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DE19502402C2 - Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number
DE19502402C2
DE19502402C2 DE19502402A DE19502402A DE19502402C2 DE 19502402 C2 DE19502402 C2 DE 19502402C2 DE 19502402 A DE19502402 A DE 19502402A DE 19502402 A DE19502402 A DE 19502402A DE 19502402 C2 DE19502402 C2 DE 19502402C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
current
circuit
capacitor
misfire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19502402A
Other languages
English (en)
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DE19502402A1 (de
Inventor
Yukio Yasuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE19502402A1 publication Critical patent/DE19502402A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19502402C2 publication Critical patent/DE19502402C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
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    • F02P2017/128Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsaussetzer-Abtast­ schaltung für eine Brennkraftmaschine mit elektrischer Zün­ dung, die folgendes aufweist:
eine Ionenstrom-Abtasteinrichtung, um einen Ionenstrom in der Brennkammer abzutasten;
eine Strom/Spannungs-Wandlereinheit, um den Ionenstrom nega­ tiver Polarität in eine Spannung mit positiver Polarität um­ zuwandeln, wobei die Ionenstrom-Abtasteinrichtung folgendes aufweist:
einen Kondensator, der durch einen elektrischen Strom des Zündkreises geladen wird, um eine Spannung mit positiver Po­ larität zu halten;
eine Spannungsbegrenzungsschaltung, um die Ladespannung des Kondensators zu begrenzen; und
eine erste Diode, die zwischen die Elektrode des Kondensators auf der Niedrigpotentialseite und Masse geschaltet ist, wobei weiterhin die Strom/Spannungs-Wandlereinheit folgendes auf­ weist:
eine zur ersten Diode entgegengesetzt gepolte zweite Diode, die zwischen den Verbindungspunkt des Kondensators mit der ersten Diode und Masse geschaltet ist; und
eine Schaltung mit kleiner Eingangsimpedanz mit einem Opera­ tionsverstärker, dessen invertierender Eingang mit dem Ver­ bindungspunkt zwischen dem Kondensator und der ersten Diode verbunden ist und dessen nicht-invertierender Eingang mit Masse verbunden ist, um den aus dem Kondensator fließenden Strom in eine Verbrennungsaussetzer-Detektionsspannung umzu­ wandeln.
Bei Brennkraftmaschinen wird ein Gasgemisch aus Kraftstoff und Luft komprimiert und dann durch einen Zündfunken ver­ brannt, der durch Anlegen einer Hochspannung an eine Zünd­ kerze erzeugt wird, welche sich in dem Verbrennungsraum be­ findet. Ein Zustand, in welchem das Gasgemisch nicht ver­ brannt wird, wird als Verbrennungsaussetzer oder kurz als Zündaussetzer oder Fehlzündung bezeichnet. In einem solchen Falle kann die Brennkraftmaschine nicht nur keine ausrei­ chende Leistung abgeben, sondern es strömt ein Gasgemisch, welches eine große Menge an Kraftstoff enthält, in das Abgas­ system, was Schwierigkeiten bereitet, da beispielsweise der Auspuff korrodiert werden kann. Somit ist es erforderlich, den Zustand von Verbrennungsaussetzern festzustellen und die Bedienungsperson zu warnen.
Als Verbrennungsaussetzer-Abtasteinrichtung wird ein Gerät verwendet, um Verbrennungsaussetzer festzustellen, indem man den Ionenstrom in der Verbrennungskammer mißt. Wenn die Verbrennung in der Ver­ brennungskammer durchgeführt wird, werden Moleküle in der Verbrennungskammer infolge der Verbrennung ionisiert. Wenn über ein Zündkerze eine Spannung an den Innenraum der ioni­ sierten Verbrennungskammer angelegt wird, fließt ein sehr kleiner Strom, der als Ionenstrom bezeichnet wird. Da der Ionenstrom zum Zeitpunkt eines Verbrennungsaussetzers extrem klein wird, ist es möglich, diesen Ionenstrom zu messen und festzu­ stellen, ob ein Verbrennungsaussetzer stattgefunden hat. Die Erfin­ dung betrifft eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brennkraftmaschine zur Feststellung von derartigen Verbrennungsaus­ setzern durch Abtastung eines solchen Ionenstromes.
Fig. 20 zeigt eine herkömmliche Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung von diesem Typ, der beispielsweise in der JP-OS 4 191 465 an­ gegeben ist.
In Fig. 20 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Zündspule, während die Bezugszeichen 1a und 1b die entsprechende Primär­ wicklung bzw. Sekundärwicklung bezeichnen. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Zündkerze, die mit der Seite negativer Po­ larität der Sekundärwicklung 1b verbunden ist. Die Seite po­ sitiver Polarität der Primärwicklung 1a ist mit einer Strom­ quelle 8 verbunden, während die Seite negativer Polarität der Primärwicklung 1a mit dem Kollektor eines Transistors 2 ver­ bunden ist, um elektrischen Strom zu speichern. Der Emitter des Transistors 2 ist mit Masse verbunden, während die Basis des Transistors 2 von einer nicht dargestellten Steuerung ge­ steuert wird, um dadurch die Verbrennung zu regeln.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Verbrennungsaussetzer-Abtast­ schaltung. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Kondensator, der mit der Seite positiver Polarität der Sekundärwicklung 1b verbunden ist. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Diode, welche zwischen die Seite des Kondensators 5 mit niedrigem elektrischen Potential und Masse geschaltet ist, wobei die Diode 6 in einer Richtung angeschlossen ist, bei der die ent­ sprechende Seite des Kondensators 5 die Anode bildet. Das Be­ zugszeichen 4 bezeichnet eine Zenerdiode, welche die Spannung bestimmt, mit der der Kondensator 5 geladen wird, wobei die Zenerdiode 4 zwischen die Seite positiver Polarität der Se­ kundärwicklung 1b und Masse geschaltet ist. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Widerstand.
Wenn in einer Schaltung mit einem solchen Aufbau die Brenn­ kraftmaschine gezündet wird, so ändert der Transistor 2 seinen Zustand plötzlich von EIN nach AUS, und zwar unter der Steue­ rung einer nicht dargestellten Steuereinrichtung zur Steue­ rung der Verbrennung. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Primär­ strom der Zündspule 1 schlagartig ab, und es wird eine Hoch­ spannung durch eine elektromotorische Gegenkraft der Zünd­ spule 1 erzeugt. Auf der Sekundärseite der Zündspule 1 wird eine Spannung, die auf der Primärseite entwickelt wird, in der Weise entwickelt, daß die Spannung in Abhängigkeit von dem Spulenwicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung 1a und der Sekundärwicklung 1b verstärkt wird. Somit wird schließlich eine Spannung von etwa -10 kV bis -25 kV an die Zündkerze 3 angelegt.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 20 wird eine Ladung, die zum Messen des Ionenstromes ausreichend ist, im Kondensator 5 ge­ laden, indem man die Energie zum Zündzeitpunkt verwendet, und der Ionenstrom wird unmittelbar nach der Zündung durch eine Spannung gemessen, die von dem Kondensator 5 geliefert wird. Der elektrische Strom zum Zündzeitpunkt fließt in der Rich­ tung des Pfeiles 3a in Fig. 20, bewirkt eine Entladung der Zündkerze 3, und somit wird das Gasgemisch in der Verbren­ nungskammer 30 gezündet. Dieser Entladungsstrom lädt den Kon­ densator 5 auf eine Spannung auf, die durch die Zenerdiode 4 begrenzt ist.
Wenn der elektrische Strom in der Richtung des Pfeiles 3a für die Zündung auf Null abnimmt, wird die von dem Kondensator 5 gehaltene Spannung an die Zündkerze 3 angelegt. Wenn zu die­ sem Zeitpunkt die Verbrennung in der Verbrennungskammer 30 normal durchgeführt wird, fließt der Ionenstrom in der Rich­ tung des Pfeiles 3b. Da der in Richtung des Pfeiles 3b flie­ ßende Strom auch durch den Widerstand 7 fließt, wird ein Spannungsabfall hervorgerufen. Unter Verwendung dieses Span­ nungsabfalls als Meßsignal wird die Anwesenheit oder Abwesen­ heit eines Verbrennungsaussetzers auf der Basis dieses Spannungsab­ falls bestimmt. Das bedeutet, da kein Ionenstrom im Falle ei­ nes Verbrennungsaussetzers fließt, entwickelt sich keine Spannung, die durch einen solchen Ionenstrom hervorgerufen wird, am Ausgang der Abtastschaltung 9 aus.
Weitere Beispiele von Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltungen für Brennkraftmaschinen sind in der JP-OS 4-265 474 und JP-OS 4-262 070 beschrieben. Diese Verbrennungsaussetzer-Abtastschal­ tungen haben jedoch eine Reihe von Problemen, die nachstehend erläutert sind.
Streukapazitäten
Die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung wird in der Praxis im In­ nenraum eines Motorraumes eines Kraftfahrzeuges zusammen mit einer Zündspule vorgesehen. Die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung wird in verschiedenen Anordnungen installiert, und zwar in Abhängigkeit von der Motorkonstruktion und dergleichen. Dabei treten Fälle auf, bei denen ein großer Abstand zwischen der Zündspule 1 und der Zündkerze 3 bei der Anordnung gemäß Fig. 20 besteht, wobei dieser Abstand etwa 2 Meter betragen kann. Wenn die Verdrahtung lang wird, so wird eine Streukapazität zwischen ihr und der Verdrahtung mit anderem Potential, ins­ besondere Masse hervorgerufen.
