JPS5983026A - 内燃機関の燃焼室内における圧力変動を検出するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の関連する技術分野 本発明は、点火プラグの中央電極及びアース電極の間で
、測定電圧を、ダイオード又は］つの砥杭を介して点火
回路から減結合された測定ｊ（１１路において印加可能
であり、その際、点火過程が終了した後に、測定用雪圧
により、電極を介して生じるイオン電流を検出する、内
燃機関の燃焼室内における圧力変動を検出するだめの装
置に関する。

内燃機関の燃焼室内における圧力変動を、いわゆるイオ
ン電流センサを用いて検出する方法は、既に公知である
。その際、次のような事実が用いられている。すなわち
、炭化水素が燃焼中に、帯電された分子と原子、すなわ
ちイオン、及び自由電子が生じるという事実である。燃
焼室内に設けられた１　２つの電極を有する装置に測定
電圧が供給されると：イオン濃度に依存するイオン電流
が流れる。このイオン電流は検出さ２′し、　同時に、
燃焼室内での燃焼過程に対する尺度となる。イオン電流
信号を、内燃機関内のノッキングを構出するために用い
ることも公知である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８０２２０２号公報
により、内燃機関の燃焼室内における圧力変動を検出す
るだめのこの種の製置は公知である。この装置において
は１点火プラグは、同時にイオン電流測定装置として用
いられる。それゆえこの点火プラグは、点火回路及び測
定回路に接続されている。その際、点火回路は高い点火
電圧を１．又測定回路はそ、れに反して低い測定用電圧
を１点火プラグの各電極の間に印加する。この場合、測
定回路を点火回路（（より減結合するために、公知の装
置においては、１つのダイオード又は高抵抗［直の抵抗
が、測定回路に設けられている。そして前記抵抗は、高
い点火電圧が測定回路に悪影響を与えるのを阻止する。

その際公知の装置は、内燃機関の屯火装置において通常
用いられる極性で、す々わち、点火電圧はマイナスで作
動する。従って、イオン電流測定回路に対する測定電圧
もマイナスである。しかしこうした極性を用いると、点
火プラグの従来の電極装置においては、測定回路におけ
る有効信号が比紋的小さくなり、その結果、ノンキング
の出現を場合によってはもはや確実に検出できなくなる
。

発明の効果 これに反し、特許請求の範囲第１項に記載の特徴を備え
た本発明による装置は、イオン電流測定回路における有
効信号が著しく高められ、その結果、より良好な信号解
析とノッキングのより確実な検出が可能となるという利
点を有する。

とりわけ、有利な実施例においては現在用いられている
形の自動車の点火製置の構成をそのまま大ｌ＠に利用す
ることができる。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

冒頭で既に述べたように、燃焼過程の際には、内燃機関
の燃焼室内にイオン、すなわち帯電した粒子と、自由電
子とが発生する。プラス及びマイナスの自由荷電キャリ
アの数は、その際同じである。しかし１つの自由電子の
静止質量は、例えばこのような燃焼過程の際に頻繁ＩＣ
発生する陽イオンＴ（５０＋の静止質量の約３０．００
０分の−である。すなわち、マイナスの荷電キャリアは
；プラスのそれより相当軽い。マイナスの荷電キャリア
に対する自由電子の占める割分は、非常に優勢であって
、９９係に寸で達する。従って、全体としては、主とし
て現れるマイナスの荷電キャリアは、主として生ずるプ
ラスの荷電キャリアよりも相当に軽イ。

点火プラグをイオン電流ゾンデ（イオン電流検出器）と
して燃焼室内で用いる議会、通常１点火プラグの中央電
極が、アース電極よりも相当小さくなるように構成され
る。通常の点火装置において使用されている電圧の１唱
性が用いられる場合、すなわち、マイナスの点火電圧ひ
いてはイオン測定電圧を用いる場会、小さい方の中央電
極はマイナスに帯電され、大きい方のアース電極はプラ
スに帯電される。それに反して、本発明の基値となって
いるのは次のような認識すなわち、実際に現われる荷電
キーヤリアの公知の極性および点火プラグにおけるその
数量の割合は、」二連のその重量の割合には対応しない
という認識である。

