(57)【要約】  内燃機関における燃焼関連の変数を検出するための回路及び方法において、イオン化信号が火炎の関数として求められる。検出精度を高めるために、電離測定回路が点火電極に接続され、分離手段によって点火コイルから分離される。方法において、電圧電位は、点火電流のある点火段階における測定電圧蓄積装置に蓄積される。少なくとも１つの測定段階では、電圧電位は測定抵抗器を介して点火電極に印加され、点火電圧は、測定電圧蓄積装置から、あるいは電圧が閾値以下に落ちると測定抵抗器から分離される。
2008545920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、特に４サイクルエンジンの燃焼段階で燃焼に関連する変数を検出するための回路で、前記燃焼段階が点火パルスを供給される点火電極（２）によってトリガされ、
少なくとも１台の測定抵抗器（９、１０）を有する電離測定回路を備え、
前記電離測定回路が、前記点火電極（２）に結合され、分離手段（５）を手段として前記内燃機関の点火電圧生成装置、特に点火コイル（３）から分離される少なくとも１つの測定電圧蓄積装置（６、７）を有することを特徴とする回路。
【請求項２】
前記測定電圧蓄積装置（６、７）が電気エネルギー蓄積構成部品（７）、特にコンデンサと、電圧制限構成部品（６）、特にバリスタ、ツェナーダイオード、火花ギャップ、またはガス圧警報装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記測定抵抗器（９、１０）が抵抗器（９、１０）の直列回路の形を取ることを特徴とする、請求項１または２に記載の回路。
【請求項４】
前記分離手段（５、６）が、電圧制限構成部品、特に、バリスタ、ツェナーダイオード、火花ギャップ、及び／またはガス圧警報装置を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の回路。
【請求項５】
前記分離手段が、前記点火コイル（３）の減少プロセスを弱めるために前記点火コイル（３）と並列で接続される抵抗器（８）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の回路。
【請求項６】
電離測定装置と、少なくとも１つの電離測定抵抗器、特に請求項１から５に説明されているような抵抗器を備える内燃機関の燃焼に関連した変数を検出するための回路であって、
測定電圧記憶回路（１４０）が、点火用変圧器（１０１）の二次側の第１の点火電圧伝搬接続部（１０１ｃ）と点火電極（１０２）の間で接続されていること、及び電子スイッチ（１１４）が基準電位（１０９）と、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の、前記基準電位（１０９）に関連付けられている第２の接続部（１０１ｄ）の間で接続されていることを特徴とする回路。
【請求項７】
さらなる分離装置（１０５）が、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記点火電圧伝搬接続部（１０１ｃ）と前記点火測定回路（１３０）の間で接続されることを特徴とする、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記分離装置（１０５）が、ダイオード、ツェナーダイオード、及び／またはバリスタを有することを特徴とする、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記測定電圧記憶回路（１４０）が、電圧安定化構成部品（１０３）と電圧蓄積構成部品（１０４）の並列回路を備えることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１つに記載の回路。
【請求項１０】
前記電子スイッチ（１１４）が、前記点火用変圧器（１０１）の一次回路の電流経路（１２１）に、結合構成部品（１２３）を手段として結合されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１つに記載の回路。
【請求項１１】
補償目的の結合要素（１２４）が、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記基準電位（１０９）と関連付けられている前記接続部（１０１ｄ）と前記電離測定出力（１０８）との間で接続されることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１つに記載の回路。
【請求項１２】
前記結合要素（１２４）が抵抗器、抵抗器／コンデンサの組み合わせ、あるいは増幅器段であることを特徴とする、請求項１１に記載の回路。
【請求項１３】
内燃機関の燃焼段階における燃焼プロセスの燃焼に関連する変数を検出する方法であって、
燃焼パルスによって個々の燃焼プロセスを開始するステップと、
火炎によって影響を受けるイオン化信号に依存して前記燃焼に関連する変数を確認するステップと、
点火電流によって点火段階で測定電圧蓄積装置（６、７）の中で電圧電位を蓄積するステップと、
点火電極（２）に測定抵抗器（１０）を手段として少なくとも１つの測定段階における電圧電位を印加し、前記点火電圧が測定電圧蓄積装置（６、７）から、あるいは前記電圧が閾値を下回るときには前記測定電圧に関して前記測定抵抗器（９、１０）から分離されるステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