Wenn die Streukapazität im Falle der Schaltung gemäß Fig. 20 gegenüber Masse den Wert Cf (Farad) hat, so wird eine Reihen­ schaltung aus der Streukapazität Cf, dem Kondensator 5 und dem Widerstand 7 gebildet. Die Wirkungsweise dieser Reihen­ schaltung wird stark beeinflußt durch eine Ladungs/Entla­ dungs-Zeitkonstante, welche durch die Streukapazität Cf und den Widerstandswert des Widerstandes 7 bestimmt ist, und es tritt das Problem auf, daß insbesondere die Zeitdauer eines Rauschsignals ansteigt.
Bei einem aktuellen Beispiel gilt folgendes: Für ein Rausch­ signal mit 100 µs und 10 mA ist zur Dämpfung oder Abnahme auf weniger als 1 µA, was im Vergleich mit dem Ionenstrom nicht problematisch ist, unter Berücksichtigung einer Streukapazi­ tät Cf von 500 pF und einem Widerstandswert des Widerstandes 7 von 200 kOhm eine Zeit von ungefähr 1 ms erforderlich, und die Wellenform des Rauschstromes breitet sich ungefähr auf das Zehnfache aus. Infolgedessen besteht die Möglichkeit und Gefahr, daß das Rauschen irrtümlich als Ionenstrom abgetastet wird.
Denkbare Gegenmaßnahmen sind folgende: Der Widerstandswert des Widerstandes 7 wird verringert, und auch die Streukapazi­ tät wird verringert. Die Verringerung des Widerstandswertes bringt jedoch ein Problem mit sich, da es beispielsweise un­ möglich ist, einen Verbrennungsaussetzer im niedrigen Drehzahlbereich zu erfassen, in welchem der Wert des Ionenstromes abnimmt, und zwar aufgrund der Abnahme der Empfindlichkeit bei der Verbrennungsaussetzer-Abtastung. Auch bringt die Verringerung der Streukapazität eine starke Einschränkung hinsichtlich des Or­ tes mit sich, wo die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung angeordnet wird und wie die Anordnung erfolgt.
Dunkelstrom
Während der Ionenstrommessung werden die Zündung und der Verbrennungsaussetzer im Innenraum der Verbrennungskammer auf der Ba­ sis der Größe des Ionenstromes bestimmt. Der zum Zeitpunkt eines Verbrennungsaussetzers fließende elektrische Strom ist jedoch nicht vollständig Null, sondern es fließt ein Strom von unge­ fähr 1/100 bis 1/50 des Stromes, der zum Zeitpunkt einer richtigen Zündung fließt. Der elektrische Strom zu diesem Zeitpunkt wird als Dunkelstrom bezeichnet.
Der Ionenstrom hat eine Charakteristik, die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt. Generell gilt, daß der Strom­ wert bei großen Drehzahlen hoch ist und daß der Strom bei kleinen Drehzahlen abnimmt. Der Wert der Stromstärke nimmt um Faktoren von 10 oder mehr zwischen dem Leerlauf bei 500 bis 1 000 min-1 und einer hohen Drehzahl von 6 000 bis 8 000 min-1 zu.
Der Dunkelstrom steigt nahezu proportional zum Ionenstrom an. Der Dunkelstrom bei hohen Drehzahlen erreicht ungefähr den gleichen Wert wie der Ionenstrom bei kleinen Drehzahlen. Wenn daher der Abtastschwellwert des Ionenstromes konstant ist und wenn er auf die Charakteristik bei kleinen Drehzahlen einge­ stellt ist, so wird der Dunkelstrom zum Zeitpunkt eines Verbrennungsaussetzers irrtümlich als Ionenstrom bei großen Drehzah­ len gemessen; wenn andererseits der Abtastschwellwert auf die Charakteristik bei großen Drehzahlen eingestellt ist, wird es unmöglich, den Ionenstrom bei kleinen Drehzahlen zu messen. Diese Probleme beeinträchtigen die Realisierung einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung, die in der Lage ist, wirksam auf einen großen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine anzu­ sprechen.
Leckstrom
Obwohl die Zündkerze in der Verbrennungskammer isoliert ist, gibt es Fälle, in denen die Isolierung abnimmt, und zwar auf­ grund der Ablagerung von Kraftstoff, Kohlenstoff oder der­ gleichen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen. In ei­ nem solchen Falle werden die Zündeigenschaften schlechter. Im Falle von modernen Brennkraftmaschinen ist es jedoch möglich, Zündfunken ohne Probleme zu erzeugen, wenn die Zündkerze einen Widerstand von ungefähr 10 MOhm besitzt. Der Leckstrom, der aber dann fließt, wenn der Isolierwiderstand einen Wert von 10 MOhm besitzt, wird jedoch größer als der Ionenstrom bei kleinen Drehzahlen, und somit wird der Leckstrom als Ionenstrom zum Zeitpunkt eines Verbrennungsaussetzers abgetastet. Insbesondere dann, wenn der Isolationswiderstand abnimmt, ist es sehr wahrscheinlich, daß Verbrennungsaussetzer auftreten. Die irr­ tümliche Messung in einer solchen Situation, in der es wahr­ scheinlich ist, daß Verbrennungsaussetzer auftreten, erfüllt nicht die Funktion der Abtastung von Verbrennungsaussetzern, was in der Praxis problematisch ist.
Bei einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brennkraft­ maschine mit dem oben beschriebenen Aufbau sind keine Gegen­ maßnahmen ergriffen, um die Streukapazität, den Dunkelstrom und/oder den Leckstrom gebührend zu berücksichtigen, und so­ mit besteht die Möglichkeit und Gefahr, daß eine irrtümliche oder falsche Messung des Ionenstromes erfolgt.
Eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brenn­ kraftmaschine mit elektrischer Zündung der eingangs genannten Art ist aus der nachveröffentlichten EP 0 615 067 A2 mit äl­ terem Zeitrang bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungs­ aussetzer-Abtastschaltung für eine Brennkraftmaschine mit elektrischer Zündung so weiterzubilden, daß sowohl die Zuver­ lässigkeit der Abtastschaltung als auch die Meßgenauigkeit erhöht werden, so daß der Einfluß von Dunkelströmen und/oder Leckströmen beseitigt oder zumindest erheblich reduziert wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht die erfindungsge­ mäße Lösung darin, eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Strom/Spannungs-Wandlereinheit eine zwischen dem Ausgang des Opera­ tionsverstärkers und dessen invertierenden Eingang angeord­ nete Rückkopplungsschaltung zum Beseitigen eines Dunkelstro­ mes aufweist, welche bei kleinen Drehzahlen abgeschaltet wird, bei denen das Ausgangssignal des Operationsverstärkers klein ist, und die bei hohen Drehzahlen eingeschaltet wird, bei denen das Ausgangssignal des Operationsverstärkers groß ist, so daß eine irrtümliche Messung des Ionenstromes auf­ grund eines Dunkelstromes verhindert wird, wobei die Rück­ kopplungsschaltung einen weiteren Kondensator aufweist, wel­ cher über eine mit dem Ausgang des Operationsverstärkers ver­ bundene Reihenschaltung aus einer weiteren Diode und einem Widerstand geladen wird, und wobei die Spannung am weiteren Kondensator über einen Widerstand am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers anliegt.
In Weiterbildung einer derartigen Abtastschaltung ist vorge­ sehen, daß eine Wellenformeinheit vorgesehen ist, um das Aus­ gangssignal der Strom/Spannungs-Wandlereinheit zu formen, wo­ bei die Wellenformeinheit einen Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignales des Operationsverstärkers mit einer er­ sten Referenzspannung aufweist und wobei weiterhin der Aus­ gang des Komparators auf den Steuereingang einer Konstant­ stromlade-/Entladeschaltung führt, die ausgangsseitig mit ei­ nem dritten Kondensator verbunden ist; sowie einen weiteren Komparator zum Vergleichen der Ladespannung des dritten Kon­ densators mit einer zweiten Referenzspannung, wobei am Aus­ gang des weiteren Komparators das leckstromfreie Verbren­ nungsaussetzer-Detektionssignal anliegt.
In Weiterbildung der Abtastschaltung ist vorgesehen, daß die Ionenstrom-Abtasteinrichtung eine Spannungsbegrenzungsschal­ tung aufweist, um die Spannung des Kondensators zu begrenzen, wobei die Spannungsbegrenzungsschaltung von einem Transistor, dessen Emitter mit Masse verbunden ist und der zwischen die Hochpotentialseite des Kondensators und Masse geschaltet ist, sowie einem Spannungsbegrenzungselement gebildet ist, das zwischen Kollektor und Basis des Transistors geschaltet ist, und daß der Transistor eingeschaltet wird, wenn aufgrund ei­ ner Sperrspannung ein Sperrstrom durch das Spannungsbegren­ zungselement fließt, so daß der Energieverlust im Spannungs­ begrenzungselement reduziert ist.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Abtastschaltung ist vorgesehen, daß die Spannungsbegrenzungsschaltung der Ionen­ strom-Abtasteinrichtung weiterhin eine Schaltung zur Unter­ drückung eines Kollektorleckstromes aufweist, um zu verhin­ dern, daß ein Leckstrom vom Kondensator zum Kollektor des Transistors fließt, indem ständig eine Spannung mit positiver Polarität an den Emitter des Transistors angelegt ist.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abtastschaltung ist vorgesehen, daß die Ionenstrom-Abtasteinrichtung eine Ener­ gieversorgungsschaltung aufweist, die von einem vierten Kon­ densator, welcher durch einen elektrischen Strom von außen in gleicher Weise wie der Kondensator zur Messung des Ionenstro­ mes geladen wird und der dazu dient, eine Spannung mit posi­ tiver Polarität zu halten, und einer weiteren Spannungsbe­ grenzungsschaltung gebildet wird, um die Spannung des vierten Kondensators zu begrenzen, wobei die erste Diode und die Spannungsbegrenzungsschaltung an einem ersten Verbindungs­ punkt der Parallelschaltung des vierten Kondensators und der weiteren Spannungsbegrenzungsschaltung angeschlossen sind, welcher ein von Masse abweichendes Potential aufweist, und wobei weiterhin der zweite Verbindungspunkt der Parallel­ schaltung auf Massepotential liegt.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Abtastschaltung ist vorgesehen, daß eine Ausgangssignal-Begrenzungseinrichtung vorgesehen ist, die das Ausgangssignal der Abtastschaltung dann begrenzt, wenn die Spannung der Energieversorgungsschal­ tung unter einen vorgegebenen Wert abfällt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform besteht die erfindungsge­ mäße Lösung darin, eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Strom/ Spannungs-Wandlereinheit einen zwischen dem Ausgang des Ope­ rationsverstärkers und dessen invertierenden Eingang angeord­ neten Rückkopplungswiderstand aufweist und daß der inver­ tierende Eingang des Operationsverstärkers über den Kondensa­ tor unmittelbar und ausschließlich an der Sekundärseite des Zündkreises angeschlossen ist.
