Title:
Ignition plug as measurement probe for ion current measurement in IC engine, has central electrode with maximum electrode diameter corresponding to maximum diameter of insulator
Kind Code:
A1


Abstract:
The ignition plug (ZK) in the secondary circuit of an ignition coil acts as a measurement probe for ion current measurement. The ignition plug has an insulator and a central electrode with an electrode surface. The central electrode has a maximum electrode diameter corresponding to the maximum diameter of the insulator.



Inventors:
WILSTERMANN HARTUNG (DE)
Application Number:
DE19924682A
Publication Date:
12/07/2000
Filing Date:
05/29/1999
Assignee:
DAIMLERCHRYSLER AG
International Classes:
Domestic Patent References:
DE19903224A1N/A
DE2554988A1N/A
DE3128027A1N/A
DE3234629A1N/A
DE4132285A1N/A



Foreign References:
EP0858139
Claims:
Zündkerze (ZK), die in den Verbrennungsräumen einer Brenn­kraftmaschine mit einer Wechselspannungszündung und einer Vor­richtung zur Ionenstrommessung angeordnet ist,wobei die Zündkerze (ZK) im Sekundärkreis einer Zündspule (ZS) für die Ionenstrommessung als Meßsonde dient,wobei die Zündkerze (ZK) einen Isolator (I) und eine Mittel­elektrode (E) mit einer Elektrodenoberfläche aufweist,dadurch gekennzeichnet,daß die Mittelelektrode (E) einen maximalen Elektrodendurchmes­ser aufweist, der maximal dem Durchmesser des Isolators (I) entspricht.

