[发明专利]用于在高压侧获取测量信号、尤其是对应于内燃机火花塞的电极之间离子流的信号的装置

说明书

本发明涉及一种用于在高压侧获取宽带测量信号、尤其是对应于内燃机火花塞的电极之间离子流的信号的装置。该装置具有至少一个第一电流路径，在该第一电流路径中至少设置有点火变压器的次级绕组，和一个第二电流路径，在该第二电流路径中至少设置有由至少两个电极形成的火花塞的火花间隙。

在内燃机中，特别是强制点火式发动机中汽油-空气混合物的燃烧过程由点火火花开始，点火火花由火花塞的两个电极之间所施加的高电压产生。在到达击穿电压时由于电弧放电而在电极之间产生一个电弧，它也被称为点火火花。通过电弧放电，通过在放电时形成的紫外线并通过汽油-空气混合物的燃烧过程完成化学和热力学的电离，并且在燃烧室内产生载流子，它们在电弧过后出现在火花塞的电极之间的区域内。载流子的数量和分布尤其是取决于汽缸中的内压力和燃烧过程。

在燃烧过程中引发一个热力学-化学链式反应，其中除形成离子外还形成所谓的原子团。在化学中具有至少一个不成对电子的原子和分子被称为原子团，它们大都具有高的反应活性。通过这种反应活性形成原子团一般只要很短的时间。通过施加在火花塞电极上的电压，反应过程可作为电流被测量。这种反应过程进行得非常迅速。因此在电极之间产生的离子流包含高频分量。为了得到关于燃烧过程的尽可能详尽的信息，必须获得一个宽带测量信号。在已知的测量装置中分析电路与次级绕组串联设置，使次级绕组作为低通滤波器工作。因此不能得到并分析离子流的所有频率分量。此外在已知的系统中测量电路妨碍了可使用的火花能量。

本发明的目的在于给出一种装置，通过它能够以简单的方法获得宽带测量信号，并且所提供的用于产生电弧的能量不会减少或者只有少量减少。

这一任务由具有权利要求1所述特征的用于在高压侧获取宽带测量信号的装置来完成。从属权利要求给出了本发明具有优点的改进。

通过具有权利要求1所述特征的装置实现了以下功能：可以给火花塞的电极输送一个相对大的能量用来产生电弧，并且同时在高压侧精确测量离子流和其它高频信号分量。内燃机中不规律的燃料燃烧(也称为爆燃)可以通过此装置在内燃机的整个转速-负荷范围内可靠地被采集，因为可用的测量带宽比燃烧室的声学谐振频率大得多。这样在利用高压侧测量电路时在整个转速-负荷范围内提供足够的能量来引发可靠的燃烧。

如果测量电压例如借助于一个电容器来提供，此电容器借助于点火变压器所产生的高电压被充电，则只有相对较少的能量为产生测量电压而被消耗。为了使测量电流回路与次级绕组去耦，最好使用在已知的电路结构中出现的二极管，它在这里被用来抑制接通脉冲。在抑制接通脉冲时由于初级侧接通供电电压而避免了次级侧的高电压。

本发明的第二个方面涉及另外一种用于在高压侧获取宽带测量信号、尤其是对应于内燃机火花塞的电极之间离子流的信号的装置。该装置具有三个并行的电流路径，其中在第一电流路径中至少设置有点火变压器的次级绕组，在第二电流路径中至少设置有由至少两个电极构成的火花塞的火花间隙。在第三电流路径中设置有至少一个测量电阻。至少在次级绕组端子与测量电阻之间的区域中，点火变压器的变压器磁芯的至少一段被用作电导体。

通过此装置实现了以下功能：可以获得宽带测量信号，而由点火变压器的次级绕组提供的、用于借助火花塞产生电弧的能量不会被测量电路减少或者只有很少量的减少，其中尤其是通过利用变压器磁芯作为电导体可以实现元件的节省空间的结构。

为了更好地理解本发明，下面参照附图所示的优选实施例来进行说明，它们借助专用术语来说明。然而应该指出，本发明的保护范围不受其限制，因为对所示装置的这种改变和其它变型以及本发明的各种其它应用被视为本领域技术人员的目前或将来的专业知识。附图示出本发明的实施例，图中：

图1是一个用于获取内燃机火花塞的电极之间离子流的已知电路结构的电路图；

图2是按照本发明的第一实施方式的用于获取宽带测量信号的电路结构的电路图；

图3是按照本发明的第三实施方式的用于获取宽带测量信号的电路结构的电路图；以及

图4是另一个用于获取测量信号的电路结构的电路图。