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Dokumentenidentifikation DE69428626T2 08.05.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0627622
Titel Ionisierungsfühler für Verbrennungsmotoren
Anmelder NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya, Aichi, JP
Erfinder Matsubara, Yoshihiro, Mizuho-Ku, Nagoya-shi, JP;
Kodera, Mamoru, Mizuho-Ku, Nagoya-shi, JP;
Ishikawa, Masahiro, Mizuho-Ku, Nagoya-shi, JP;
Tomita, Terumasa, Mizuho-Ku, Nagoya-shi, JP
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69428626
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.05.1994
EP-Aktenzeichen 943038232
EP-Offenlegungsdatum 07.12.1994
EP date of grant 17.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.05.2002
IPC-Hauptklasse G01N 27/62

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ionenstrom-Detektorvorrichtung, die einen Ionenstrom im Inneren eines Zylinders oder in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors erfaßt, um die Verbrennungsbedingungen des Motors zu erfassen, beispielsweise eine Fehlzündung.

Bei einer Ionenstrom-Detektorvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine wurden eine Ionenstrom-Detektorelektrode und eine Ionenstromelektrode so angeordnet, daß sie im Inneren eines Zylinders oder eines Abgaskanals eines Verbrennungsmotors freilagen. An die beiden Elektroden werden mehrere Hundert Volt Spannung gelegt, um die Stärke eines elektrischen Stroms zu erfassen, der durch ionisierte Partikel im brennenden Gas eines Luft-Kraftstoff-Gemisches des Abgases verursacht wird.

Bei dieser Art von Lonenstrom-Detektorvorrichtung wird die Stärke des Ionenstroms zwischen dem Motorblock und einer gemeinsamen Elektrode erfaßt, die an eine Ionenstrom-Energiequellenschaltung und eine Ionenstrom-Detektorschaltung angeschlossen ist.

Dies verkompliziert die Ionenstrom-Detektorschaltung und reduziert mithin die Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Kostensteigerung, wenn die Vorrichtung zum praktischen Gebrauch in einen Verbrennungsmotor eingebaut wird.

Die GB-A-2 131 177 und die US-A-2 523 017 zeigen Ionenstrom- Detektorvorrichtungen ähnlich der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung. Die US-A-2 523 017 bildet die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist daher eines der Ziele der Erfindung, eine Ionenstrom- Detektorvorrichtung zu schaffen, die eine bauliche Vereinfachung einer Ionenstrom-Detektorschaltung ermöglicht, und die sich bei hoher Zuverlässigkeit billig fertigen läßt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenstrom- Detektorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen, umfassend folgende Merkmale:

eine Ionenspannungselektrode, die derart vorgesehen ist, daß im Betrieb ihr vorderes Ende zu dem Inneren eines Zylinders oder eines Abgaskanals eines Verbrennungsmotors hin freiliegt;

eine Ionenstrom-Energiequelle, die an die Ionenspannungselektrode angeschlossen ist; und

eine Ionenstrom-Detektorschaltung,

dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere Ionenstrom-Detektorelektroden über einen Umfang mit der Ionenspannungselektrode in einem mittleren Bereich angeordnet sind und Ionenstromspalte im Verein mit dem vorderen Ende der Ionenspannungselektrode bilden; und

wobei die Ionenstrom-Detektorschaltung zwischen die Ionenstrom- Detektorelektroden und Masse gelegt ist und eine Spannungsdetektorschaltung zwischen den Ionenstrom-Detektorelektroden und einem Widerstand aufweist, wobei letzterer zwischen jeder Ionenstrom-Detektorelektrode und Masse liegt, um eine Stärke des durch den Widerstand und die Ionenstrom-Detektorelektroden fließenden Stroms zu erfassen.

Bei der Verwendung der Ionenstrom-Detektorschaltung mit dem Widerstand und der Spannungsdetektorschaltung, jeweils zwischen den Ionenstrom-Detektorelektroden und Masse gelegt, besteht die Möglichkeit, die Ionenstrom-Detektorschaltung baulich zu vereinfachen und bei einfacher Wartungsmöglichkeit die Kosten zu senken.

Indem eine Mehrzahl von Ionenstrom-Detektorelektroden über einen Umfang angeordnet sind, während die Ionenspannungselektrode als Mittelteil fungiert, ist es möglich, die Stärke des Ionenstroms mit hoher Genauigkeit zu erfassen, außerdem die Richtung zu erfassen, in der sich die Flammen in dem Zylinder des Verbrennungsmotors ausbreiten.

