DE3339569A1 - Messschaltung zur ionenstrommessung - Google Patents

Messschaltung zur ionenstrommessung

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DE3339569A1 DE19833339569 DE3339569A DE3339569A1 DE 3339569 A1 DE3339569 A1 DE 3339569A1 DE 19833339569 DE19833339569 DE 19833339569 DE 3339569 A DE3339569 A DE 3339569A DE 3339569 A1 DE3339569 A1 DE 3339569A1
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Abstract

Eine Meßschaltung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum eines Ottomotors, mit einem Zündtransformator, dessen einen Zündstromkreis speisende Sekundärspule an der die positive Spannung des Zündimpulses führenden Seite mit Masse und an der die negative Spannung des Zündimpulses führenden Seite über einen Verteiler mit den Zündfunkenstrecken verbunden ist, und mit einer in den Zündstromkreis eingefügten Parallelschaltung einer, bezogen auf den Zündstrom, in Sperrichtung gepolten Hochspannungszenerdiode und eines Kondensators als Meßspannungsquelle. Das technische Problem der Erfindung ist eine solche Ausbildung der Meßschaltung, dass die Meßspannung ohne die Empfindlichkeit beeinträchtigende Schaltelemente auf die Zündfunkenstrecke geführt werden kann und dass eine einwandfreie Auswertung der Meßspannung möglich ist. Die Parallelschaltung ist zwischen die die positive Spannung führende Seite der Sekundärspule (3) und Masse eingeschaltet. Die Sekundärspule (3) ist jeweils über Dioden (14, 15, 16, 17), deren Anode jeweils an die die negative Spannung des Zündimpulses führende Seite der Sekundärspule (3) angeschlossen ist, unmittelbar mit den Zündfunkenstrecken (10, 11, 12, 13) verbunden. An die Primärwicklung (2) des Zündtransformators ist ein Koppelkondensator (18) zur Auskopplung des Ionenstromsignals angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßschaltung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum eines Ottomotors, mit einem Zündtransformator, dessen einen Zündstromkreis speisende Sekundärspule an der die positive Spannung des Zündimpulses führenden Seite mit Masse und an der die negative Spannung des Zündimpulses führenden Seite über einen Verteiler mit den Zündfunkenstrecken verbunden ist, und mit einer in den Zündstromkreis eingefügten Parallelschaltung einer, bezogen auf den Zündstrom, in Sperrichtung gepolten Hochspannungszenerdiode und eines Kondensators als Meßspannungsquelle.
Unregelmäßige Schwankungen der Verbrennung, insbesondere Druckstöße bei der Verbrennung in den Verbrennungsräumen eines Ottomotors bezeichnet man als Klopfen. Dieses ist für den Motor außerordentlich schädlich und soll unterbunden werden.
Es ist bekannt, dass sich die beim Klopfen auftretenden Druckschwankungen in Schwankungen der Ionisierung und damit des Ionenstromes über die Zündfunkenstrecke bemerkbar machen. Infolgedessen kann man durch Messung des Ionenstromes innerhalb des Verbrennungsraumes während oder insbesondere im Anschluß an den Zündfunken Klopfvorgänge erkennen.
Eine Schaltung der eingangs genannten Art ist in der DE-OS 30 06 665 beschrieben. Dort ist die Hochspannungszenerdiode an die die negative Hochspannung des Zündimpulses führende Seite der Sekundärspule angeschlossen, so dass die an der Zündelektrode anliegende Meßspannung positiv ist. Die positive Meßspannung an der spannungsführenden Elektrode der Zündfunkenstrecke ist zwar erwünscht, weil man dann bei handelsüblichen Zündkerzen aufgrund der geometrischen Verhältnisse ein höheres Nutzsignal erhält. Jedoch benötigt man bei dieser Schal- tung einen besonderen Leitungsweg, um die Meßspannung von dem Kondensator zur Zündfunkenstrecke zu übertragen. Innerhalb dieses Leitungsweges sind außerdem hochohmige Widerstände erforderlich, die die Zündspannung abblocken. Diese hochohmigen Widerstände setzen jedoch selbstverständlich auch das nutzbare Meßsignal des Ionenstromes herab, so dass kaum ein auswertbares Signal zur Verfügung steht. Dieses geringe Meßsignal muß über abgeschirmte Leitungen und Ladungsverstärker zu der Auswerteschaltung weitergeleitet werden. Eine solche Anordnung kann zwar in einem Meßlabor eingesetzt werden, ist jedoch für einen Serieneinsatz ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung der Meßschaltung, dass die Meßspannung ohne die Empfindlichkeit beeinträchtigende Schaltelemente auf die Zündfunkenstrecke geführt werden kann und dass im Serieneinsatz eine einwandfreie Auswertung der Meßspannung möglich ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Parallelschaltung zwischen die die positive Spannung führende Seite der Sekundärspule und Masse eingeschaltet ist, dass die Sekundärspule jeweils über Dioden, deren Anode jeweils an die die negative Spannung des Zündimpulses führende Seite der Sekundärspule angeschlossen ist, unmittelbar mit den Zündfunkenstrecken verbunden ist und dass an die Primärwicklung des Zündtransformators ein Koppelkondensator zur Auskopplung des Ionenstromsignals angeschlossen ist.