それゆえ、本発明１尾おいては、小さい方の電・損をプ
ラスにノＳイアスし、大きい万の電極をマイナスにバイ
アスする電極構成ないし極性が用いられる。

即ち、軽い方の、マイナスの荷電キャリアは、電界にお
ける電荷の絶対値が同一の場合、比較的大きな加速度を
受け、従って、゛単位時１ａ＋当りの進行距離が大きい
。それゆえ、本発明において選定された電極構成および
電極の極性においては、次のことが達成される。すなわ
ち、単位時間あたりに、陽イオンが、大きい表面の電極
に達するのと同数のマイナスの荷電キャリアが、比較的
小さい表面の電極に達する。その的果、本発明によれば
、比較的高いイオン電流ひいてはＩ−し紋的高い有効信
号が、得られる。

ｇｇ１図に図示の回路装置において、点火プラグ１０は
、小さい中央電極１１と比較的大きなアース電極１２と
を備えている。電圧ＵＢを有する自動車のノ々ツテリエ
３のプラス極は、アースされ、マイナス極は、作動スイ
ッチ１４を介して、点火コイルの１次巻線１５に接続さ
れている。１次巻線１５の他方の端部は、一方では２次
巻線１６の端部と接続され、他方では断続器接点１７を
介してアースさり、ている３、この断続器接点１７は、
公知のごとく１点火装置１８によって作動さ、、Ｌる。

２次巻線１６の他方の端＆ｌｉからは１点火導＄１９に
でプラスの点火電圧を取出すことができる。この点火電
圧は、ダイオード２４及び点火分配器２５を介して中央
電極１１に供給される。同様に中央電極１１に接続され
ている測定回路１は、ダイオード２０．泪１１５ぜ用電
圧源２１、及びアースさｎた測−ぜ抵抗２２より成る直
列回路で構成さｔｌ−でいる。測定用電圧ＵＭを有する
測定用電圧源２１のプラス極は、ダイオード２０のプラ
ス極に接続されてあ・す、このダイオードから中央電極
１１に接続さｉｚでいる。測定抵抗２２からは、信号電
圧ｌＪＳを取出ずことができ、この信号電圧（Ｊｓは、
ノッキング制御装置２３に供；拾される。一方前記ノツ
キング制御装置２３は、公知のごとく１点火装Ｎ′１８
と作用啜続されている。

素子１３乃至１８．及び２４．２５より構成される点火
回路により、点火プラグ１０を介して燃焼過程が通常の
方法で行われる。その際。

公知の装置とは逆に、プラスの点火電圧が用いられる。

正常な燃焼が行われる際、第２図に破線で示したような
、燃焼室圧力Ｐの時間的経過が生じる。第２図に示す圧
力経過は、点火過程が終了した後に実質的に生ずる。そ
の結果、虞大過程の期間外で行われγユばならないイオ
ン電流・■１（定は、圧力経過の重要々部分を検出でき
る。

さらに測可用電圧ＵＭが、電極１．１−　、１２を介し
て加えられ、その結果イオノ電流■１が流れる。

このイオン電流１丁は、測定抵抗２２を介して信号１圧
ＩＪｓを発生させる。こめ信号電圧Ｕｓの波形も、第２
図に示されており、その１祭正常な燃焼過程は、破線で
示されている。ダイオード２４は、その際、点火回、！
洛からの測定回路の減結倚・【行う。彦ぜならダイオー
ド２４は、断続器接点１７の投入時間の終了時又は開１
１シ晧間の終了時に現われる破壊電圧を阻止し、その結
東継続的な測定を可能とするからである。

第２図で、」ニガに図示の圧力経過においてＰ′で示す
ような、ノッキング燃焼が現れると、同様にしてイ矛ン
電、流又は測定信号の経過におい屋 で振動が生じる。これは、第２で、下方に、信号電圧Ｕ
Ｓ′で示されている。その際この１８号は、ノンキング
制量装置２３において処理される。