イオン化信号に比例する前記電圧が、前記抵抗器の１つで取り除かれ、評価装置（１１）に送られる前記方法ステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
特に請求項１３または１４に記載されているような点火パルスと、電離測定回路と、及び電離測定のために、少なくとも点火の後に前記点火電極に印加される測定電圧とを供給される点火電極によって内燃機関の燃焼段階で燃焼に関連する変数を検出する方法であって、
前記電離測定回路（１３０）が、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記点火電圧伝搬接続部（１０１ｃ）と前記点火電極（１０２）の間で接続されることと、
前記基準電位（１０９）と、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記基準電位と関連付けられた接続部（１０１ｄ）の間で接続されるのが、前記点火信号を通過させるために前記点火パルスの間に制御装置（１１２）によって導通状態に切り替えられ、少なくとも前記電離測定段階の間に非導通状態に切り替えられる電子スイッチ（１１４）であることと、
を特徴とする方法。
【請求項１６】
前記制御装置（１１２）が、前記点火パルスの切り替え持続時間の間に前記電子スイッチ（１１４）を非導通状態に切り替え、前記電子制御システムが前記点火用変圧器（１０１）の前記一次巻き線（１０１ａ）の低インピーダンス負荷によって前記点火パルスをオフに切り替えるための手段（１２０、１２２）を備えられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御装置（１１２）がすでに、前記電子スイッチ（１１４）を、前記点火パルスがオフに切り替えられる直前に非導通状態に切り替える方法ステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電離測定装置と、特に請求項１〜１２のいずれか１つに記載されているような少なくとも１つの電離測定抵抗器とを備える内燃機関の燃焼に関連する変数を検出するための回路を備える点火用変圧器であって、
前記測定電圧記憶回路（１４０）が、前記点火用変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記点火電圧伝搬接続部（１０１ｃ）と前記点火電極（１０２）の間で接続されることと、電子スイッチ（１１４）が、基準電位（１０９）と、前記点火変圧器（１０１）の前記二次側（１０１ｂ）の前記基準電位（１０９）と関連付けられた前記接続部（１０１ｄ）の間で接続されることと、
を特徴とする点火用変圧器。
【請求項１９】
燃焼の前記点火のためのスパークプラグを備える内燃機関での燃焼プロセスの点火のための装置であって、燃焼によって引き起こされる電離のためのセンサとしての前記スパークプラグが、前記燃焼室内で電離を測定するための電離測定回路と、前記電離測定値のための評価装置と、点火電圧を生成するための手段と有し、
前記点火電圧構成を制御するための手段（２０５）が、前記電離評価装置（２０３）に接続され、前記点火電圧構成が、少なくとも１つの燃焼サイクルの少なくとも一部の前記電離測定値に依存して制御されるまたは調整されること、
を特徴とする装置。
【請求項２０】
前記点火電圧を生成するための前記手段（２０４）が、一次巻き線（２０６ａ）と二次巻き線（２０６ｂ）と、前記一次巻き線（２０６ａ）に接続される半導体スイッチ（２０７）と、電源電圧源（２０８）とを有する少なくとも１つの点火用変圧器（２０６）を含み、前記半導体スイッチ（２０７）が、前記点火電圧構成を制御するための前記手段（２０５）によって作動され、電源電圧源（２０８）を前記点火用変圧器（２０６）の前記一次巻き線（２０６ａ）に接続することを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記電離構成のための前記評価装置（２０３）が、前記電離測定回路（２０２）に接続され、前記電離測定値が、前記燃焼室内で前記混合物の点火を考慮して評価されることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
内燃機関内の燃焼サイクルの間に燃料空気混合物を点火する方法であって、
少なくとも電離測定動作が後に続く第１の点火パルスを生成する方法ステップと、測定されたイオン化信号を電離基準値に比較する方法ステップと、前記比較に依存して点火パルスをトリガしない方法ステップ、あるいは少なくともさらに１つの点火パルスをトリガする方法ステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
混合物の点火が前記比較の結果として検出されると、さらなる点火パルスが生成されないことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電離測定値が、前記点火電圧パルスの終了に続くパラメータ化された時間間隔でパラメータ化された値を超える場合に、混合物の点火が検出されるという点で特徴付けられる、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