In Weiterbildung einer derartigen Ausführungsform der Abtast­ schaltung ist vorgesehen, daß dem Rückkopplungswiderstand ein Kondensator parallelgeschaltet ist.
Mit der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß der Er­ findung wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst.
Mit der jeweiligen Rückkopplungsschaltung lassen sich Dunkel­ ströme bzw. Leckströme in vorteilhafter Weise im Ausgangssi­ gnal eliminieren. Die verschiedenen Maßnahmen gemäß den Wei­ terbildungen der erfindungsgemäßen Abtastschaltung tragen ebenfalls dazu bei, fehlerhafte Messungen des Ionenstromes bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu verhindern.
Die verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung bieten die Vorteile, daß die Abtastschaltung eine erhöhte Zuverlässigkeit im Be­ trieb besitzt, in einem breiten Drehzahlbereich der Brenn­ kraftmaschine arbeiten kann, keine spannungsbegrenzenden Ele­ mente mit einer hohen Nennleistung erfordert und dadurch leichter herzustellen ist bzw. geringere Herstellungskosten mit sich bringt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Funktionsblockschaltbild zur generellen Erläute­ rung des Aufbaus einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für jede Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wirkungs­ weise der Schaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels der Verbindung zwischen der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß der Erfindung und einem Zündsystem bei einer Niederspannungsverteilung für eine Brennkraftma­ schine;
Fig. 5 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels der Verbindung zwischen der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß der Erfindung und einem Zündsystem bei Hoch­ spannungsverteilung für eine Brennkraftmaschine;
Fig. 6 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels der Verbindung, wobei die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß der Erfindung den Ladestrom für einen Kondensa­ tor von der Primärseite der Zündspule erhält;
Fig. 7 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Strom/Spannungs-Wandlereinheit für eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wirkungs­ weise der Schaltung gemäß Fig. 7 bei kleinen Drehzah­ len;
Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig. 7 bei hohen Drehzahlen;
Fig. 10 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Strom/Spannungs-Wandlereinheit und einer Wellenformeinheit gemäß ei­ ner dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der Schaltung gemäß Fig. 10, wenn kein Leckstrom vor­ liegt;
Fig. 12 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der Schaltung gemäß Fig. 10, wenn ein Leckstrom vor­ liegt;
Fig. 13 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ionenstrom-Ab­ tasteinheit einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 14 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ionenstrom-Ab­ tasteinheit einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 15 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ionenstrom-Ab­ tasteinheit einer Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 16 ein Schaltbild zur Erläuterung eines Ausführungsbei­ spiels der gesamten Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung mit einer Schaltung gemäß Fig. 15;
Fig. 17 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der Schaltung gemäß Fig. 16;
Fig. 18 ein Schaltbild zur Erläuterung einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltung gemäß Fig. 15;
Fig. 19 ein Schaltbild zur Erläuterung einer weiteren abge­ wandelten Ausführungsform der Schaltung gemäß Fig. 15; und in
Fig. 20 ein Schaltbild zur Erläuterung einer herkömmlichen Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung.
Erste Ausführungsform
Die mit den Bezugszeichen 1 bis 6, 8 und 30 in Fig. 1 be­ zeichneten Komponenten sind die gleichen wie beim Stand der Technik, die im Zusammenhang mit Fig. 20 erläutert worden sind.
Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine zweite Diode, deren Anode an Masse angeschlossen ist und deren Kathode mit der Verbindungsstelle von der Elektrode auf der niedrigen Poten­ tialseite des Kondensators 5 und von der Anode der ersten Di­ ode 6 verbunden ist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Operationsverstärker, dessen invertierender Eingang mit der Anode der Diode 6 verbunden ist und dessen nicht-invertieren­ der Eingang mit Masse verbunden ist, wobei ein Rückkopplungs­ widerstand 19 zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Operationsverstärkers 18 geschaltet ist. Das Be­ zugszeichen 20 bezeichnet einen Kondensator, der zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des Operationsverstär­ kers 18 geschaltet ist, um hochfrequentes Rauschen zu entfer­ nen. Die Zenerdiode 4 bildet eine Spannungsbegrenzungsschal­ tung für den Kondensator 5, um einen Ionenstrom abzutasten.
Fig. 2 zeigt ein Funktionsblockschaltbild zur allgemeinen Er­ läuterung des Aufbaus der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für jede Ausführungsform gemäß der Erfindung. In Fig. 2 bezeich­ net das Bezugszeichen 90 eine Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung; das Bezugszeichen 9a bezeichnet eine Ionenstrom-Abtastein­ heit, um Energie zum Zeitpunkt der Zündung in einem Kondensa­ tor zu speichern und den Ionenstrom auf der Basis der in die­ sem Kondensator gespeicherten Ladung zu messen; das Bezugs­ zeichen 9b bezeichnet eine Strom/Spannungs-Wandlereinheit; das Bezugszeichen 9c bezeichnet eine Wellenformeinheit, um das Rauschen des in eine Spannung umgewandelten Signals zu formen. Die Bezugszeichen 40 und 41 bezeichnen einen Ein­ gangsanschluß bzw. einen Ausgangsanschluß der Ionenstrom-Ab­ tasteinheit 9a; die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen einen Eingangsanschluß bzw. einen Ausgangsanschluß der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b.
Nachstehend wird der Betrieb der Schaltung gemäß Fig. 1 näher erläutert. Die Wellenformdiagramme an den Stellen S1 bis S6 der Schaltung gemäß Fig. 1 sind in Fig. 3 dargestellt. Es be­ zeichnet S5 das Basispotential des Transistors 2 zur Steue­ rung des elektrischen Stromes auf der Primärseite der Zünd­ spule 1. Der Transistor 2 wird während einer EIN-Periode ein­ geschaltet, in der man den elektrischen Strom durch die Pri­ märwicklung 1a fließen läßt, und er wird abgeschaltet während einer AUS-Periode, in der der elektrische Stromfluß unterbro­ chen ist.
Wenn der Transistor 2 seinen Zustand von EIN nach AUS ändert, so steigt die Spannung S6 ungefähr auf 300 Volt an, und zwar wegen der elektromotorischen Gegenkraft der Zündspule 1. Diese Spannung ist gleich der Kollektor-Emitter-Spannung ent­ sprechend dem Widerstand des Transistors 2. Die bei S6 er­ zeugte Hochspannung ist in Abhängigkeit von dem Spulenwick­ lungsverhältnis der Primärwicklung 1a zu dem der Sekundär­ wicklung 1b multipliziert, wobei diese Spannung etwa 30 kV auf der Sekundärseite erreicht, und ein Zündfunken wird in der Zündspule 3 erzeugt. In diesem Augenblick fließt ein elektrischer Strom mit maximal etwa 100 mA zu der Sekundär­ seite der Zündspule 1 in Richtung des Pfeiles 3b. Wenn danach der Spulenstrom auf Null abnimmt, so geht die Spannung bei S4 der Zündspule 3 auf die Spannung, die von dem Kondensator 5 gehalten wird, und ein Ionenstrom fließt in der Richtung des Pfeiles 3b.
Die Spannung S2 an der Verbindung zwischen dem Kondensator 5 und der Diode 6 ist eine Spannung des invertierenden Eingan­ ges des invertierenden Verstärkers, der aus dem Operations­ verstärker 18 und einem Widerstand 19 gebildet ist. Wenn der Operationsverstärker 18 normal arbeitet, ist die Spannung gleich der nicht-invertierenden Eingangsspannung, die 0 Volt beträgt. Es gibt zwei Typen von Fällen, in denen der Operati­ onsverstärker 18 nicht normal arbeitet: einen Fall, in wel­ chem der elektrische Strom in der Richtung des Pfeiles 3b fließt, und einen anderen Fall, in welchem der elektrische Strom in der Richtung des Pfeiles 3b zu groß ist und der Aus­ gang des Operationsverstärkers 18 gesättigt ist.
Wenn der elektrische Strom in Richtung des Pfeiles 3b fließt, so ist die Spannung bei S2 die Durchlaßspannung (0,7 Volt) der ersten Diode 6. Wenn der elektrische Strom in Richtung des Pfeiles 3b hoch ist und der Ausgang des Operationsver­ stärkers 18 gesättigt ist, so leitet eine zweite Diode 17, und die Spannung bei S2 nimmt um einen Betrag ab, welcher der Durchlaßspannung entspricht. Wenn der Operationsverstärker 18 normal arbeitet, so bildet sich der Ionenstrom als Spannungs­ abfall am Rückkopplungswiderstand aus, wird in ein Masse-Re­ ferenzsignal umgewandelt, und dieses Signal wird abgegeben.