Die Erfindung unterscheidet sich dadurch in nicht naheliegender Weise vom Stand der Technik, als die Meßspannungsquelle auf der Niederspannungsseite der Zündspule angeschlossen ist. Die Meßspannung wird unter Überbrückung des Zündverteilers über Dioden den Zündkerzen zugeleitet. Es sind daher in dem Meßstromkreis keine Schaltelemente zur Absperrung der Hochspannung erforderlich. Der Zündtransformator dient als Übertrager für das Meßsignal, da der Zündtransformator für die Meßfrequenzen als niederohmig anzusehen ist. Dieser Übertrager ist also bereits durch seine Konstruktion als Zündtransformator hochspannungsfest ausgelegt, so dass hierdurch keine Beeinträchtigung des Zündstromkreises möglich ist und keine zusätzlichen hochspannungsfesten Schaltelemente erforderlich sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung einer Schaltung der Erfindung erläutert.
Die dargestellte Schaltung umfasst einen Zündtransformator 1 mit einer Primärspule 2 und einer Sekundärspule 3. Die Primärspule 2 ist in den Kollektorstromkreis eines Schalttransistors 4 eingeschaltet. Auf der Basisleitung 5 wird der Auslöseimpuls für den Zündimpuls übertragen. Zur Auslösung des Zündimpulses wird der Schalttransistor 4 gesperrt, so dass das Magnetfeld in der Primärspule 2 zusammenbricht und in der Sekundärspule 3 eine Hochspannung induziert wird, die einen Zündimpuls 6 erzeugt.
Der Zündimpuls 6 tritt an der Sekundärspule 3 mit der angegebenen Polarität auf. Die die positive Spannung führende Seite der Sekundärspule 3 ist über eine Parallelschaltung eines Kondensators 7 und einer Zenerdiode 8 mit Masse verbunden. Die die negative Spannung führende Seite der Sekundärspule 3 ist über einen Zündverteiler 9 mit den Zündfunkenstrecken 10, 11, 12, 13, also den jeweiligen Zündkerzen, der Verbrennungsräume verbunden. Für die positive Meßspannung überbrücken Dioden 14, 15, 16, 17 den Zündverteiler 9 und sind in der angegebenen Polung eingefügt, indem die Anoden der Dioden 14, 15, 16, 17 mit der die negative Spannung des Zündimpulses 6 führenden Seite der Sekundärspule 3 verbunden sind.
An die Primärspule 2 des Zündtransformators 1 ist ein Koppelkondensator 18 und eine Ausgangsleistung 19 angeschlossen.
Jeweils durch einen Zündimpuls 6 wird ein Stromfluß in den beschriebenen Zündstromkreis und durch die Meßspannungsquelle erzeugt, so dass an der Hochspannungszenerdiode 8 die Zenerspannung abfällt und der Kondensator 7 in der dargestellten Weise auf eine positive Spannung aufgeladen wird. Dieser Spannungsabfall an der Hochspannungszenerdiode 8 bzw. die Ladespannung des Kondensators 7 beträgt 200 bis 500 V. Die Spannung des Zündimpulses 6 wird dadurch nicht merklich beeinträchtigt. Nach Abklingen des Zündimpulses stellt der Kondensator 7 eine Meßspannungsquelle dar, die sich über den Zündstromkreis und insbesondere über die jeweils ionisierte Zündfunkenstrecke entlädt. Dieser Stromfluß wird durch den Ionenstrom der Zündfunkenstrecke bereitgestellt, so dass Schwankungen dieses Ionenstromes eine Modulation des Entladestromes bewirken. Hierdurch ist es möglich, Klopfzustände zu erkennen.
Diese Schwankungen des Entladestromes also des Ionenstromes werden über den Zündtransformator 1 auf die Primärspule 2 übertragen. Der Zündtransformator 1 hat für die im wesentlichen niederfrequenten Schwankungen des Ionenstromes in einem Frequenzbereich zwischen 8 und 15 kHz einen geringen Widerstand, so dass der Entladestrom bzw. Meß- strom hierdurch nicht beeinträchtigt wird und außerdem ein hohes Nutzsignal auf der Primärseite zur Verfügung steht. Die durch den Ionenstrom verursachten Spannungsschwankungen werden über den Koppelkondensator 18 ausgekoppelt und auf der Ausgangsleitung 19 als Klopfsignal zu Auswerteschaltungen übertragen.

Claims (1)

  1. Meßschaltung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum eines Ottomotors, mit einem Zündtransformator, dessen einem Zündstromkreis speisende Sekundärspule an der die positive Spannung des Zündimpulses führenden Seite mit Masse und an der die negative Spannung des Zündimpulses führenden Seite über einen Verteiler mit den Zündfunkenstrecken verbunden ist, und mit einer in den Zündstromkreis eingefügten Parallelschaltung einer, bezogen auf den Zündstrom, in Sperrichtung gepolten Hochspannungszenerdiode und eines Kondensators als Meßspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelschaltung zwischen die die positive Spannung führende Seite der Sekundärspule (3) und Masse eingeschaltet ist, dass die Sekundärspule (3) jeweils über Dioden (14, 15, 16, 17), deren Anode jeweils an die die negative Spannung des Zündimpulses führende Seite der Sekundärspule (3) angeschlossen ist, unmittelbar mit den Zündfunkenstrecken (10, 11, 12, 13) verbunden ist und dass an die Primärwicklung (2) des Zündtransformators ein Koppelkondensator (18) zur Auskopplung des Ionenstromsignals angeschlossen ist.
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