Vorzugsweise sind die Ionenstrom-Detektorelektroden in Schräglage bezüglich einer Mittelelektrode innerhalb einer Zündkerze angeordnet, wobei die vorderen Enden der Ionenstrom-Detektorelektroden Ionenstromspalte mit einem vorderen Ende der Mittelelektrode bilden.

Vorzugsweise ist die Ionenspannungselektrode die Mittelelektrode einer Zündkerze, die an eine Zündschaltung anzuschließen ist, die als Ionenstrom-Energiequelle fungiert, wobei die Zündkerze zur Unterbringung in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors dient.

Bei Vorhandensein ionisierter Partikel zwischen der Mittelelektrode und den Ionenstrom-Detektorelektroden bei Abschluß der normalen Verbrennung im Zylinder eines Verbrennungsmotors veranlassen die ionisierten Partikel eine Verringerung des elektrischen Widerstands des Ionenstromspalts zwischen den Elektroden. Dies eröffnet die Möglichkeit, einen Ionenstrom zu induzieren, der den Spalt überspringt, um zu der Mittelelektrode zu fließen, und zwar über die Ionenstrom-Detektorschaltung und die Ionenstrom-Detektorelektroden. Im Ergebnis wird die Stärke des Ionenstroms von der Ionenstrom-Detektorschaltung gemessen, ohne daß speziell eine Ionenstrom-Energiequelle benötigt wird. Hierdurch wird es möglich, den Verbrennungszustand zu erfassen, beispielsweise eine Fehlzündung im Zylinder des Verbrennungsmotors, und zwar mit Hilfe einer einfachen Schaltung.

Wenn der Ionenstromdetektor mit einem Widerstand zwischen den Ionenstrom-Detektorelektroden und Schaltungsmasse liegt, und eine Spannungsdetektorschaltung aufweist, um die Stärke des durch den Widerstand und die Ionenstrom-Detektorelektroden fließenden Stroms zu erfassen, ist es möglich, die Ionenstrom-Detektorschaltung zu vereinfachen und sie mit geringem Kostenaufwand zu fertigen.

Vorzugsweise liegt eine Diode zwischen der Mittelelektrode der Zündkerze und einer Zündschaltung, um zu verhindern, daß eine Zündkerzenspannung entgegengesetzter Polarität das Erfassen des Ionenstroms abträglich beeinflußt.

Mit der Hochspannungsdiode zwischen der Mittelelektrode der Zündkerze und der Zündschaltung zum Verhindern eines Stromrückflusses zu der Zündschaltung ist es möglich, daß ein Ionenstrom umgekehrter Polarität in der Ionenstrom-Detektorschaltung auftritt, was eine hochgenaue Erfassung gestattet, während gleichzeitig garantiert ist, daß eine hohe Zündspannung an die Zündkerze gelegt wird.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Bezugnahme zur nachfolgenden Erfindungsbeschreibung, den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen.

Zwecks eines besseren Verständnisses der Erfindung wird die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen präsentiert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ionenstrom-Detektorvorrichtung, die das Verständnis der Erfindung erleichtern soll;

Fig. 2a und 2b graphische Darstellungen der Kennlinie eines Ionenstroms;

Fig. 3a eine schematische Ansicht einer Lonenstrom-Detektorvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3b eine Bodenansicht der Ionenstrom-Detektorvorrichtung bei Betrachtung seitens der Linie 31-31 in Fig. 3a;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Ionenstrom-Detektorvorrichtung, eingebaut in einen Verbrennungsmotor, hier dargestellt zum besseren Verständnis der Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Zündkerze, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wobei die linke Hälfte der Darstellung geschnitten ist;

Fig. 6a und 6b Kennlinien eines Ionenstroms;

Fig. 7a eine Längsschnittansicht einer Lonenstrom-Detektorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7b eine Bodenansicht der Ionenstrom-Detektorvorrichtung bei Betrachtung von der Linie 7A-7A in Fig. 7a.