第１の点火パルスが、内燃機関の運転ポイントに依存して制御されることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記点火電圧構成が、現在の燃焼サイクルの前記電離測定値に依存して制御される、または調整されることを特徴とする、請求項２２〜２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
前記点火電圧構成が、少なくとも１つの先行する燃焼サイクルの前記電離測定値に依存して行われることを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
前記点火電圧構成が、前記現在の燃焼サイクル及び先行する燃焼サイクルの前記電離測定値に依存して制御される、または調整されることを特徴とする、請求項２２〜２７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
前記点火用変圧器の前記二次巻き線での前記点火パルスを終了するために前記点火電圧構成を制御するための前記装置が、前記電源電圧源が前記点火用変圧器の前記一次巻き線に接続されるように前記半導体スイッチを作動することを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか１つに記載の方法または装置。
【請求項３０】
混合物の点火のために高圧が生成される、一次巻き線と二次巻き線を備える点火コイル装置であって、
電離測定回路（２０２）が前記点火コイル装置の中に統合され、前記電離測定回路（２０２）が前記電離測定値のための評価装置（２０３）を介して前記点火電圧構成を制御するための手段（２０５）に接続され、前記点火電圧構成が少なくとも１つの燃焼サイクルの少なくとも一部の前記電離測定値に応じて制御されるまたは調整されることと、
を特徴とする点火コイル装置。
【請求項３１】
請求項１９〜２１のいずれか１つに記載の点火装置を備える、請求項３０に記載の点火コイル装置。
【請求項３２】
前記電離測定値のための前記評価装置（２０３）が前記点火コイル装置に統合されることを特徴とする、請求項３０または３１に記載の点火コイル装置。
【請求項３３】
前記点火電圧構成を制御するための前記手段（２０５）が前記点火コイル装置に統合されることを特徴とする、請求項３０、３１または３２に記載の点火コイル装置。
【請求項３４】
半導体スイッチ（２０７）が前記点火コイル装置の中に統合され、前記半導体（２０７）が点火用変圧器（２０６）の前記一次巻き線（２０６ａ）を、電離測定値のための前記評価装置（２０３）の前記評価された信号に依存して前記電源電圧に切り替えることを特徴とする、請求項３０、３１、３２または３３に記載の点火コイル装置。
【請求項３５】
燃焼室内での電離の測定のための電離測定回路（２０２）と、前記電離測定値のための評価装置（２０３）と、点火電圧を生成するための手段（２０４）とを備える、内燃機関の中の燃焼プロセスの点火のため、及びイオン化信号を検出するためのエンジン制御システムであって、前記点火電圧構成を制御するための手段（２０５）が前記電離評価装置に接続され、前記点火電圧構成が少なくとも１つの燃焼サイクルの少なくとも一部の前記電離測定値に依存して制御されるまたは調整されるエンジン制御システム。
【請求項３６】
内燃機関のための点火装置であって、
前記内燃機関のスパークプラグ（３０２）の点火のための点火コイル（３０１）と、
外部エンジン制御装置からの外部点火トリガ信号に従って前記点火コイル（３０１）の点火を開始するための点火装置（３０５）と、
前記内燃機関の燃焼のイオン化信号を検出するため、及び前記イオン化信号に比例する電離測定信号を出力するための電離検出器（３０４）と、
前記電離測定信号と前記点火トリガ信号を、前記点火装置を前記外部エンジン制御装置に接続する点火／電離回線（３１２）に選択的に結合するための結合手段（３０６）と、
を備える点火装置。
【請求項３７】
前記結合手段（３０６）が、前記点火トリガ信号を通過させるための第１の経路と、前記イオン化信号を通過させるための第２の経路とを有し、前記第１の経路が前記イオン化トリガ信号のために伝導となり、前記電離測定信号のために不伝導となるように適応され、前記第２の経路が前記電離測定信号のために伝導となり、前記点火トリガ信号のために不伝導となるように適応される、請求項３６に記載の点火装置。
【請求項３８】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載されているような燃焼に関連する変数を検出するための回路を備えるスパークプラグコネクタ。
【請求項３９】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の燃焼に関連する変数を検出するための回路、及び／または、請求項１９〜２１のいずれか１つに記載の燃焼プロセスの点火のための装置を備えるスパークプラグコネクタ。
【請求項４０】
内燃機関内での燃焼プロセスの点火のためのエンジン点火装置であって、
請求項３９に記載のスパークプラグと、
分離構成部品（４０４）を有する点火分配器装置（４０１）と、
を備えるエンジン点火装置。
【請求項４１】
内燃機関内での燃焼プロセスの点火のためのエンジン点火装置であって、
複数のスパークプラグと、
点火分配器装置（１４１０）であって、請求項１〜１２のいずれか１つに記載されているように燃焼に関連する変数を検出するための少なくとも１つの回路を有する前記点火分配器装置と、