Description:
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze als Meßsonde zur Ionen­strommessung gemäß den gattungsbildenden Merkmalen des An­spruchs 1. Die EP 0 858 139 A1 beschreibt eine Zündkerze für eine Brenn­kraftmaschine mit einem Zündkerzenkörper aus einem elektrisch leitenden Material, einem elektrischen Isolator, der zentrisch im Zündkerzenkörper angeordnet ist, einer Mittelelektrode, die im Isolator angeordnet ist und von der Isolatorfußspitze vor­steht, und seitlich zur Mittelelektrode angestellten Masseelek­troden, die elektrisch mit dem Zündkerzenkörper verbunden sind. Der Funkenlaufweg besteht zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode. Die Zündkerze hat eine hohe Laufzeit ohne Schä­digung der Isolatorkeramik. Durch einen langen Funkenweg wird sichergestellt, daß ein sicheres Entflammen des Gemisches er­folgt, wobei gewährleistet ist, daß auch bei inhomogenen Gemi­schen die Brennkraftmaschine sicher rundläuft. Zündkerzen die­ser Art dienen beispielsweise in der DE 31 28 027 A1 als Meßsonde zur Ionenstrommessung. Das Ionenstromsignal dient zum Erkennen des Klopfens bei Brennkraftmaschinen. Dieses Klopfen soll grundsätzlich vermieden werden, da es bei längerem Auftreten zu einer Zerstörung der Brennkraftmaschine führen kann. Das Ionen­stromsignal wird daher benutzt für die Regelung des Motors un­ter Vermeidung von Klopfen. Bei dieser Art einer Zündkerze ist von Nachteil, daß das Ionen­stromsignal nicht genau bestimmt werden kann. Die Auslegung der Zündkerze erfolgte zur optimalen Bildung einer bestimmten Fun­kenstrecke. Die Bestimmung und Auswertung des Ionenstromsignals wurde hierzu nicht als Auswahlkriterium herangezogen. Eine ge­naue Bestimmung des Ionenstromsignals dient aber der besseren Motorregelung und damit einer Verbesserung des Verbrennungspro­zesses im allgemeinen. Die Aufgabe der Erfindung ist eine Zündkerze für einen Verbren­nungsmotor mit Wechselspannungszündung und Ionenstrommessung bereitzustellen, die eine klopffreie Verbrennung und damit eine optimale Regelung des Motors ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die gattungsbildenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen liegt darin, daß durch das einfache Mittel der Vergrößerung der Mittelelek­trode das Ionenstromsignal besser und genauer erfaßt werden kann und somit eine genauere Motorsteuerung möglich ist. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in Ver­bindung mit einer Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises einer Wechselspannungszündung mit Ionenstrommeßeinrichtung, Fig. 2 eine Zündkerze, sowie Fig. 3 ein Schaubild einer Amplitude des Ionenstromsignals (1. Maximum) über der Elektrodenfläche. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltkreises einer Wechselspannungszündung mit Ionenstrommeßeinrichtung. Während der Zündung wird die Zündspule ZS primärseitig bis zum Abschaltstrom von etwa 10 A aufgeladen. Dadurch steht an der Zündkerze ZK die maximale Zündspannung zur Verfügung. Nach Ver­löschen des Funkens wird der Abschaltstrom für die Ionenstrom­messung so weit zurückgeregelt, daß die Sekundärspannung an der Zündkerze ZK nicht mehr für den Funkendurchbruch ausreicht. In Abhängigkeit von verwendeter Zündkerze ZK, Elektrodenabstand und Betriebspunkt kann die Meßspannung bis 600 V betragen. Der hierbei fließende Strom wird über Rionmess gemessen. Dieses Wech­selspannungsrohsignal wird anschließend zur Demodulation tief­paßgefiltert, verstärkt und ausgewertet. Die beiden antiparal­lelen Zenerdioden DSchutz begrenzen die Spannung, die während der Zündung durch den Funkenstrom IF an Rionmess abfällt. Die Wechselspannungszündung verwendet eine Zündspule ZS mit lo­ser Kopplung. Es wird die während des Ladens der Zündspule ZS im, Durchflußwandlerbetrieb entstehende Sekundärspannung als auch die beim Öffnen des Schalter S nach dem Sperrwandlerprin­zip auftretende Selbstinduktionsspannung zur Hochspannungser­zeugung genutzt werden. Ist der Schalter S geschlossen, wird die Spule ZS bis zum Abschaltstrom I geladen. Ist der Schalter S geschlossen, wird die Spule bis zum Abschaltstrom I geladen. Auf der Sekundärseite entsteht durch die lose Kopplung der Zündspule ZS und die hohe Versorgungsspannung U0 eine Spannung, die zur Aufrechterhaltung des Funkens ausreicht. Durch die ge­ringe Kopplung der Zündspule ZS wird etwa die Hälfte der pri­märseitigen Spulenenergie auf die Sekundärseite übertragen. Nach dem Öffnen des Schalters S bildet die Primärspule mit dem primärseitigen Kondensator C einen Schwingkreis. Während der negativen Halbwelle baut die in der Spule ZS verbliebene Reste­nergie auf der Sekundärseite durch Selbstinduktion die Hoch­spannung auf und gewährleistet so eine kontinuierliche Wech­selspannungsentladung. Ist der Funke im Durchflußwandlerbetrieb noch nicht durchbrochen, steht beim Öffnen des Schalters S wie bei der TSZ noch die gesamte Spulenenergie für den Hochspan­nungsaufbau bis 30 kV zur Verfügung. Bei einer Wechselspannungs­zündung läßt sich die Ionenstrommessung primärseitig integrie­ren. Es kann primärseitig die Ionenstrommeßspannung mit den für die Zündung vorhandenen Bauelementen in beliebiger Höhe erzeugt werden. Fig. 2 zeigt eine Zündkerze ZK für eine Brennkraftmaschine mit einem Zündkerzenkörper aus einem elektrisch leitenden Material, einem elektrischen Isolator, der zentrisch im Zündkerzenkörper angeordnet ist, einer Mittelelektrode E mit einer Elektro­denoberfläche, die im Isolator I angeordnet ist und seitlich zur Mittelelektrode E angestellten Masseelektroden, die elek­trisch mit dem Zündkerzenkörper verbunden sind. Die Mittelelek­trode E weist einen maximalen Elektrodendurchmesser auf, der maximal dem Durchmesser des Isolators I entspricht. Fig. 3 zeigt ein Schaubild einer Amplitude des Ionenstromsig­nals (1. Maximum) über der Elektrodenfläche der Mittelelektrode E. Eine ansteigende Elektrodenfläche bewirkt das Ansteigen der Amplitude des 1. Maximums des Ionenstromsignals. Bei einer Elektrodenfläche von 250 mm2 erhält man das größte Ionenstrom­signal. Dies entspricht im vorliegenden Fall der Größe der Iso­latorfläche. Eine größere Elektrodenfläche bewirkt wieder ein Abfallen der Amplitude des 1. Maximums. Das Ionenstrommeßsignal wird folglich nach Überschreiten einer Elektrodenfläche, die der Größe der Isolatorfläche entspricht, wieder ungenauer.