Wie sich aus der Wellenform der Spannung bei S2 entnehmen läßt, nimmt bei einer derartigen Schaltungsanordnung die Spannungsänderung bezüglich der Stromänderung auf der Nied­ rigpotentialseite des Kondensators 5 ab. Wenn der Operations­ verstärker 18 normal arbeitet, wird die Spannung bei S2 of­ fensichtlich konstant, und wenn der Operationsverstärker 18 nicht normal arbeitet, wird sie bei der Durchlaßspannung der Diode konstant. Das bedeutet, die Impedanz der Abtastschal­ tung ist, von der Stelle S2 aus gesehen, extrem niedrig. Auf­ grund dieses Effektes ist es möglich, die Impedanz der Schal­ tung zu verringern und infolgedessen die Toleranz gegenüber Fehlfunktionen beträchtlich zu erhöhen, welche durch die Streukapazität und die Impedanz der Schaltung hervorgerufen werden, ohne die Strom/Spannungs-Umwandlungscharakteristik, also die Abtastempfindlichkeit des Ionenstromes, zu ver­ schlechtern.
Obwohl beim Stand der Technik Fehlfunktionen in der Schaltung auftreten, wenn die Streukapazität etwa 200 pF beträgt, ist die erfindungsgemäße Schaltung in der Lage, bei einer Streu­ kapazität von ungefähr 2000 pF zu arbeiten, wobei die glei­ che Abtastempfindlichkeit beibehalten werden kann, und es ist möglich, eine ausreichende Toleranz gegenüber Fehlfunktionen zu erzielen, die durch Streukapazitäten hervorgerufen werden, welche in der Praxis erzeugt werden können.
Während bei der herkömmlichen Schaltung gemäß Fig. 20 eine negative Spannung erzeugt wird und die Diode 6, der Wider­ stand 7 und dergleichen nicht in einer monolithischen inte­ grierten Schaltung montiert werden können, die mit einer ein­ zigen Stromversorgung betrieben werden kann, ist es so, wenn die Anordnung gemäß Fig. 1 verwendet wird, daß die Diode 6 und die Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b in eine monolithi­ sche integrierte Schaltung integriert werden können, die mit einer einzigen Stromversorgung betreibbar ist. Dadurch ist es möglich, die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 kompakt auszu­ bilden.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 hat den Vorteil, daß sie nicht nur unempfindlich gegenüber den störenden Einflüssen von Streukapazitäten ist, sondern auch den schädlichen Ein­ fluß eines Dunkelstromes und eines Leckstromes vermeidet, was nachstehend näher erläutert ist, und zwar einfach durch Hin­ zufügen einer sehr einfachen Schaltung.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Beispiel der Verbindung zwischen der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 und dem Zündsystem der Brennkraftmaschine. Fig. 4 zeigt ein Verbindungsbeispiel für die Niederspannungsverteilung der Brennkraftmaschine, während Fig. 5 ein Verbindungsbeispiel der Hochspannungsverteilung der Brennkraftmaschine zeigt.
In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen 3c bis 3f Zündkerzen für vier Zylinder einer Brennkraftmaschine; die Bezugszeichen 1c bis 1f bezeichnen die entsprechenden Zündspulen für diese Zündkerzen 3c bis 3f; die Bezugszeichen 2a bis 2d bezeichnen Transistoren zum Schalten des elektrischen Stromes auf der Primärseite der jeweiligen Zündspulen 1c bis 1f. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen 56a bis 56d Dioden zur Abtastung des Ionenstromes. Das Bezugszeichen 57 bezeichnet einen Zünd­ verteiler.
Die Fig. 4 und 5 zeigen Beispiele, bei denen die Verbrennungsausset­ zer-Abtastschaltung Anwendung findet auf eine Vierzylinderma­ schine, wobei auch dargestellt ist, daß es möglich ist, die Ionenstromabtastung für vier Zylinder mit einer einzigen Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 durchzuführen. Da bei einer Maschine mit fünf oder mehr Zylindern der Verbrennungszyklus bzw. dessen Intervalle kürzer wird, werden die Zylinder so gruppiert, daß der Verbrennungszyklus bzw. dessen Intervalle lang werden, und es werden zwei oder mehr Verbrennungsaussetzer-Ab­ tastschaltungen verwendet.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in welchem die Verbrennungsaussetzer-Ab­ tastschaltung an ein Zündsystem für die gleichzeitige Zündung von zwei Zylindern angeschlossen ist, wobei außerdem darge­ stellt ist, daß ein elektrischer Zündfunken auf beiden Seiten einer Hochspannung hervorgerufen wird, die parallel zu den beiden Polen der Sekundärseite der Zündspule erzeugt wird.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, bezeichnen die Bezugszeichen 3g und 3i jeweils eine Zündkerze, von der ein Zündfunken einer negativen Spannung erzeugt wird; die Bezugszeichen 3h und 3j bezeichnen jeweils eine Zündkerze, bei denen ein Zündfunken einer positiven Spannung erzeugt wird. Dabei sind hochspan­ nungsbeständige Dioden 62a und 62b zur Messung des Ionenstro­ mes an die Zündkerzen 3h bzw. 3j angeschlossen.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 wird eine Vorspannung mit po­ sitiver Polarität an den Kondensator 5 der Verbrennungsaussetzer-Ab­ tastschaltung 90 angelegt (vgl. Fig. 1), und zwar von der Primärseite der Zündspule über die Hochspannungsdioden 60a und 60b sowie einen Widerstand 61, anstatt von der Sekundär­ seite der Zündspule. Wie oben erläutert, kann die Verbrennungsausset­ zer-Abtastschaltung 90 betrieben werden, indem man sie mit elektrischem Strom von der Primärseite der Zündspule ver­ sorgt, und zwar in Abhängigkeit von dem Verteilersystem. Das bedeutet, das Laden des Kondensators 5 ist nicht beschränkt auf die Zuführung von elektrischem Strom von der Sekundär­ seite der Zündspule, sondern es kann auch von einer elektri­ schen Stromquelle durchgeführt werden, die in der Lage ist, eine Spannung zu erzeugen, die höher ist als die Begrenzungs­ spannung der Zenerdiode 4, um die Spannung zu begrenzen, und das Verfahren ist nicht entsprechend beschränkt.
Das Beispiel der Verbindung zwischen der Verbrennungsaussetzer-Ab­ tastschaltung 90 und dem Zündsystem gemäß den Fig. 4 bis 6 ist nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt; vielmehr ist die gleiche Verbindung auch möglich bei der Verbrennungsausset­ zer-Abtastschaltung für jede andere Ausführungsform, die nachstehend erläutert sind.
Zweite Ausführungsform
Fig. 7 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung der Strom/Span­ nungs-Wandlereinheit 9b gemäß Fig. 2 der Verbrennungsaussetzer-Ab­ tastschaltung 90 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Er­ findung. Die Schaltung, um eine irrtümliche Abtastung oder Messung des Ionenstromes aufgrund des Einflusses eines Dun­ kelstromes bei der zweiten Ausführungsform zu verhindern, ist in der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b angeordnet.
Die Komponenten 18 bis 20 in Fig. 7 sind die gleichen wie in Fig. 1. Die Bezugszeichen 21a und 21b bezeichnen Eingangswi­ derstände des Operationsverstärkers 18. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Ausgangswiderstand des Operationsverstärkers 18, der verwendet wird, um den Spannungspegel abzusenken, wenn das Ausgangssignal auf niedrigem Pegel oder L-Pegel ist. Das Bezugszeichen 35b bezeichnet eine Rückkopplungsschaltung zum Entfernen von Dunkelströmen. Das Bezugszeichen 35 be­ zeichnet eine Diode, die Bezugszeichen 29, 31 und 34 bezeich­ nen Widerstände; das Bezugszeichen 33 bezeichnet einen Kon­ densator, das Bezugszeichen 35a bezeichnet einen NPN-Transi­ stor, und das Bezugszeichen 8a bezeichnet eine Stromversor­ gung.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Wellenformen an den Stellen S10 bis S13 der Schaltung gemäß Fig. 7. Fig. 9 zeigt ein Wellenform­ diagramm, wenn die Maschine bei hohen Drehzahlen arbeitet. In Fig. 9 bezeichnet S12 einen Ionenstrom, und die Richtung des Pfeiles in Fig. 7 wird als Vorwärtsrichtung angenommen. Die Bezugszeichen S13 und S14 bezeichnen jeweils elektrische Ströme der Rückkopplungsschaltung. Das Bezugszeichen S10 be­ zeichnet das Ausgangssignal der Strom/Spannungs-Wandlerein­ heit 9b. Das Bezugszeichen S10a bezeichnet das Ausgangssignal der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b, wenn eine Rückkopp­ lungsschaltung 35b zum Entfernen des Dunkelstromes nicht vor­ gesehen ist. Das Bezugszeichen S11 bezeichnet die Spannung des Kondensators 33.
Wie in Fig. 8 dargestellt, wird der Verbrennungszyklus lang, wenn die Drehzahl der Maschine klein ist. Der Absolutwert des Ionenstromes nimmt in Abhängigkeit von der Abnahme der Dreh­ zahl ab. Andererseits wird, wie in Fig. 9 dargestellt, der Verbrennungszyklus kurz, und der Absolutwert des Ionenstromes nimmt zu, wenn die Drehzahl der Maschine hoch ist.
Als nächstes wird der Betrieb der Schaltung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Wenn angenommen wird, daß ein Ionenstrom S12 fließt und der Rückkopplungsstrom S13 Null ist, so ist der Ionenstrom S12 gleich dem Rückkopplungs­ strom S14. Da das elektrische Potential an der Stelle S15 auf der Seite des invertierenden Einganges des Operationsverstär­ kers 18 offensichtlich 0 Volt wird, wird das Ausgangssignal der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b bestimmt durch das Pro­ dukt des Rückkopplungsstromes S14 und des Rückkopplungswider­ standes 19.