を備え、
前記点火分配器装置（１４０１）が分離構成部品（１４０５）を有し、測定抵抗器（１４０８）が共通のスターポイントと結合される、
エンジン点火装置。
【請求項４２】
内燃機関内での燃焼のイオン化信号構成の評価のための回路であって、
イオン化信号構成を測定するためのイオン化信号測定装置（８０２）と、
以前に記録された基準信号構成の記憶のため、及び前記基準信号構成と関連付けられたパラメータ値の記憶のための少なくとも２つの基準信号記憶装置（８０３ａ、８０３ｂ、８０３ｃ）と、
前記測定済みのイオン化信号（ＩＯ）と前記記憶されている基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の間の適合性の程度を決定することによって、少なくとも第１の記憶されている基準信号構成と第２の記憶されている基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）と、前記測定済みのイオン化信号を相互に関連付けるための少なくとも２つの相互関係装置（８０４ａから８０４ｃ）と、
前記相互関係装置（８０４ａから８０４ｃ）によって計算される前記適合性の、前記記憶されている基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の前記関連付けられた記憶済みのパラメータ値との関連のための少なくとも２つの関連装置（８０５ａから８０５ｄ）と、
を備える回路。
【請求項４３】
前記相互関係装置（８０４ａから８０４ｃ）は、前記基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の１つの対応する値によって前記イオン化信号構成（ＩＯ）の各値を乗算し、前記関連装置（８０５ａから８０５ｄ）の１つの前記結果を出力する、請求項４２に記載の回路。
【請求項４４】
前記関連装置（８０５ａから８０５ｄ）が、それ自体で前記基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の各値を乗算し、前記相互関係装置の前記結果と、前記基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の乗算の結果を合計し、前記基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の対応する値により前記電離曲線（Ｏ）の前記値の前記乗算の前記和が、前記基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の点のそれら自体による前記乗算の前記和で除算される、請求項４３に記載の回路。
【請求項４５】
内燃機関内での燃焼のイオン化信号構成を評価する方法であって、
イオン化信号構成を測定するステップと、
少なくとも２つの以前に記録された基準信号構成と、前記基準信号構成と関連付けられたパラメータ値とを記憶するステップと、
前記測定済みのイオン化信号（ＩＯ）と前記記憶されている基準信号構成（ＲｅｆＡ，ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の間の適合性の程度を決定することによって、前記測定済みのイオン化信号を前記少なくとも２つの記憶されている基準信号構成と相互に関連させるステップと、
前記相互関係により計算される前記適合性を、前記記憶されている基準信号構成（ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、ＲｅｆＣ）の前記関連付けられた記憶済みのパラメータ値と関連付けるステップと、
を備える方法。
【請求項４６】
内燃機関の少なくとも２つのシリンダのイオン化信号を検出するための装置であって、
前記イオン化信号の検出のために電離測定センサ（９００ａ、９００ｂ）にそれぞれ結合される検出装置（９０２ａ、９０２ｂ）と、
それぞれのイオン化信号伝送回線（９０６）に前記検出装置（９０２ａ、９０２ｂ）を結合する少なくとも１つの結合装置（９０３ａ、９０３ｂ）と、
を備え、
前記検出装置（９０２ａ、９０２ｂ）の前記出力での前記イオン化信号の大きさが、前記イオン化信号伝送回線（９０６）の前記大きさより大きいときに、前記結合装置（９０３ａ、９０３ｂ）が、前記検出装置（９０２ａ、９０２）の前記出力信号を前記イオン化信号伝送回線（９０６）に結合する、あるいは前記結合装置（９０３ａ、９０３ｂ）が、前記それぞれのシリンダの点火の終了後の定められた期間中にイオン化信号伝送回線（９０６）に、前記検出装置（９０２ａ、９０２ｂ）の前記出力を結合する装置。
【請求項４７】
前記検出装置（９０２ａ、９０２ｂ）及び前記結合装置（９０３ａ、９０３ｂ）が共通の筐体内に配置される、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記結合装置（９０３ａ、９０３ｂ）が共通の筐体の中に配置される、請求項４６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火パルスが供給された点火電極によって内燃機関、特に４サイクルエンジンの燃焼段階において燃焼に関連する変数を検出するための回路、及び内燃機関における燃焼プロセスの燃焼に関連する変数を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