その際本発明により・１り定された成用の画性により、
マイナスの荷電キャリヤは、電極１１へ流れ、プラスの
荷電キャリヤは、比較的大きな電極１２へ流れる。その
際、上述の吻理的現象により、公知の装置の場合と比較
してより高い有効信号が測定電圧ｕｓにおいて生じる。

こうした極性において、ダイオード２０の代りに高抵抗
値の抵抗を用いることも可能できる。

しかしイオノ電流ＩＩは、そうすることにより非常に制
限されてしまう。それによ妙、イオン電流密度のオーミ
ック抵抗領域のみが検出される。

この抵抗領域においては、電流密度は、専ら電界強度、
即ち、電圧及び電極間隔の商に依存する。しかしここで
問題とするイオン密度を測定するためには、非オーミツ
ク抵抗領域を実現する必要があるが、そのためにはより
高い電流密度が必要である。こうした理由から、高抵抗
値の１ｊ（杭の代りに単にダイオード２０のみを用（７
−′する万が一般に効果的である。このダイオード２０
ば、点火回路による測定回路の減結合のために作用する
が、しかしイオン電流を匍ｌＪ限することはない。

第３図に示す他の実施例においては、第１図に図示の実
施例と本質的１Ｃ同一の構成素子が用いられており、相
応する素子には同一の記号が付けである。しかしこの場
合、第１実施例と異ナリ、バッテリ１２のマイナス極が
アースされている。（現在それが普通）。この場合、プ
ラスの７Ｑ火電圧が、２次巻線１６・の極性を変えるこ
とにより通例の装置と異なり第１図と同じように用いら
れる。

この実施例（でおける、第１実施例との他の相ん点は次
の点１にある。すなわち、測定電圧ＩＪＭを図 発生さぜるために、分離したバッテリ（第「の２１）を
用いずに、コンデンサ２７を用いている点である。この
コンデンサ２７は、ダイオード２６を介して、点火コイ
ルの１次巻線１５により充電される。それにより、この
実施例Ｖ（二おいては、現任自動車において一般に用い
られている構造を大幅に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はｔ”ＴＶ’明による装置の実用例の回路１１３
図、第２図は、第１図に図示の回路を説明するだめの、
燃焼室用力及び信号電圧の■ヒを量的経過を示す線図、
第３図（は本発明の別の実施例の回路略図である。。 １０・・点火プラグ、１１・・中央電極、１２・・アー
ス電極、１３・・・自動車のノミツテリ、２０ダイオー
ド、２１・・測定用電圧源、２６　ダイオード、２７・
・・コンデンサ、ＵＭ・・・測定用電圧、１丁・・イオ
ン電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　点火プラグの中央電極（１１）及びアース電極（１
   ２）の間で、測定用電圧（ＵＭ）を、ダイオード（２０
   ）又は１つの抵抗を介して点火回路から減結会された測
   定回路において印加可能であり、その際、点火過程が終
   了した倖に、測定用電圧（ＵＭ、）により、電極（１１
   ，１２）を介して生じるイオン電流（Ｉ■）を検出する
   、内燃機関の燃焼室内における圧力変動を検出するため
   の装置において、点火回路及び測定回路が、その都度の
   比較的小さい電極（１１）に対しては、プラスの点火電
   圧および測定電圧を加え、比較的大きい電極（１２）に
   対しては、マイナスの点火電圧および測定電圧を加える
   ようにしたことを特徴とする、内燃機関の燃焼室内にお
   ける圧力変動を検出するための装置。 ２　測定用電圧（ＵＭ）が、パッチＩ＋（２１）によっ
   て発生される、特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３　測定用電圧（ＵＭ）が、ダイオード（２６）を介し
   て点火回路によって充電可能なコンデンサ（２７）によ
   り発生される、！特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４　自動車のノぐツテリ（１３）のマイナス極を自動車
   の重体アースに接続し、該、％ノテ’Ｊ（１３）のプラ
   ス極を、１次巻線及び２次巻４ｉ　（１ｓ　＋１６）の
   、巻線方向に部署されているそれぞれの端部′に接続し
   、その際、点火型ＩＥが、２次巻線（１６）の前記とは
   反対側にある端部から取出される、特許請求の範囲第１
   項乃至第３項のいずれかの項に記載の装置。