Wenn jedoch der Rückkopplungsstrom S13 der Rückkopplungs­ schaltung 35b zum Entfernen des Dunkelstromes positiv ist, so wird der Rückkopplungsstrom S14 ein solcher Strom, daß der Rückkopplungsstrom S13 aus dem Ionenstrom S12 entfernt wird, und infolgedessen nimmt die Ausgangsspannung ab. Die elektri­ sche Stromstärke des Rückkopplungsstromes S13 hängt von den Werten der an der Stelle S11 gehaltenen Spannung des Konden­ sators 33 und eines Widerstandes 29 ab, und der Rückkopp­ lungsstrom S13 nimmt auch in Abhängigkeit von der Zunahme an der Stelle S11 zu.
Wenn das Ausgangssignal an der Stelle S10 ansteigt, so steigt das elektrische Potential bei S11 an, weil der Kondensator 33 durch einen Widerstand 34 geladen wird. Das bedeutet, es wird eine negative Rückkopplungsschaltung oder Gegenkopplungs­ schaltung gebildet, so daß dann, wenn das elektrische Poten­ tial am Ausgang S10 ansteigt, auch S13 ansteigt und infolge­ dessen das elektrische Potential am Ausgang S10 abnimmt.
Der Kondensator 33, die Widerstände 29, 31 und 34 und der­ gleichen werden jeweils so gewählt oder eingestellt, daß die Rückkopplungsschaltung 35b zum Beseitigen des Dunkelstromes bei kleinen Drehzahlen abgeschaltet und bei hohen Drehzahlen eingeschaltet wird. Wie sich aus Fig. 8 entnehmen läßt, hat das Ausgangssignal einen bestimmten Wert, und wenn das Aus­ gangssignal klein ist und die Drehzahl klein ist, so ist der Dunkelstrom zum Zeitpunkt eines Verbrennungsaussetzers klein. Somit kann die Wirkung der Schaltung der Rückkopplungsschaltung 35b zum Entfernen des Dunkelstromes klein sein.
Da gemäß Fig. 9 bei hohen Drehzahlen das Ausgangssignal groß ist und der Dunkelstrom groß ist, wird dann, wenn die Rück­ kopplungsschaltung 35b zum Entfernen des Dunkelstromes nicht vorgesehen ist, ein Signal aufgrund des Dunkelstromes im Aus­ gangssignal bei S10a erzeugt, wenn ein Verbrennungsaussetzer auf­ tritt. Wenn jedoch die Rückkopplungsschaltung 35b zum Entfer­ nen des Dunkelstromes arbeitet, so fließt der Rückkopplungs­ strom in der Weise, wie es bei der Wellenform gemäß S13 dar­ gestellt ist, und infolgedessen ist es möglich, den Dunkel­ strom nicht zu messen. Bei der Wellenform gemäß S10 ist der Dunkelstrom entfernt.
Infolgedessen ist es möglich, Verbrennungsaussetzer für einen weiten Bereich von Drehzahlen der Maschine genau zu messen bzw. ab­ zutasten.
Dritte Ausführungsform
Fig. 10 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung der Strom/Span­ nungs-Wandlereinheit 9b und der Wellenformeinheit 9c gemäß Fig. 2 der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 gemäß einer drit­ ten Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung dieser drit­ ten Ausführungsform weist ferner eine Wellenformgebungsschal­ tung auf, um die irrtümliche Abtastung eines Ionenstromes aufgrund des Einflusses von Leckströmen zu verhindern.
In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 9a eine Ionenstrom-Abtasteinheit, und das Bezugszeichen 9c bezeichnet eine Wel­ lenformeinheit. Die Fig. 11 und 12 zeigen Wellenformdiagramme für die Stellen S21 bis S26 der Schaltung gemäß Fig. 10. Fig. 11 zeigt ein Wellenformdiagramm, wenn kein Leckstrom vor­ liegt, während Fig. 12 ein Wellenformdiagramm zeigt, wenn ein Leckstrom vorhanden ist.
In der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b gemäß Fig. 10 sind die Komponenten 17 bis 20 die gleichen wie bei den oben be­ schriebenen Ausführungsformen. Eine Rückkopplungsschaltung 35c zur Kompensation von Leckströmen ist an den Bereich ange­ schlossen, in welchem dieser Strom in eine Spannung umgewan­ delt wird. Die Rückkopplungsschaltung 35c zur Kompensation von Leckströmen weist folgendes auf: einen Komparator 52a, um das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 18 mit einer Re­ ferenzspannung von einer Referenzspannungsquelle 65a zu ver­ gleichen, einen Kondensator 51a und eine Konstantstrom- Lade/Entladeschaltung 63 des Kondensators 51a.
Die Wellenformschaltung 9c weist folgendes auf: einen Kompa­ rator 52a zum Vergleichen des Ausgangssignals des Operations­ verstärkers 18 mit einer Referenzspannung von der Referenz­ spannungsquelle 65a, einen Kondensator 51b und eine Konstant­ strom-Lade/Entladeschaltung 64 für den Kondensator 51b sowie eine Leckstrom-Filterschaltung, die von einem Komparator 52b gebildet wird, um die Spannung des Kondensators 51b mit einer Referenzspannung von einer Referenzspannungsquelle 65b zu vergleichen. Das bedeutet, der Komparator 52a wird gemeinsam von der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9a und der Wellenform­ schaltung 9c verwendet.
Wenn eine Widerstandsleckcharakteristik zwischen der Zünd­ kerze und Masse erzeugt wird, so fließt ein Leckstrom ILK (A), und es ist eine Relation RLK × ILK = VIB erfüllt, wobei eine Vorspannung zum Messen des Ionenstromes mit VIB (Volt) bezeichnet ist und der Widerstandswert des Lecks, also der Widerstandswert aufgrund des Spaltes zwischen der Zündkerze und der Masse, wenn der elektrische Strom zwischen der Zünd­ kerze und Masse fließt, hat den Wert RLK (Ohm). Wenn die Ka­ pazität des Kondensators 5 mit CIB (Farad) bezeichnet ist, so hat der Leckstrom eine Entladungscharakteristik, welche durch die Zeitkonstante von CIB × RLK (Sekunden) bestimmt ist, und dieser Strom kann als Gleichstrom betrachtet werden, wenn er ausreichend hoch bezüglich des Verbrennungszyklus T (Sekun­ den) ist. Durch Vergleichen der Wellenformen von S21 in den Fig. 11 und 12 ist festzustellen, daß die Gleichstromkompo­ nenten der Ionenstromwellenform zunehmen.
Wenn bei dem Ionenstrom der Strom in eine Spannung umgewan­ delt und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und wenn der in Fig. 12 dargestellte Leckstrom enthalten ist, so besteht die Möglichkeit, daß eine irrtümliche Abtastung durchgeführt wird, und zwar aufgrund des Einflusses des Leck­ stromes, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit des Ionenstromes.
Die Rückkopplungsschaltung 35c zur Kompensation von Leckströ­ men gemäß Fig. 10 wird der Schaltung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform in Fig. 1 hinzugefügt, die oben beschrieben ist, um die Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b zu realisieren. Die Rückkopplungsschaltung 35c zur Kompensation von Leckströmen ist so ausgebildet, daß sie eine Steuerung bewirkt, derart, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 18 nicht die Schwellwertspannung überschreitet, die durch eine Spannung S27 der Referenzspannungsquelle 65a bestimmt ist.
Im folgenden wird auf Fig. 11 Bezug genommen. Wenn ein Ionen­ strom erzeugt wird, so steigt das Ausgangssignal S23 vom Ope­ rationsverstärker 18 an und überschreitet den Schwellwert, der durch die Spannung S27 der Referenzspannungsquelle 65a bestimmt ist, die Spannung S22 des Kondensators 51a steigt an, und der Rückkopplungsstrom wächst. Es ist jedoch wichtig, daß die Regelgeschwindigkeit der Rückkopplungsschaltung 35c kleiner ist als die Änderung des Ionenstromes mit der Zeit, und die Abtastung wird in der Weise durchgeführt, daß sie nicht der Ionenstrom-Wellenform folgt (sie folgt nur dem Leckstrom, der viele Gleichstromkomponenten hat).
Wie sich aus Fig. 11 bei S24 entnehmen läßt, erreicht eine Spannung S24 als Ausgangssignal des Komparators 52a einen ho­ hen Pegel oder H-Pegel, während der Ionenstrom erzeugt wird, und infolgedessen nimmt die Spannung S25 des Kondensators 51b der Wellenformeinheit 9c zu. Wenn die Spannung S25 eine Span­ nung S28 der Referenzspannungsquelle 65b überschreitet, so steigt das Ausgangssignal S26 des Komparators 52b an und er­ reicht einen H-Pegel. Die Wellenformeinheit 9c filtert den Ionenstrom von einer festen Periode oder mehreren und liefert ihn als Ausgangssignal, d. h. der durch einen Leckstrom her­ vorgerufene Ionenstrom wird entfernt.
Wenn ein Leckstrom erzeugt wird, so nehmen die Gleichspan­ nungskomponenten der Spannung S22 des Kondensators 51a der Rückkopplungsschaltung 35c zu, wie es bei der Wellenform S22 in Fig. 12 dargestellt ist, und die Rückkopplungsschaltung 35c liefert den elektrischen Strom für den Leckstrom. Wenn der Leckstrom erzeugt wird und kein Ionenstrom vorhanden ist, so ist die Spannung S23 als Ausgangssignal des Operationsver­ stärkers 18 gleich S27, und die Spannung S24, also das Aus­ gangssignal des Komparators 52a, ist in einem oszillierenden Zustand.