Fig. 1 zeigt eine Ionenstrom-Detektorvorrichtung 1 für eine Verbrennungsmotor, Bezugszeichen 2 steht für eine Ionenkerze, die in einen (nicht gezeigten) Zylinderkopf des Verbrennungsmotors eingesetzt ist. Die Jonenkerze 2 besitzt eine Metallhülse 21, in der ein länglicher Isolator 22 aufgenommen ist. In dem Isolator 22 sind Axialbohrungen 23 und 24 parallel zueinander ausgebildet. In der Axialbohrung 23 sitzt fest eine Ionenspannungselektrode 3, die elektrisch mit einer Gleichstrom- oder Wechselstrom-Energiequelle 30 (einige zehn bis hundert Volt) zu verbinden ist, während eine Ionenstrom-Detektorelektrode 4 fest in der Axialbohrung 24 sitzt, um einen Ionenstromspalt G zwischen einem vorderen Ende 3A der vorgenannten Elektrode 3 und einem vorderen Ende 4A der letztgenannten Elektrode 4 zu bilden. Bei diesem Beispiel sind die beiden vorderen Enden 3A, 4A der Elektroden 3 bzw. 4 direkt gegenüber dem Innenraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors frei. Die vorderen Enden 3A, 4A der Elektroden 3, 4 können direkt einem Abgaskanal ausgesetzt sein, durch den ein Abgas aus dem Zylinder des Verbrennungsmotors strömt.

Ein Widerstand 5 befindet sich zwischen der Ionenstrom- Detektorelektrode 4 und Masse 5, eine Spannungsdetektorschaltung 6 liegt zwischen dem Widerstand 5 und der Ionenstrom-Detektorelektrode 4.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors zündet eine Zündkerze einen Luft- Kraftstoff-Gemischdampf, der in den Zylinder des Verbrennungsmotors in einem zeitlichen Zündablauf eingespritzt wird, der abhängig vom Laufzustand des Verbrennungsmotors festgelegt wird. Wenn der Luft-Kraftstoff- Gemischdampf normal in dem Zylinder des Verbrennungsmotors zündet, verringern ionisierte Partikel des Verbrennungsgases den elektrischen Widerstand im Ionenstromspalt G unter Durchbruch von dessen elektrischer Isolierung, so daß ein Ionenstrom durch den Ionenstromspalt G fließt. In diesem Moment wird ein elektrisch lebendiger Pfad von der Stromquellenschaltung 30 über die Elektrode 3, den Ionenstromspalt G, die Elektrode 4 und den Widerstand 5 nach Masse S gebildet, so daß ein starker Ionenstromfluß möglich wird. Wie bei M in Fig. 2a gezeigt ist, wird der Ionen- Strom als Schwankung einer Spannung mit Hilfe der Spannungsdetektorschaltung 6 über eine Teilerschaltung erfaßt, die durch den Widerstand 5 und einen Widerstand R des Ionenstromspalts G gebildet wird.

Schafft es die Zündkerze nicht, den Luft-Kraftstoff-Gemischdampf zu zünden, bedingt durch eine Fehlfunktion der Zündschaltung oder durch eine unzureichende Funkenentladung der Zündkerze, so kann praktisch kein Ionenstrom durch den Ionenstromspalt G fließen, bedingt durch das Fehlen oder unzulängliches Vorhandensein ionisierter Partikel in dem Luft-Kraftstoff-Gemischdampf. Im Ergebnis detektiert die Spannungsdetektorschaltung 6 einen schwachen Ionenstrom, der durch den Ionenstromspalt G fließt, wie in Fig. 2b bei L dargestellt ist.

Dies bedeutet: man kann eine Fehlzündung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors abhängig davon erfassen, ob der Pegel des Ionenstroms größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert oder nicht. Es sei angemerkt, daß die Möglichkeit besteht, einen Verbrennungszustand im Zylinder des Verbrennungsmotors dadurch zu erkennen, daß man eine Anstiegskurve, eine Abfallkurve, eine Haltezeitspanne, einen integralen Kurvenwert oder eine Zeitdauer zum Erreichen einer vorbestimmten Kennlinienhöhe der graphischen Darstellung nach Fig. 2a, 2b erfaßt.