その種の方法は、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０８０１２２６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９６４９２７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃焼プロセスの特性変数についての詳細な情報は、内燃機関の燃焼室内の電離測定によって引き出すことができる。これらはとりわけ燃焼の空気比、燃焼の開始、燃焼中の圧力変動、遅延点火、ノッキング、点火ミスファイア等である。
【０００４】
その目的のため、センサ素子は、通常、燃焼室内の代表的な位置に配置されている。典型的には、これは絶縁体によって燃焼室の電位に関して絶縁される導電性の素子を含む。
【０００５】
測定電圧は信号線を通って印加され、燃焼パターンに依存して、電流が、センサ素子から燃焼室接地までイオン化された燃焼ガスを通過する。このような電流が、その後、評価される。
【０００６】
電離測定装置は、通常、内燃機関の点火電圧回路の中に接続される。その場合、点火回路は点火コイル装置と、スパークプラグと、これら２者間の電気的接続とを備える。点火コイル装置は、点火スパークをトリガするためのエネルギー供給に一次コイルを接続するための電子動力システムを有利に含むことがある。
【０００７】
その場合、電離測定を実現するためのエネルギーは、点火時に点火回路から取られるか、あるいは外部のエネルギー源によって供給されるかのどちらかである。電離電流は測定抵抗器での電圧降下を生じさせ、測定回線を通って、電離パターンを評価しさらに処理するエンジン管理装置に達する。しかしながら、このような構造は、追加の回線が必要とされるという不利な点に悩まされる。
【０００８】
空気比、遅延燃焼、点火ミスファイア、ノッキング、最適（ｏｐｔ．）点火時間等のエンジンパラメータを確認するための内燃機関（４サイクルエンジン、ディーゼル等）内の不連続燃焼の場合のイオン化信号パターンの評価は、これまで、最高値、最高値の位置、積分、質量中心、勾配、勾配の最大値等の「幾何学的な」データという点でイオン電流構成の関数解析によって行われてきた。
【０００９】
組織的な外乱影響は、スパークプラグの焼灼、スパークプラグ汚れ、燃料の異なる品質、したがって火炎の伝導性、燃焼室内の火炎前面の異なる伝搬に起因する信号高さの確率的ゆらぎ、点火残留電圧から生じる影響（エンジン負荷にも依存する）、及び究明対象のエンジンパラメータ以外の態様の影響等の幾何学的データの評価を上回る。
【００１０】
評価は、較正関数及び計量関数によって所望のパラメータに関して限定的に改善できるに過ぎない。
【００１１】
本発明の目的は、イオン化信号の検出精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
その目的は、請求項１に説明されているような回路、及び請求項１３に説明されているような方法によって達成される。
【００１３】
この場合、電離測定回路は点火電極に接続され、分離手段によって点火コイルから分離されている。点火段階では、電圧電位が、点火電流とともに測定電圧蓄積装置の中に蓄積され、少なくとも１つの測定段階において、電圧電位が測定抵抗器を介して点火電極に印加され、点火電圧は測定電圧蓄積装置から、あるいは電圧が閾値電圧を下回ると測定抵抗器から分離される。
【００１４】
本発明の一態様に従って、電離測定回路は、点火用変圧器の二次側の点火電圧伝搬接続と点火電極の間で接続され、基準電位と接続の間で接続され、点火用変圧器の二次側の、基準電位と関連付けられているのは電子スイッチであり、電子スイッチは点火信号を通すための点火パルスの間は制御装置によって導通状態に切り替えられ、少なくとも電離測定段階の間はブロック状態に切り替えられる。測定電圧記憶回路は、点火用変圧器の二次側の点火電圧伝搬接続と点火電極の間で接続され、電子スイッチは基準電圧と、点火用変圧器の二次側の、基準電位と関連付けられる接続の間で接続される。回路は点火用変圧器の中に統合できる。回路は、点火電極に接続され、分離手段を介して点火用変圧器から分離される電離測定回路を有する。電圧電位が、点火電流とともに点火段階で測定電圧蓄積装置の中に蓄積され、少なくとも１つの測定段階において、電圧電位が測定抵抗器を介して点火電極に印加され、点火電圧は、測定電圧蓄積装置から、あるいは電圧が閾値電圧を下回ると測定抵抗器から分離される、方法が提案される。
【００１５】
点火残留電圧は、点火パルス中は点火信号を通すために導通状態に切り替えられ、点火パルスに続いて電離測定のために非導通状態に切り替えられる電子スイッチを用いて電離測定回路から分離されている。そのスイッチは、点火の進行を制御する点火制御装置によって作動される。
【００１６】
方法は、点火火花制御と連動して有利に使用することもできる。その場合、点火電圧制御装置は、短絡によって低インピーダンス関係性において負荷される点火用変圧器の一次巻き線によって、所定の継続期間の後に点火パルスのスイッチ切断を制御する。点火用変圧器の二次側で、点火用変圧器の残留エネルギーの削減時に発生する電圧は、スイッチ切断された電子スイッチを通して電離測定回路に通されない。
【００１７】
