang Qa, und sie vermindert nachfolgend den
Ausgleichsstrom ic mit einer festgelegten Veränderungsrate
auf Basis einer festgelegten Zeitkonstante.
Die in der Ausgleichsumfangs-Halteschaltung 24 aufgenommene
Kapazität wird in Ansprechen auf das Zündsignal Q aufgeladen,
das bei jeder Zündung detektiert wird. Demnach nimmt der von
der zweiten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22 zugeführte
Ausgleichsstrom ic mit Zunahme der Drehzahl (U/min, rpm) des
Motors zu, was im Ergebnis dazu führt, daß der
Ausgleichsstrom ic einen Gleichstromanteil aufweist, wie in
Fig. 4 gezeigt.
Demnach läßt sich der Fehlerstrom iL selbst dann aufheben,
wenn die erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 21 nicht
vorgesehen ist, und zwar solange, wie der Motor in einem
Betriebszustand mit hoher Drehzahl betrieben wird, wodurch
das Ionenstrom-Detektorsignal Ei einen Wert entsprechend
lediglich dem inneren Ionenstrom i annehmen kann.
Wie sich anhand der vorhergehenden Beschreibung erkennen
läßt, kann im Fall des Verbrennungszustands-Detektorgeräts
gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung der
Motorverbrennungszustand mit hoher Genauigkeit und
Zuverlässigkeit auf Basis des mit hoher Genauigkeit
detektierten Ionenstrom-Detektorsignals Ei bestimmt werden.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß, je nach
Anforderung des Falls, die Motordrehzahl, bei der sich der
Fehlerstrom iL lediglich durch den Ausgleichsstrom ic
kompensieren läßt, verändert werden kann, in Abhängigkeit von
dem Entwurf oder den Spezifikationen der tatsächlich
eingesetzten zweiten Ausgleichsstrom-Zuführschaltung 22.
Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich anhand der detaillierten Beschreibung, und somit
wird beabsichtigt, daß die nachfolgenden Patentansprüche alle
derartigen Merkmale und Vorteile des Systems abdecken, die
innerhalb des wahren Sinngehalts und Schutzbereichs der
Erfindung liegen. Da ferner zahlreiche Modifikationen und
Kombinationen leicht für die mit dem Stand der Technik
Vertrauten erkennbar sind, wird nicht beabsichtigt, die
Erfindung auf den dargestellten und beschriebenen exakten
Aufbau und Betrieb zu beschränken.
So ist beispielsweise zu erwähnen, daß unabhängig davon, daß
die Erfindung unter der Annahme von deren Anwendung bei einem
Vierzylindermotor beschrieben wurde, die Erfindung in keiner
Weise auf einen derartigen Verbrennungsmotor beschränkt ist,
sondern daß sie ebenfalls bei einem anderen Verbrennungsmotor
mit weniger oder mehr als vier Zylindern eingesetzt werden
kann. Ferner wurde die Erfindung im Zusammenhang mit dem
Zündsystem vom Verteilertyp beschrieben. Jedoch erfolgte dies
lediglich beispielhaft. Es versteht sich von selbst, daß sich
die Erfindung ebenso bei einem Motor von einem anderen
Zündtyp einsetzen läßt, beispielsweise einem verteilerfreien
Motor, der mit einem Direktzündsystem ausgestattet ist.
Demnach sind alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente
als innerhalb des Sinngehalts und Schutzbereichs der
Erfindung fallend zu betrachten.
Claims (5)
1. Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem
Verbrennungsmotor mit mindestens einem Motorzylinder,
enthaltend:
- - zumindest eine Zündkerze (8a, . . ., 8d), die in dem Motorzylinder montiert ist;
- - eine Zündspule (4) zum Zuführen einer Zündungshochspannung zu der Zündkerze (8a, . . ., 8d) zum Zünden eines Luft-Kraftstoffgemisches innerhalb des Motorzylinders;
- - zumindest eine Hochspannungsdiode (11a, . . ., 11d), die mit einem Ende der Zündkerze (8a, . . ., 8d) verbunden ist, zum Zuführen einer Vorspannung (VBi) zu der Zündkerze mit gleicher Polarität wie die Zündungsspannung;
- - eine Vorspannungs-Zuführvorrichtung (9) zum Zuführen einer Vorspannung (VBi) zu der Zündkerze (8a, . . ., 8d) über die Hochspannungsdiode (11a, 11d)
- - eine Ionenstrom-Detektorvorrichtung (12) zum Detektieren eines über die Zündkerze unter Anwendung der Vorspannung (VBi) unmittelbar nach der Zündung fließenden Ionenstroms (i), damit ein Ionenstrom-Detektorsignal (Ei) ausgegeben wird;
- - eine elektrische Steuereinheit (2) zum Bestimmen des Verbrennungszustands in dem Verbrennungsmotor auf Basis des Ionenstrom-Detektorsignals (Ei); und
- - eine Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung (21, 22), die parallel zu der Ionenstrom-Detektorvorrichtung (12) angeschlossen ist, derart, daß
- - die Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung (21, 22) einen Ausgleichsstrom (ic) zum Aufheben eines Fehlerstroms (iL) zuführt, der entlang eines gleichen Pfads wie der Ionenstrom (i) fließt, und
- - die Ionenstrom-Detektorvorrichtung (12) als Ionenstrom-Detektorsignal lediglich ein Ionenstromsignal (io) ausgibt, von dem der Fehlerstrom (iL) im wesentlichen eliminiert ist.
2. Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung enthält:
- - eine erste Ausgleichsschaltung (20, 21) zum Erzeugen eines ersten Ausgleichsstroms (ic1) zum Ausgleichen eines im wesentlichen konstanten Gleichstromanteils des Fehlerstroms (iL);
- - eine Zündungsdetektorschaltung (23) zum Detektieren eines Zeitpunkts unmittelbar nach der Zündung, um hierdurch ein Zündungsdetektorsignal (Q) auszugeben; und
- - eine zweite Ausgleichsvorrichtung (22, 24) zum Erzeugen eines zweiten Ausgleichsstroms (1c2) zum Ausgleichen eines veränderlichen Anteils des Fehlerstroms (iL) unmittelbar nach der Zündung in Ansprechen auf das Zündungsdetektorsignal (Q); derart, daß
- - der Ausgleichsstrom (ic) als Summe des ersten Ausgleichsstroms (ic1) und des zweiten Ausgleichsstroms (ic2) bestimmt ist;
- - die erste Ausgleichsschaltungsvorrichtung (20, 21) einen ersten Ausgleichsstrom (ic1) dadurch erzeugt, daß sie dem Ionenstrom-Detektorsignal (Ei) mit einer ersten relativ großen Zeitkonstante folgt;
- - die zweite Ausgleichsschaltungsvorrichtung (22, 24) den zweiten Ausgleichsstrom (ic2) mit einer zweiten Zeitkonstante erzeugt, die kleiner als die erste Zeitkonstante ist; und
- - der zweite Ausgleichsstrom (ic2) in Ansprechen auf das Zündungsdetektorsignal (Q) zunimmt und mit festgelegter Veränderungsrate in Abhängigkeit von einem Absinken der Vorspannung (VBi) unmittelbar in Folge auf die Zunahme des zweiten Ausgleichsstroms (ic2) abnimmt.
3. Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem
Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Ausgleichsschaltungsvorrichtung enthält:
- - eine Gleichstromanteil-Extrahierschaltung (20) zum Extrahieren eines Gleichstromanteils (Eid) entsprechend dem Fehlerstrom (iL) von dem Ionenstrom-Detektorsignal (Ei) mit der ersten Zeitkonstante; und
- - eine erste Ausgleichsstrom-Zuführschaltung (21) zum Erzeugen des ersten Ausgleichsstroms (ic1) entsprechend dem Gleichstromanteil (Eid), und derart, daß die zweite Ausgleichsschaltungsvorrichtung enthält:
- - eine Ausgleichsumfangs-Halteschaltung (24) zum Halten des Zündungsdetektorsignals (Q) als Ausgleichsumfang (Qa) mit der zweiten Zeitkonstante; und
- - eine zweite Ausgleichsstrom-Zuführschaltung (22) zum Erzeugen eines zweiten Ausgleichsstroms (ic2) entsprechend dem Ausgleichsumfang (Qa).
4. Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Fehlerstrom-Ausgleichsvorrichtung enthält:
- - eine Zündungsdetektorschaltung (23) zum Detektieren eines Zeitpunkts unmittelbar nach jeder Zündung, um hierdurch ein Zündungsdetektorsignal (Q) auszugeben; und
- - eine Ausgleichsschaltungsvorrichtung zum Erhöhen des Ausgleichsstroms (ic) in Ansprechen auf das Zündungsdetektorsignal (Q) und zum anschließenden Absinken des Ausgleichsstroms (ic) mit einer festgelegten Änderungsrate in Ansprechen auf das Absinken der Vorspannung (VBi) unmittelbar in Folge auf die Zunahme des Ausgleichsstroms (ic); derart, daß
- - der Ausgleichsstrom (ic) mit Zunahme der Drehzahl (U/min) des Verbrennungsmotors zunimmt.
5. Gerät zum Detektieren des Verbrennungszustands in einem
Verbrennungsmotor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausgleichsschaltungsvorrichtung enthält:
- - eine Ausgleichsumfangs-Halteschaltung (24) zum Halten des Zündungsdetektorsignals (Q) als Ausgleichsumfang (Qa) mit einer festgelegten Zeitkonstante; und
- - eine Ausgleichsstrom-Zuführschaltung (22A) zum Erzeugen des Ausgleichsstroms (ic) entsprechend dem Ausgleichsumfang (Qa).
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