Fig. 3a und 3b zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der ein länglicher Isolator 22 eine Mittelbohrung 25 aufweist, und mit der Mittelbohrung 25 als Zentrum über den Umfang mehrere Axialbohrungen 26-29 vorgesehen sind. Die Ionenspannungselektrode 3 ist fest in der Zentralbohrung 25 aufgenommen, während Lonenstrom-Detektorelektroden 41-44 fest in den Axialbohrungen 26-29 sitzen. Die Anzahl der Ionenstrom-Detektorelektroden ist je nach Belieben zu zwei, drei, fünf oder mehr wählbar. Der Ionenstromspalt G ist zwischen dem vorderen Ende 3A und der Elektrode 3 sowie den vorderen Enden 4B-4E der Elektroden 41-44 definiert. In diesem Beispiel können die Ionenstrom- Detektorelektroden 41-44 in einem Isolator 22 innerhalb der Metallhülse 21 vorgesehen sein, ansonsten können sie in einer anderen Ionenkerze aufgenommen sein, die getrennt von der Zündkerze 2 ausgebildet ist, in welcher sich die Ionenspannungselektrode 3 befindet.

Wenn man so vorgeht, besteht die Möglichkeit, die Richtung, in der sich die Verbrennungsflammen in dem Zylinder des Verbrennungsmotors ausbreiten, dadurch zu erfassen, daß man die Anzahl der Ionenstrom- Detektorelektroden 41-44 vervielfacht. Außerdem ermöglicht die zusätzliche Anzahl der Elektroden 41-44 eine Steigerung der Möglichkeiten beim Erfassen des Ionenstroms, mithin eine Steigerung der Erfassungsgenauigkeit für den Ionenstrom, wenn die ionisierten Partikel nicht gleichförmig verteilt um die Ionenstrom-Detektorelektroden 41-44 aufgrund des Verbrennungszustands sind.

Fig. 4 zeigt ein nicht zur Erfindung gehöriges Beispiel, das allerdings das Verständnis einer zweiten Ausführungsform erleichtert. Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Ionenstrom-Detektorvorrichtung 100 in eine Zündschaltung 101 eines Verbrennungsmotors einbezogen ist. Bezugszeichen 1ºC bezeichnet eine Zündspule, die eine Primärspannung aus einer Fahrzeugbatterie von 10 V hochtransformiert, um eine Zündkerzenspannung zu erzeugen. Bezugszeichen 1 OB bezeichnet eine Primärstrom- Unterbrechereinheit für die Zündspule 10C. Bezugszeichen 10D bezeichnet einen Verteiler, über den die Zündspannung an eine am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors gehalterte Zündkerze 102 gelegt wird. Eine Zündkerzenspannungsschaltung 103 dient zum elektrischen Verbinden des Verteilers 10D mit der Zündkerze 102. Eine Hochspannungsdiode 104 befindet sich zwischen dem Verteiler 10D und der Zündkerze 102, um zu verhindern, daß ein Strom zurück zu dem Verteiler 10D fließt.

Die Zündkerze 102 besitzt eine Metallhülse 121, in der gemäß Fig. 5 ein rohrförmiger Isolator 123 fest aufgenommen ist. Innerhalb einer Axialbohrung 122 des Isolators 123 befindet sich eine Mittelelektrode 124, deren vorderes Ende 102A einen Funkenspalt G 1 zusammen mit dem vorderen Ende 102C einer L-förmigen Masseelektrode 125 bildet, die an eine stirnseitige Fläche 102B der Metallhülse 121 angeschweißt ist. Eine Bohrung 126 in der Metallhülse 121 verläuft etwas schräg gegenüber deren axialer Richtung. Innerhalb der Bohrung 126 sitzt eine Ionenstrom- Detektorelektrode 105 fest angeordnet und ist mit einem Isolierfilm 151 überzogen. Zwischen einem vorderen Ende 105A der Elektrode 105 und dem vorderen Ende 102A der Mittelelektrode 124 ist ein Ionenstromspalt G2 gebildet, der größer ist als die Breite des Funkenspalts G1. Die Ionenstrom-Detektorvorrichtung 100 enthält die Ionenstrom-Detektorelektrode 105 und eine Ionenstrom-Detektorschaltung 106, welche zwischen ein hinteres Ende 105B der Ionenstrom-Detektorelektrode 105 und Masse 5 geschaltet ist. Die Ionenstrom-Detektorschaltung 106 besitzt einen Widerstand 161 und eine Spannungsdetektorschaltung 162, welche eine Spannungsänderung zwischen dem Widerstand 161 und dem hinteren Ende 105B der Ionenstrom-Detektorelektrode 105 erfaßt.

Beim Betrieb der Zündschaltung 101, der dazu dient, die Verbrennungsmaschine am laufen zu halten, induziert die Stromunterbrechereinrichtung 10B, die Zündkerzenspannung (10.000 V oder darüber) in der Zündkerzenspannungsschaltung 103, die äquivalent ist mit einem Sekundärschaltkreis der Zündspule 10C. Die Zündkerzenspannung wird einem Punkt V2 der Mittelelektrode 124 der Zündkerze 102 über den Verteiler 10D und die Hochspannungsdiode 104 zugeführt.