本発明のさらなる態様に従って、定められた点火エネルギーは点火火花の所定の第１の燃焼継続期間によって事前に決定されている。第１の点火火花の燃焼の終了後に、内燃機関の燃焼室内での電離測定が、電離測定値を確認するために行われる。それらは所定値と比較され、まだ点火していない燃料−空気混合に相当する過剰に低い電離の場合は、第２の点火電圧がスパークプラグに印加される。第２の点火火花の燃焼の終了後、電離が再び測定され、燃焼室内の点火が発生したかどうかを確認するために比較が行われる。したがって、点火火花の終了後、点火がすでに起こり、混合物が燃焼しているかどうかを確認するためにチェックが行われる。点火火花の生成及び比較を用いた電離測定のサイクルは、点火された混合物に相当する電離値が測定されるまで実行される。
【００１８】
周期的に行われる点火によって、燃焼室に供給される点火エネルギーは定められた間隔で供給できる。点火エネルギーは有利に時間制御される、つまり所定期間、点火火花は燃焼し、次に中断される。点火火花の燃焼の終了後、混合物に火が付けられるかどうかを確認するために、電離測定回路を用いて測定がただちに行われる。このために、電離測定値が電離基準値と比較され、差異に応じて、燃焼が行われているかどうかが決定され、認識される。燃焼が発生している場合、さらに混合物の燃焼を追跡調査するため、及びさらにノッキングとラムダ値等の燃焼関連パラメータを確認するために、有利に電離がさらに測定される。混合物が燃焼できない場合、あるいはそれが完全に燃焼しない場合、再び点火が行われ、定められた点火エネルギーが再び燃焼室に供給され、点火火花が再び所定の期間燃焼するように時間制御された様式でこれが有利に行われる。混合物が燃焼しているのかあるいは燃焼していないのかを確認するために、電離測定が再び後に続く。交互の電離測定を伴う点火のサイクルは、混合物が点火される、あるいは燃焼サイクルが終了されるまで行われる。その点において、スパークプラグは、点火電極として、及び測定センサとしての機能を果たす。
【００１９】
本発明の有利な構成において、安全な燃焼が発生した後にさらなる点火火花は生成されず、燃焼室内の電離は、ノッキング及びラムダ値のようなさらなるエンジンパラメータを検出するためにさらに測定される。電離が許容できない構成を提示し、崩壊する場合、あるいは所定値と比較して偏差が発生し、火炎の早期消火を示す場合、点火電圧が、混合物を点火するために再び印加される。
【００２０】
その結果、混合物を点火するために、必要とされるエネルギーは必要に応じて提供され、点火が発生したかどうかを確認するためにイオン化信号によって確認が行われる。有利な実施形態では、燃焼継続期間は点火エネルギーのパラメータとして制御され、燃焼継続期間は最小限に抑えられる。その目的のため、手順は、多様なエンジン運転条件下で確実な点火を実現するために、どの程度長く第１の点火火花が燃焼しなければならないのかを確認することを有利に含む。それは、自己適応できる方法で、有利にマイクロプロセッサ内で行われる。
【００２１】
さらに、方法及び装置は、第１の点火火花が機械の作業範囲全体ですべての点火動作のために設計される必要がないため、作業記憶容量がさらに小さい点火コイルを使用することが可能であることを規定する。以下の電離測定動作によって、ラムダ値、ノッキング、及び遅延燃焼等の燃焼パターンについての信号を迅速に取得するために、点火火花が、点火発生直後に終了されることも有利である。そのために、最後の電離パルスの後に、イオン化信号がさらに測定される。
【００２２】
本発明のさらなる態様に従って、イオン化信号を評価装置に送ることは、点火パルスを開始するために電子動力システムをトリガするための信号を伝搬する同じ回線を利用することを必要とする。イオン化信号は、点火のためのトリガ信号による適切な手段によって点火装置内でともに接続され、両方の信号ともこのようにして１つの回線を介して通過させることができる。点火パルスを制御し、イオン化信号をさらなる処理にさらす装置では、信号は適切な手段を介して再び分離され、互いとは別々に処理される。
【００２３】
本発明は、既定の運転ポイントまたはエンジンパラメータの点で特徴的である多様な記憶されているイオン化信号パターンを用いて、現在測定されているイオン化信号パターンの類似性を決定する概念に関係する。エンジンパラメータの値は、次に、確認される類似性の程度の関係性から計算される。したがって、方法は、それが、確認されるイオン化信号パターンの単に１つまたは数個の幾何学変数に過ぎないのではなく、信号構成全体が評価されることを規定する。
【００２４】
本発明のさらなる態様は、添付請求項に列挙される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の例による実施形態及び本発明の利点は、添付図面を参照して以下にさらに詳細に説明される。
【００２６】
図１は、第１の態様による点火のため、及び電離測定のための回路の回路図を示す。少なくとも１つのスパークプラグ２が、内燃機関の燃焼室１に配置されている。
【００２７】
電離測定回路は、分離手段５、８によって点火コイル３から分離される。スパークフラッシュオーバの間にスパークプラグを通って流れる点火電流は分離手段５、８を通過し、電離測定回路の中の測定電圧記憶手段６、７を充電する。スパークフラッシュオーバの終了後、分離手段５、８は、コンデンサ７と、バリスタ６と、直列抵抗器９と、測定抵抗器１０とを点火残留電圧から分離する。
【００２８】
その目的のため、電離測定回路は少なくとも１つの測定電圧蓄積装置６、７と、電離測定抵抗器９、１０と、燃焼室１の中に配置され、電離センサとして使用されるスパークプラグ２とを有する。