Wenn das Tastverhältnis in einem oszillierenden Zustand gleich dem Verhältnis zwischen dem Ladestrom des Kondensators 51a und seinem Entladestrom ist und wenn das Verhältnis von dem Ladestrom des Kondensators 51a zu seinem Entladestrom in der Weise eingestellt ist, daß der Entladestrom größer ist, so kann der obige Zustand, in welchem der Leckstrom kompen­ siert wird, bestimmt werden als ein Zustand, in welchem kein Ionenstrom vorliegt.
Wenn der Strom einer Konstantstromquelle 50a stärker zunimmt als der Strom einer Konstantstromquelle 50b in der Konstant­ strom-Lade/Entladeschaltung 63, so nimmt der Entladestrom zu, und die Entladungszeit wird kurz. Wenn andererseits der Strom der Konstantstromquelle 50a weniger abnimmt als der Strom der Konstantstromquelle 50b, so nimmt der Ladestrom zu und die Ladezeit wird kurz.
Ebenso gilt: Wenn der Strom einer Konstantstromquelle 50c stärker ansteigt als der Strom einer Konstantstromquelle 50d, so nimmt der Entladestrom zu und die Entladungszeit wird kurz. Wenn andererseits der Strom der Konstantstromquelle 50c weniger abnimmt als der Strom der Konstantstromquelle 50d, so nimmt der Ladestrom zu und die Ladezeit wird kurz.
Wenn weiterhin die Vorgabe des Entladestromes des Kondensa­ tors 51a und die Kapazität des Kondensators eingestellt ist, so können die gleichen Vorteile wie bei der zweiten Ausfüh­ rungsform erzielt werden.
Obwohl bei der Schaltung gemäß Fig. 10 der Komparator 52a ge­ meinsam von der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b und der Wellenformeinheit 9c genutzt wird, können die Komparatoren für die Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b und für die Wellen­ formeinheit 9c auch separat auf der Ausgangsseite des Opera­ tionsverstärkers 18 vorgesehen sein.
Vierte Ausführungsform
Fig. 13 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ionen­ strom-Abtasteinheit 9a gemäß Fig. 2 der Verbrennungsaussetzer-Abtast­ schaltung 90 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfin­ dung. In Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 44 einen NPN-Transistor, der zwischen die Elektrode auf der Hochpotential­ seite des Kondensators 5 und Masse geschaltet ist, wobei der Emitter mit Masse verbunden ist. Das Bezugszeichen 4a be­ zeichnet eine Zenerdiode, die ein spannungsbegrenzendes Ele­ ment darstellt, wobei diese Diode zusammen mit dem NPN-Tran­ sistor 44 eine Spannungsbegrenzungsschaltung bildet, um die Ladespannung des Kondensators 5 zu begrenzen. Ein Widerstand 42 und ein Kondensator 43 bilden eine Schaltung, um eine Os­ zillation zu verhindern, wobei diese Schaltung die Spannungs­ begrenzungsstabilität verbessert.
Wenn eine Schaltung in der Praxis realisiert wird, gilt fol­ gendes: Je höher der Spannungsbegrenzungswert ist, desto grö­ ßer werden die Leistungsverluste, die beim Laden des Konden­ sators auftreten. Somit ist es erforderlich, ein Bauelement mit einer ausreichend hohen Nennleistung zu verwenden, um die Hitze auszuhalten, die durch den Energieverlust erzeugt wird. Es ist jedoch schwierig, eine Diode zu erhalten, die eine hohe Nennleistung hat, was Probleme mit sich bringt.
Die Schaltung gemäß Fig. 13 realisiert vergleichbare Funktio­ nen unter Verwendung von Transistoren. Ein Transistor 44 hat einen höheren Kollektor-Emitter-Spannungswiderstand als der Spannungswiderstand einer Zenerdiode 4a, wobei die Zenerdiode 4a zwischen den Kollektor und die Basis geschaltet ist. Wenn infolgedessen die Sperrspannung, die an die Zenerdiode 4a an­ gelegt wird, ihre Widerstandsspannung überschreitet, so fließt ein Sperrstrom und bewirkt, daß der Transistor 44 ein­ geschaltet wird, so daß ein elektrischer Strom von dem Kol­ lektor des Transistors 44 zu seinem Emitter fließt. Somit werden Leistungsverluste reduziert, die in der Zenerdiode 4a auftreten. Infolgedessen ist eine Zenerdiode mit einer klei­ neren Nennleistung erforderlich.
Die Schaltung zur Verhinderung von Oszillationen, die von dem Widerstand 42 und dem Kondensator 43 gebildet wird, hängt von den Eigenschaften und Charakteristiken der Zenerdiode 4a und des Transistors 44 ab und braucht nicht verwendet zu werden, wenn es nicht erforderlich ist.
Fünfte Ausführungsform
Fig. 14 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung einer Ionen­ strom-Abtasteinheit 9a gemäß Fig. 2 der Verbrennungsaussetzer-Abtast­ schaltung 90 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfin­ dung. Diese Schaltung ist zusätzlich zu der Schaltung gemäß der vierten Ausführungsform in Fig. 13 eine Schaltung, bei der der Leckstrom zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 44 reduziert wird. Der Emitter des Transistors 44 ist ständig mit einer Spannung mit positiver Polarität von einer Stromquelle 46 vorgespannt, und die Basis ist über einen Widerstand 45 mit Masse verbunden. Auf diese Weise ist der Bereich zwischen der Basis und dem Emitter umgekehrt vor­ gespannt, so daß der Leckstrom des Kollektors reduziert wird. Das bedeutet, es wird verhindert, daß der elektrische Strom, der aus dem geladenen Kondensator 5 fließt, als Leckstrom zu dem Kollektor des Transistors 44 fließt und somit in der Schaltung die Abtastung des Ionenstromes beeinträchtigt.
Die Stromversorgung 46 und der Widerstand 45 bilden eine Schaltung, die einen Kollektorleckstrom verhindert. Der Tran­ sistor 44 kann in Form einer nicht dargestellten Darlington- Transistorschaltung vorgesehen sein.
Sechste Ausführungsform
Fig. 15 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung der Ionenstrom- Abtasteinheit 9a gemäß Fig. 2 der Verbrennungsaussetzer-Abtastschal­ tung 90 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Obwohl bei sämtlichen der oben beschriebenen Ausführungsfor­ men die Kathode der Diode 6 mit Masse verbunden ist, kann die Kathode der Diode 6 auch auf anderen elektrischen Potentialen liegen, beispielsweise mit einer Stromversorgung oder der­ gleichen verbunden sein.
Die Schaltung gemäß Fig. 15 benötigt keine Stromversorgung, um die Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung durch Variation der Ver­ bindung der Diode 6 zu treiben, und ist in der Lage, einen Ionenstrom mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu messen. Der Kondensator 5 und die Zenerdiode 4 dienen zur Messung des Ionenstromes, während mit dem Bezugszeichen 54 ein Kondensa­ tor für eine Stromversorgung der Schaltung bezeichnet ist; mit dem Bezugszeichen 53 ist eine Zenerdiode für die Strom­ versorgung der Schaltung bezeichnet, wobei es sich um eine Spannungsbegrenzungsschaltung für eine Stromversorgung der Schaltung handelt. Der Kondensator 54 für die Stromversorgung wird mit dem elektrischen Strom geladen, der beispielsweise zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt wird, und zwar in gleicher Weise wie der Kondensator 5 zur Messung des Ionenstromes, und die genannte Schaltung wird durch die Zenerdiode 53 für die Stromversorgung der Schaltung begrenzt.
Der Kondensator 54 sowie die Zenerdiode 53, die eine Span­ nungsbegrenzungsschaltung für die Stromversorgung der Schal­ tung bildet, stellen eine Stromversorgungsschaltung dar.
Fig. 16 zeigt ein Schaltbild zur Erläuterung eines Beispiels der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 unter Verwendung der Ionenstrom-Abtasteinheit 9a gemäß Fig. 15. Fig. 17 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Wellenformen an den Stellen S31 bis S38 der Schaltung gemäß Fig. 16. In der Schaltung gemäß Fig. 16 werden die Spannung zur Messung des Ionenstromes und die Spannung zum Treiben der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 in entsprechende Kondensatoren geladen, und zwar durch Verwendung des Stromes, der zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt wird, und nachdem die Zündung beendet ist, wird dafür gesorgt, daß die Schaltung für eine feste Zeit­ spanne arbeitet, so daß der Ionenstrom gemessen wird.
Die Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b und die Wellenformein­ heit 9c sind die gleichen wie bei der Schaltung gemäß Fig. 10. Als Gegenmaßnahme für einen Fall, in welchem die Spannung des Kondensators 54 für eine Stromversorgung der Schaltung aufgrund einer Entladung abnimmt, ist eine binäre Ausgangs­ schaltung 70 zusätzlich in dieser Schaltung vorgesehen, wobei diese Ausgangsschaltung eine das Ausgangssignal begrenzende Einheit 9d bildet, wobei das Ausgangssignal dann, wenn die Spannung der Stromversorgungsschaltung für die Schaltung un­ ter einer vorgegebenen Spannung ist, entgegengesetzt zu dem Ausgangssignal ist, wenn die Spannung des Ionenstromes gemes­ sen wird.
In Fig. 17 bezeichnet das Bezugszeichen S31 den ankommenden elektrischen Strom der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung. Der ne­ gative Strom ist ein Strom in einer Richtung, in der er in die Schaltung fließt, wobei der Strom zum Zeitpunkt der Zün­ dung erzeugt wird, und der positive Strom ist ein Strom in einer Richtung, in der er aus der Schaltung fließt, was durch den Ionenstrom hervorgerufen wird.