Dies hat zur Folge, daß an dem Funkenspalt G1 eine Funkenentladung zustande kommt, durch die ein Luft-Kraftstoff-Gemischdampf gezündet wird, der in den Zylinder der Verbrennungsmaschine eingespritzt wird. Beim normalen Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischdampfs ermöglicht das Vorhandensein der ionisierten Partikel in dem Verbrennungsgas einen Abfall des elektrischen Widerstands R1 des Ionenstromspalts G2 unter Zusammenbruch der Isolierung und Ermöglichung eines Ionenstromflusses durch den Spalt G2.

In diesem Moment wird ein elektrisch lebendiger Pfad von der Masse S zu der Mittelelektrode 24 über den Widerstand 161, die Elektrode 105, den Ionenstromspalt G2 ermöglicht und dadurch erreicht, daß in Pfeilrichtung 107 in Fig. 4 ein starker Ionenstrom fließt. Wie in Fig. 6b gezeigt ist, wird der starke Ionenstrom am Punkt V 1 über eine Spannung mit Hilfe der Spannungsdetektorschaltung 162 an einer Teilerschaltung erfaßt, die durch den Widerstand 161 und einen Widerstand R1 des Ionenstromspalts G2 gebildet wird.

Die Zündkerzenspannung besitzt eine relativ stabile negative Polarität, verursacht durch ein früheres Stadium einer induktiven Entladung als Folge einer kapazitiven Entladung, wenn die Hochspannung an die Mittelelektrode auf der Seite negativer Polarität angelegt wird. Allerdings unterliegt die Zündkerzenspannung Schwankungen vor Start und nach dem Ende einer Funkenentladung zwischen den Elektroden 124, 125, mithin kommt es zu einem Oszillieren des Ionenstroms unter Änderung von dessen Polarität. Im Ergebnis besteht die Möglichkeit, daß eine exakte Ionenstromerfassung nur während einer kurzen Zeitspanne um den Zündvorgang herum möglich ist. Das Vorsehen der Hochspannungsdiode 104 ermöglicht das Beseitigen einer Spannung entgegengesetzter Polarität bei der oszillierenden Zündkerzenspannung, und dadurch wiederum wird eine exakte Ionenstromerfassung nach dem Ende der Funkenentladung zwischen den Elektroden 124 und 125 ermöglicht.

Wenn es die Zündkerze nicht schafft, den Luft-Kraftstoff-Gemischdampf aufgrund einer Fehlfunktion der Zündschaltung oder einer unzureichenden Funkenentladung der Zündkerze zu zünden, so kann praktisch kein Ionenstrom durch den Ionenstromspalt G2 fließen, bedingt durch das Fehlen oder das unzureichende Vorhandensein der ionisierten Partikel in dem Luft-Kraftstoff-Gemischdampf. Demzufolge detektiert die Spannungsdetektorschaltung 162 einen schwachen Ionenstrom durch den Ionenstromspalt G2, wie in Fig. 6a gezeigt ist.

Das heißt: man kann eine Fehlzündung in dem Zylinder des Verbrennungsmotors abhängig davon feststellen, ob der Pegel des Ionenstroms größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert oder nicht. Es sei angemerkt, daß die Möglichkeit des Erkennens der Verbrennungsbedingungen in dem Zylinder des Verbrennungsmotors dadurch besteht, daß man eine ansteigende, eine abfallende Kurve, eine Verweilzeitlänge, einen integrierten Kurvenwert oder eine Zeitspanne zum Erreichen eines vorbestimmten Kennlinienpegels der in Fig. 6a, 6b dargestellten graphischen Darstellung erfaßt.