【００２９】
測定電圧蓄積装置６、７は、電気エネルギー蓄積手段、特にコンデンサ７の並列回路と、電圧制限構成部品、特にバリスタ６またはツェナーダイオードとを有利に備える。
【００３０】
点火回路が流れる段階では、測定電圧蓄積装置６、７は点火電流によって充電される、あるいは再充電され、充電電圧はその閾値に対する電圧制限構成部品６によって安定化される。
【００３１】
以後の燃焼段階では、充電された測定電圧蓄積装置６、７が測定抵抗器組み合わせ９、１０を介して点火電極２に適用される。電離電流に比例する電圧降下は、測定抵抗器１０でイオン化信号として取り除き、さらなる処理にさらすことができる。
【００３２】
測定抵抗器組み合わせ９、１０の有利な構成は、全体的なインピーダンスを増加するための抵抗器９、１０の直列接続であり、その点でイオン化信号は回路接地に接続されている抵抗器１０を全体で有利に取り除かれる。
【００３３】
そのイオン化信号は以後評価装置１１内のさらなる処理にさらされる。ここでは、それは燃焼関連変数の点で評価することもできる。
【００３４】
電離測定回路が電圧制限構成部品５を手段として点火コイルから有利に分離される限りにおいて、分離手段は、電離測定回路から点火残留電圧の影響を分離する。加えて、点火残留電圧の減少を加速する構成部品が、点火コイルの二次側または一次側と並列で接続されることも可能である。これは抵抗器８によって有利に行われる。
【００３５】
点火コイルの二次側と直列で接続されるダイオード４は、しかしながら望ましくはない、ダイオードがなければ、点火コイル３の一次巻き線に対する一次電圧の印加時にすでに発生しているであろう、点火コイル出力での正の電位を遮断する。
【００３６】
第１の実施形態は、内燃機関の燃焼段階での燃焼関連変数を検出するための回路に関する。燃焼段階は、点火パルスを供給される点火電極によって誘発される。回路は少なくとも１つの測定抵抗器８、９を備える電離測定回路を有する。電離測定回路は測定電圧蓄積装置６、７を有する。蓄積装置は点火電極２に結合され、分離手段によって内燃機関の点火コイルから分離される。
【００３７】
測定電圧蓄積装置は、電気エネルギー蓄積構成部品（コンデンサ）と、電圧制限構成部品（バリスタ、ツェナーダイオード、火花ギャップ、またはガス圧警報装置、または排除器）とを有する。
【００３８】
第１の実施形態は、内燃機関の燃焼プロセスにおける燃焼関連変数を検出する方法にも関する。燃焼プロセスは、点火パルスによって開始される。燃焼関連変数は、火炎によって影響を受けるイオン化信号に依存して確認される。電圧電位は、点火電流によって点火段階における測定電圧蓄積装置内に蓄積される。電圧電位は、少なくとも１つの測定段階において、測定抵抗器を手段として点火電極に印加され、その場合は点火電圧が、電圧が閾値を下回ると測定電圧から測定電圧蓄積装置または測定抵抗器を分離する。
【００３９】
図２は、第２の実施形態による点火のための回路及び電離測定の概略回路図を示す。図２は、点火測定回路と電離測定回路とを電子エンジン制御システムに接続する接続部１１１を示す。接続部１１１ａは、正の電源電圧に接続され、接続部１１１ｃは接地電位に接続され、接続１１１ｂは点火パルストリガのために制御線に接続される。点火制御装置１１２は接続部１１１に接続され、点火用変圧器１０１の一次巻き線１０１ａを、経路１１０と１０９を介して電源電圧に切り替える、電力半導体１１３の作動のための信号を形成する。点火制御装置１１２が再び電力半導体１１３をオフに切り替えると、点火電圧は点火用変圧器１０１の二次巻き線１０１ｂで誘発される。
【００４０】
少なくとも点火パルスの間、点火制御装置１１２は、点火電流がそれを通過できるように導通状態に半導体によって形成される電子スイッチ１１４を切り替える。点火電流は、順方向でダイオードの形式を取る分離構成部品１０５を通過し、コンデンサ１０４と並列の電圧安定化構成部品１０３によって形成される測定電圧記憶回路１４０を充電する。測定電圧記憶回路１４０は、第１の実施形態の測定電圧蓄積装置６、７に相当する。点火電流は、内燃機関の燃焼室内に配置されるスパークプラグの構成部品パーツであり、接地経路１０９と電子スイッチ１１４を介して点火用変圧器の二次巻き線に流れ戻る点火電極１０２をさらに通過する。点火電極１０２でのスパークフラッシュオーバの終了の後に、及び点火電流が停電した後に、点火制御装置１１２は、ここで次に続く電離測定動作に対する、点火用変圧器１０１内に依然として残る残留エネルギーの影響が抑制され、したがって点火残留電圧が電離測定回路１３０から切り離されるように、半導体によって形成される電子スイッチ１１４を遮断状態に切り替える。
【００４１】
電離測定は、点火パルスによって充電される測定電圧記憶回路１４０が、電離測定抵抗器１０６と１０７を手段として測定電圧を点火電極１０２に印加する、電離測定回路１３０で実現される。
【００４２】
燃焼段階では、点火電極１０２と燃焼室接地の間の燃焼室内のプラズマは導電性となり、抵抗器１０６と１０７全体で電圧降下として測定できる、電離電流が流れる。点火電圧に比例する信号が点火プロセスの間に接続部１０８で取り除くことができる一方、電離電流に比例する電圧は、電離測定段階の間に接続部１０８で取り除くことができる。
【００４３】