Die Kondensatoren 5 und 54 werden durch den negativen Strom geladen, der zum Zeitpunkt der Zündung erzeugt wird, und ihre Spannungen werden mit den Zenerdioden 4 bzw. 53 begrenzt. Wenn die Zenerspannungen der Zenerdioden 4 und 53 mit VZ4 bzw. VZ53 bezeichnet werden, so wird die Relation VZ4 + VZ53 bei S32 erfüllt. Die Spannung an der Stelle S34 ist eine Spannung, die um die Durchlaßspannung der Diode 6 höher ist als an der Stelle S33, wenn der Kondensator 5 geladen wird. Wenn jedoch das Laden des Kondensators beendet ist, geht sie auf 0 Volt oder weniger als 0 Volt durch die Durchlaßspannung der Diode 17, und zwar durch den Betrieb der Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b.
Somit hat die Spannung an der Stelle S32 den Wert VZ4 + VZ53 zum Zündzeitpunkt und wird zu VZ4, wenn der Ionenstrom gemes­ sen wird. Die Spannung an der Stelle S33 ist eine Spannung, die von dem Kondensator 54 gehalten wird; sie erreicht ein Maximum von VZ53 zum Zündzeitpunkt und nimmt aufgrund des verbrauchten Stromes der Schaltung ab, wenn der Ionenstrom gemessen wird. Wenn die minimale Betriebsspannung der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 mit VCCV bezeichnet wird, so werden der Kondensator 54 und der Schaltungsstromverbrauch so vorgegeben, daß angenommen wird, daß der Ionenstrom in einer Periode gemessen wird, in der die Spannung an der Stelle S33 höher ist als VCCV.
Für die Strom/Spannungs-Wandlereinheit 9b und die Wellen­ formeinheit 9c können die Schaltungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen oder andere vergleichbare Schaltun­ gen verwendet werden. Für das Schaltungsausgangssignal ist es jedoch bevorzugt, daß das Ausgangssignal dann, wenn die Schaltungsversorgungsspannung der Energieversorgungsschaltung für die Schaltung (also die Spannung von der Quelle 55 in Fig. 15) den Wert VCCV oder weniger hat, gleich dem Ausgangs­ signal ist, wenn der Ionenstrom nicht gemessen wird, und ein entgegengesetztes Ausgangssignal ist, wenn der Ionenstrom ge­ messen wird. Es ist auch bevorzugt, daß die Ausgangssignal- Begrenzungseinheit 9d gemäß Fig. 16 an der Ausgangsseite der Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung 90 vorgesehen ist. Es versteht sich von selbst, daß die Spannung von jeder Referenzspan­ nungsquelle in der Schaltung jeweils auf der Basis der Span­ nung der Energieversorgungsschaltung für die Schaltung er­ zeugt wird.
Da bei der oben beschriebenen Konstruktion die Stromversor­ gung zum Treiben der Schaltung nicht mehr erforderlich ist, werden die Kosten aufgrund der Reduzierung der Verdrahtung verringert und zugleich wird der Freiheitsgrad hinsichtlich der Anordnung in der Vorrichtung verbessert, welche die Zündaussetzer-Abtastschaltung enthält. Da weiterhin eine Ge­ genmaßnahme für einen Spannungsstoß, der auf der Versorgungs­ leitung überlagert ist, und eine Gegenmaßnahme für einen irr­ tümlichen umgekehrten Batterieanschluß unnötig werden, wir das Leistungsvermögen gegenüber der Umgebung verbessert. Da weiterhin die Schaltung als Schaltung ausgebildet ist, die durch den elektrischen Strom arbeitet, der zum Zündzeitpunkt fließt, arbeitet sie nicht versehentlich im. Stand-by-Betrieb, und somit wird die Zuverlässigkeit des Systems ebenfalls ver­ bessert.
Die Schaltung der Ionenstrom-Abtasteinheit 9a gemäß Fig. 15 kann so gewählt sein, daß die Dioden 4 und 53 separat ange­ schlossen sind, wie es in Fig. 18 dargestellt ist. Die Zener­ diode 4 kann gemäß der Darstellung in Fig. 19 bei einer Schaltung verändert werden, welche einen Transistor 44 gemäß Fig. 14 verwendet. Außerdem kann die Zenerdiode 53 in jeder dieser Schaltungen auch durch andere Elemente oder Schaltun­ gen ersetzt werden, um die Spannung des Kondensators 54 zu begrenzen.

Claims (9)

1. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brenn­ kraftmaschine mit elektrischer Zündung, umfassend
eine Ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a), um einen Ionen-Strom in der Brennkammer abzutasten,
eine Strom/Spannungs-Wandlereinheit (9b), um den Ionen­ strom negativer Polarität in eine Spannung mit positiver Polarität umzuwandeln, wobei die Ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a) folgendes aufweist:
einen Kondensator (5), der durch einen elektrischen Strom des Zündkreises geladen wird, um eine Spannung mit positiver Polarität zu halten,
eine Spannungsbegrenzungsschaltung (4), um die Ladespan­ nung des Kondensators (5) zu begrenzen, und
eine erste Diode (6), die zwischen die Elektrode des Kondensators (5) auf der Niedrigpotentialseite und Masse ge­ schaltet ist, wobei weiterhin die Strom/Spannungs-Wandlerein­ heit (9b) folgendes aufweist:
eine zur ersten Diode (6) entgegengesetzt gepolte zweite Diode (17), die zwischen den Verbindungspunkt des Kondensa­ tors (5) mit der ersten Diode (6) und Masse geschaltet ist, und
eine Schaltung mit kleiner Eingangsimpedanz mit einem Operationsverstärker (18), dessen invertierender Eingang mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator (5) und der ersten Diode (6) verbunden ist und dessen nicht-invertieren­ der Eingang mit Masse verbunden ist, um den aus dem Kondensa­ tor (5) fließenden Strom in eine Verbrennungsaussetzer-Detek­ tionsspannung umzuwandeln,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strom/Spannungs-Wandlereinheit (9b) eine zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers (18) und dessen invertie­ renden Eingang angeordnete Rückkopplungsschaltung (35b) zum Beseitigen eines Dunkelstromes aufweist, welche bei kleinen Drehzahlen abgeschaltet wird, bei denen das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (18) klein ist, und die bei hohen Dreh­ zahlen eingeschaltet wird, bei denen das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (18) groß ist, so daß eine irrtümliche Messung des Ionenstromes aufgrund eines Dunkelstromes verhin­ dert wird, wobei die Rückkopplungsschaltung einen weiteren Kondensator (33) aufweist, welcher über eine mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (18) verbundene Reihenschaltung aus einer weiteren Diode (35) und einem Widerstand (34) geladen wird, und wobei die Spannung am weiteren Kondensator (33) über einen Widerstand (29) am invertierenden Eingang des Ope­ rationsverstärkers (18) anliegt.
2. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wellenformeinheit (9c) vorgesehen ist, um das Aus­ gangssignal der Strom/Spannungs-Wandlereinheit (9b) zu for­ men, wobei die Wellenformeinheit (9c) einen Komparator (52a) zum Vergleichen des Ausgangssignales des Operationsverstär­ kers (18) mit einer ersten Referenzspannung (65a) aufweist und wobei weiterhin der Ausgang des Komparators (52a) auf den Steuereingang einer Konstantstromlade-/Entladeschaltung (64) führt, die ausgangsseitig mit einem dritten Kondensator (51b) verbun­ den ist;
sowie einen weiteren Komparator (52b) zum Vergleich der Lade­ spannung des dritten Kondensators (51b) mit einer zweiten Referenz­ spannung (65b), wobei am Ausgang des weiteren Komparators (52b) das leckstromfreie Verbrennungsaussetzer-Detektionssignal (S26) anliegt.
3. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a) eine Spannungsbe­ grenzungsschaltung (4a, 44) aufweist, um die Spannung des Kondensators (5) zu begrenzen, wobei die Spannungsbegren­ zungsschaltung (4a, 44) von einem Transistor (44), dessen Emitter mit Masse verbunden ist und der zwischen die Hoch­ potentialseite des Kondensators (5) und Masse geschaltet ist, sowie einem Spannungsbegrenzungselement (4a) gebildet ist, das zwischen Kollektor und der Basis des Transistors (44) ge­ schaltet ist,
und daß der Transistor (44) eingeschaltet wird, wenn aufgrund einer Sperrspannung ein Sperrstrom durch das Spannungsbegren­ zungselement (4a) fließt, so daß der Energieverlust im Span­ nungsbegrenzungselement (4a) reduziert ist.
4. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungsschaltung der Ionenstrom-Abtast­ einrichtung (9a) weiterhin eine Schaltung (45, 46) zur Unter­ drückung eines Kollektorleckstromes aufweist, um zu verhin­ dern, daß ein Leckstrom vom Kondensator (5) zum Kollektor des Transistors (44) fließt, indem ständig eine Spannung mit positiver Polarität an den Emitter des Transistor (44) ange­ legt ist.
5. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a) eine Energieversor­ gungsschaltung (53, 54) aufweist, die von ein vierten Kondensator (54), welcher durch einen elektrischen Strom von außen in gleicher Weise wie der Kondensator (5) zur Messung des Ionen­ stroms geladen wird und der dazu dient, eine Spannung mit positiver Polarität zu halten und einer weiteren Spannungsbe­ grenzungsschaltung (53) gebildet wird, um die Spannung des vierten Kondensators (54) zu begrenzen, wobei die erste Diode (6) und die Spannungsbegrenzungsschaltung (4) an einem ersten Verbin­ dungspunkt der Parallelschaltung des vierten Kondensators (54) und der weiteren Spannungsbegrenzungsschaltung (53) angeschlossen sind, welcher ein von Masse abweichendes Potential aufweist, und wobei weiterhin der zweite Verbindungspunkt der Parallel­ schaltung auf Massepotential liegt.
6. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Ausgangssignal-Begrenzungseinrichtung (9d, 70), die das Ausgangssignal der Abtastschaltung dann begrenzt, wenn die Spannung der Energieversorgungsschaltung (53, 54) unter einen vorgegebenen Wert abfällt.
7. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung für eine Brenn­ kraftmaschine mit elektrischer Zündung, umfassend
eine Ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a), um einen Ionen­ strom in der Brennkammer abzutasten,
eine Strom/Spannungs-Wandlereinheit (9b), um den Ionen­ strom negativer Polarität in eine Spannung mit positiver Polarität umzuwandeln, wobei die ionenstrom-Abtasteinrichtung (9a) folgendes aufweist:
einen Kondensator (5), der durch einen elektrischen Strom des Zündkreises geladen wird, um eine Spannung mit positiver Polarität zu halten,
eine Spannungsbegrenzungsschaltung (4), um die Ladespan­ nung des Kondensators (5) zu begrenzen, und
eine erste Diode (6), die zwischen die Elektrode des Kondensators (5) auf der Niedrigpotentialseite und Masse ge­ schaltet ist, wobei weiterhin die Strom/Spannungs-Wandlerein­ heit (9b) folgendes aufweist:
eine zur ersten Diode (6) entgegengesetzt gepolte zweite Diode (17), die zwischen den Verbindungspunkt des Kondensa­ tors (5) mit der ersten Diode (6) und Masse geschaltet ist, und
eine Schaltung mit kleiner Eingangsimpedanz mit einem Operationsverstärker (18), dessen invertierender Eingang mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator (5) und der ersten Diode (6) verbunden ist und dessen nicht-invertieren­ der Eingang mit Masse verbunden ist, um den aus dem Kondensa­ tor (5) fließenden Strom in eine Verbrennungsaussetzer-Detek­ tionsspannung umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom/Spannungs-Wandlereinheit (9b) einen zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers (18) und dessen inver­ tierenden Eingang angeordneten Rückkopplungswiderstand (19) aufweist und daß der invertierende Eingang des Operationsver­ stärkers (18) über den Kondensator (5) unmittelbar und aus­ schließlich an der Sekundärseite (1b) des Zündkreises ange­ schlossen ist.
8. Verbrennungsaussetzer-Abtastschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückkopplungswiderstand (19) ein Kondensator (20) parallelgeschaltet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10326293A1 (de) * 2003-06-11 2004-12-30 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern
DE10021569B4 (de) * 1999-09-27 2006-12-14 Mitsubishi Denki K.K. Fehlzündungserfassungsvorrichtung und -verfahren für Verbrennungsmotoren

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3194676B2 (ja) * 1994-11-08 2001-07-30 三菱電機株式会社 内燃機関の失火検出装置
JPH08135554A (ja) * 1994-11-09 1996-05-28 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関失火検出回路
JP3194680B2 (ja) * 1994-12-15 2001-07-30 三菱電機株式会社 内燃機関の失火検出装置
JPH08254555A (ja) * 1995-01-17 1996-10-01 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の燃焼状態検出装置
DE19524541C1 (de) * 1995-07-05 1996-12-05 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung im Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine
JPH09195913A (ja) * 1995-11-14 1997-07-29 Denso Corp 内燃機関の燃焼状態検出装置
FR2742486B1 (fr) * 1995-12-15 1998-01-23 Renault Dispositif de surveillance du systeme d'allumage d'un moteur a combustion interne
DE19605803A1 (de) * 1996-02-16 1997-08-21 Daug Deutsche Automobilgesells Schaltungsanordnung zur Ionenstrommessung
JP3472661B2 (ja) * 1996-03-28 2003-12-02 三菱電機株式会社 内燃機関用イオン電流検出装置
JP3274066B2 (ja) * 1996-06-14 2002-04-15 三菱電機株式会社 内燃機関用燃焼状態検知装置
US5775298A (en) * 1996-12-09 1998-07-07 General Motors Corporation Internal combustion engine control
DE19652267A1 (de) * 1996-12-16 1998-06-18 Bosch Gmbh Robert Induktives Spulenzündsystem für einen Motor
JP3676899B2 (ja) * 1997-03-11 2005-07-27 三菱電機株式会社 内燃機関用のイオン電流検出装置
JP3129403B2 (ja) * 1997-05-15 2001-01-29 トヨタ自動車株式会社 イオン電流検出装置
DE19727004A1 (de) * 1997-06-25 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine
JPH11159430A (ja) * 1997-11-26 1999-06-15 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関用のイオン電流検出装置
US6408242B1 (en) * 1997-12-11 2002-06-18 Cummins, Inc. Apparatus and method for diagnosing and controlling an ignition system of an internal combustion engine
JP3502285B2 (ja) * 1999-02-18 2004-03-02 三菱電機株式会社 イオン電流検出装置
DE19922747C2 (de) * 1999-05-18 2003-02-06 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Erfassung eines Ionenstromes für eine Brennkraftmaschine
JP3502580B2 (ja) * 1999-09-16 2004-03-02 三菱電機株式会社 内燃機関のノック検出装置
US6779517B2 (en) 2001-11-29 2004-08-24 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ignition device for internal combustion engine
JP3851583B2 (ja) * 2002-03-28 2006-11-29 三菱電機株式会社 内燃機関のノック制御装置
JP3614149B2 (ja) * 2002-04-17 2005-01-26 三菱電機株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置
US7137385B2 (en) * 2002-11-01 2006-11-21 Visteon Global Technologies, Inc. Device to provide a regulated power supply for in-cylinder ionization detection by using the ignition coli fly back energy and two-stage regulation
JP4714690B2 (ja) * 2004-08-09 2011-06-29 ダイヤモンド電機株式会社 内燃機関用イオン電流検出装置
DE102005043318A1 (de) * 2005-09-12 2007-03-22 Pulse Gmbh Anordnung zum hochspannungsseitigen Erfassen eines Messsignals, insbesondere eines dem Ionenstrom zwischen den Elektroden einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine entsprechenden Signals
JP4589956B2 (ja) * 2007-12-21 2010-12-01 本田技研工業株式会社 点火制御装置
JP4445020B2 (ja) 2008-01-09 2010-04-07 三菱電機株式会社 内燃機関の燃焼状態検出装置および燃焼状態検出方法
JP2010106702A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃焼状態検出装置
US8278909B2 (en) 2009-07-16 2012-10-02 Mks Instruments, Inc. Wide-dynamic range electrometer with a fast response
IT1400649B1 (it) * 2010-06-29 2013-06-28 Techimp Technologies S A Ora Techimp Technologies S R L Strumento e procedimento per misurare il tandelta di un isolatore
IT1400650B1 (it) * 2010-06-29 2013-06-28 Techimp Technologies S A Ora Techimp Technologies S R L Strumento e procedimento per misurare il tandelta di un isolatore.
US20150238764A1 (en) * 2013-05-10 2015-08-27 Case Western Reserve University Systems and methods for preventing noise in an electric waveform for neural stimulation, block, or sensing
US11293396B2 (en) * 2018-12-25 2022-04-05 Mitsubishi Electric Corporation Ion current detection circuit, ignition control apparatus, and ignition system
CN110966131B (zh) * 2019-12-19 2021-08-20 潍柴动力股份有限公司 发动机点火控制方法、装置及电子控制单元
TWI762896B (zh) * 2020-04-01 2022-05-01 宏碁股份有限公司 消除過電流保護誤動作之電源供應器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04191465A (ja) * 1990-11-26 1992-07-09 Mitsubishi Electric Corp イオン電流検出装置
JPH04262070A (ja) * 1991-02-15 1992-09-17 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃焼検出装置
JPH04265474A (ja) * 1991-02-19 1992-09-21 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃焼検出装置
EP0615067A2 (de) * 1993-03-08 1994-09-14 Chrysler Corporation Ionisationsfehlzündungsdetektionsapparat und Methode für eine innere Brennkraftmaschine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04148077A (ja) * 1990-10-12 1992-05-21 Mitsubishi Electric Corp イオン電流検出装置
US5293129A (en) * 1990-11-09 1994-03-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ionic current sensing apparatus for engine spark plug with negative ignition voltage and positive DC voltage application
KR960000442B1 (ko) * 1990-11-26 1996-01-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 이온전류 검출장치
JP2721604B2 (ja) * 1991-09-30 1998-03-04 株式会社日立製作所 燃焼状態診断装置
JP2536353B2 (ja) * 1991-10-04 1996-09-18 三菱電機株式会社 内燃機関のイオン電流検出装置
JPH05149229A (ja) * 1991-11-26 1993-06-15 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関のイオン電流検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04191465A (ja) * 1990-11-26 1992-07-09 Mitsubishi Electric Corp イオン電流検出装置
JPH04262070A (ja) * 1991-02-15 1992-09-17 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃焼検出装置
JPH04265474A (ja) * 1991-02-19 1992-09-21 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の燃焼検出装置
EP0615067A2 (de) * 1993-03-08 1994-09-14 Chrysler Corporation Ionisationsfehlzündungsdetektionsapparat und Methode für eine innere Brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10021569B4 (de) * 1999-09-27 2006-12-14 Mitsubishi Denki K.K. Fehlzündungserfassungsvorrichtung und -verfahren für Verbrennungsmotoren
DE10326293A1 (de) * 2003-06-11 2004-12-30 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Verbrennungsaussetzern

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07217519A (ja) 1995-08-15
US5561239A (en) 1996-10-01
JP3192541B2 (ja) 2001-07-30
DE19502402A1 (de) 1995-08-10

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