Fig. 7a und 7b zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Zündkerze 110 eine ringförmige Masseelektrode 225 am vorderen Ende 127 der Metallhülse 121 anstelle der L-förmigen Masseelektrode 125 enthält. Diese Ausgestaltung macht es möglich, einen Halbkriech- Funkenentladungsspalt G3 zwischen einer Innenwand der Masseelektrode 225 und dem vorderen Ende 102A der Mittelelektrode 124 zu bilden. Es sind vier Bohrungen in der Metallhülse 121 vorgesehen, jeweils etwas schräg gegenüber von deren axialer Richtung verlaufend, wie durch Bezugszeichen 228 angedeutet ist. In jeder der vier Bohrungen 228 befindet sich fest angeordnet die Ionenstrom-Detektorelektrode 105, um den Ionenstromspalt G2 zwischen dem vorderen Ende 102A der Mittelelektrode 124 und dem vorderen Ende 105A der Ionenstrom-Detektorelektrode 105 zu bilden. Bei diesem Beispiel kann die Ionenstrom-Detektorelektrode 105 in dem Isolator 123 anstatt in der Metallhülse 121 vorhanden sein.

Die hinzugefügte Anzahl von Ionenstrom-Detektorelektroden macht es also möglich, die Chancen dafür zu steigern, daß das Erfassen des Ionenstroms möglich ist, wobei gleichzeitig die Genauigkeit bei der Erfassung des Ionenstroms gesteigert wird, wenn die ionisierten Partikel an sämtlichen Stellen um die Ionenstrom-Detektorelektrode 105 aufgrund des Verbrennungszustands fehlverteilt vorhanden sind.

Man erkennt, daß die Änderungsrate der Spannung mit Hilfe der Ionenstrom-Detektorschaltung 106 erfaßt werden kann, anstatt durch bloßes Messen der Spitzenspannung erfaßt zu werden.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, daß die Beschreibung nicht in einschränkendem Sinn zu verstehen ist, da zahlreiche Abwandlungen und Hinzufügungen zu den speziellen Ausführungsbeispielen durch den Fachmann möglich sind, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]

1. Ionenstrom-Detektorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend:

eine Ionenspannungselektrode (3; 124), die derart vorgesehen ist, daß im Betrieb ihr vorderes Ende (3A; 102A) zu dem Inneren eines Zylinders oder eines Abgaskanals eines Verbrennungsmotors hin freiliegt;

eine Ionenstrom-Energiequelle (30; 101), die an die Ionenspannungselektrode (3; 124) angeschlossen ist; und

eine Ionenstrom-Detektorschaltung (5, 6; 106),

dadurch gekennzeichnet, daß

mehrere Ionenstrom-Detektorelektroden (41-44; 105) über einen Umfang mit der Ionenspannungselektrode (3; 124) in einem mittleren Bereich angeordnet sind und Ionenstromspalte (G; G&sub2;) im Verein mit dem vorderen Ende (3A, 102A) der Ionenspannungselektrode (3; 124) bilden; und

die Ionenstrom-Detektorschaltung (S. 6; 106) zwischen die Ionenstrom- Detektorelektroden (41-44; 105) und Masse (S) gelegt ist und eine Spannungsdetektorschaltung (6; 162) zwischen den Lonenstrom-Detektorelektroden (41-44; 105) und einem Widerstand (5; 161) aufweist, wobei letzterer zwischen jeder Ionenstrom-Detektorelektrode (41-44; 105) und Masse (S) liegt, um eine Stärke des durch den Widerstand (5; 161) und die Ionenstrom-Detektorelektroden (41-44; 105) fließenden Stroms zu erfassen.

2. Ionenstrom-Detektorvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei der die Ionenstrom-Detektorelektrode (105) in Schräglage bezüglich einer Mittelelektrode (124) innerhalb einer Zündkerze (110) vorgesehen sind, wobei die vorderen Enden (105A) der Ionenstrom-Detektorelektroden (105) Ionenstromspalte (G&sub2;) im Verein mit einem vorderen Ende (102A) der Mittelelektrode (124) bilden.

3. Ionenstrom-Detektorvorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Diode (104) zwischen die Mittelelektrode (124) der Zündkerze (110) und eine Zündschaltung (101) gelegt ist, um zu verhindern, daß eine Zündkerzenspannung umgekehrter Polarität die Ionenstromerfassung abträglich beeinflußt.

4. Ionenstrom-Detektorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ionenspannungselektrode (124) die Mittelelektrode (124) einer Zündkerze (110) ist, die an eine Zündschaltung (101) anzuschließen ist, welche als die erwähnte Ionenstrom-Energiequelle fungiert, wobei die Zündkerze zur Unterbringung in einen Zylinder einer Verbrennungsmaschine vorgesehen ist.

5. Ionenstrom-Detektorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mehreren Ionenstrom-Detektorelektroden (41-44; 105) vier Ionenstrom-Detektorelektroden (41-44; 105) aufweisen.







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