図３は、第３の実施形態による点火測定回路及び電離測定回路の概略回路図を示す。図３は、特に、代替スパーク制御のある回路図を示す。火花制御システムによって、点火用変圧器１０１内の残留エネルギーは、点火スパークが消されるように、点火用変圧器１０１に接続されているシンクによって点火中放電できる。その結果、定められた点火エネルギーは、定められた点火スパーク燃焼継続期間に伴い、混合物の点火のために燃焼室１６１に供給される。有利な構成では、２つの電力半導体１２０と１１４が、点火用変圧器１０１の一次電流経路１２１内で接続される。
【００４４】
点火用変圧器１０１の中へのエネルギーの投入のために、両方の電力半導体１２０と１１４が、点火制御装置によって導通状態に切り替えられ、その状況では、一次電流は一次電流経路１２１内に配置されるダイオード１２３も通過する。それに続いて、点火電圧を生じさせるために、電力半導体１２０は非導通状態に切り替えられ、点火変圧器の二次巻き線が、導通状態に切り替えられる電力半導体１１３によって基準電位に接続され、誘導される点火電圧は電離測定回路１３０を介して点火電極１０２に送られる。点火火花燃焼を終了するために、電力半導体１１４は、点火制御装置１１２によって非導通状態に切り替えられ、電力半導体１２０はそれにより導通状態に切り替えられる。
【００４５】
ダイオード１２２及び電力半導体１２０は、点火用変圧器１０１の残留エネルギーのための短絡を形成する。非導通電力半導体１１４は、次に電離測定回路３０から点火用変圧器１０１を分離し、続く電離測定は非常に正確になる。
【００４６】
抵抗器１２４は、電力半導体１１４の切り替え経路との並列関係にある寄生容量に起因する信号改竄を補償する。
【００４７】
有利な構成では、点火制御システム１１２による電力半導体１１４と１２０の作動時に、電力半導体１１４の遮断は、電力半導体１２０の開放前の短期間、火花スイッチオフ段階で発生する。その場合、電力半導体１１４の寄生容量は、事前充電される。
【００４８】
第２の実施形態及び第３の実施形態は、内燃機関の燃焼関連変数の検出のための回路に関する。回路は、少なくとも１つの電離測定抵抗器付きの電離測定装置を有する。測定記憶回路は、点火電圧を伝搬する点火用変圧器の二次側の第１の接続と、点火電極の間で結合される。電子スイッチは基準電圧と、点火用変圧器の二次側の、基準電位と関連付けられている第２の接続の間で結合される。
【００４９】
さらなる分離装置が、点火用変圧器の第２の側の第１の接続と、電離測定回路の間で結合できる。分離装置は、ダイオードと、ツェナーダイオード、及び／またはバリスタを有することがある。
【００５０】
図４は、第４の実施形態に従って、燃焼を点火するための装置のブロック回路図を示す。点火を誘発するために、点火トリガ要求が、燃焼をトリガするために、信号線２１２を介して点火電圧構成を制御するための手段２０５に結合される。点火電圧を生じさせるための手段２０４内で半導体スイッチ２０７を切り替えるために、信号線２１３を介して、制御信号は、点火電圧構成を制御するための手段２０５から送られる。半導体スイッチ２０７がオンに切り替えられると、点火電圧源２０８は点火用変圧器２０６の一次巻き線２０６ａに接続される。半導体スイッチ２０７が再びオフに切り替えられ、制御信号によって制御されると、点火電圧が点火用変圧器２０６の二次巻き線２０６ｂで誘発される。点火電圧は電離検出器２０２を通過し、燃焼室内の混合物を点火するためにスパークフラッシュオーバが発生するスパークプラグ２０１に接続部２０９を介して移動する。スパークフラッシュオーバの終了後、電離検出器２０２は、火炎の形成に起因して発生する燃焼室内の電離を測定する。測定信号は、回線２１０を介して、電離測定値のために評価装置２０３に移動する。ここでは、装置は燃焼室内の混合物が点火されたかどうかを評価する。評価のための基礎は、スパークプラグ２０１でのスパークフラッシュオーバの終了後に測定されたイオン化信号と、電離基準値との比較である。評価プロセスの結果は、回線２１１を介して、点火電圧構成を制御するための手段２０５に送られる。混合物が点火されなかった場合、さらなる点火が点火電圧構成を制御するための手段２０５によって同じ作業サイクル内でトリガされる。混合物が点火された場合、さらなる点火は点火電圧構成を制御するための手段２０５によって同じ作業サイクル内でトリガされない。
【００５１】
第４の実施形態は、内燃機関における燃焼プロセスを点火するための装置に関する。装置は、燃焼プロセスの点火用のスパークプラグを有し、スパークプラグは燃焼によって引き起こされる電離のためのセンサとして使用される。電離測定回路は燃焼室内の電離の測定のために提供され、点火電圧を生成するための手段だけではなく、電離値のための評価装置もある。点火電圧構成を制御するための手段は電離評価装置に接続され、点火電圧校正は電離値に依存して調整される。
【００５２】
図５は、第５の実施形態による点火及びイオン化信号の生成のための装置のブロック回路図を示す。この装置は、点火コイル３０１と、電離検出器３０４と、電子電力点火装置３０５と、結合手段３０６と、ダイオード３０８とを有する。装置は、さらに接続線３０３によってスパークプラグ３０２に接続されている。装置は、３つの極３０７ａ、３０７ｂ、及び３０７ｃの付いたコネクタプラグ３０７をさらに有する。
【００５３】
点火コイル３０１は、一次巻き線３０１ａと二次巻き線３０１ｂを備える。その１つの接続部では、一次巻き線３０１ａは、通常、自動車車載ネットワークシステムの正の端子の電位を伝搬できる電圧源回線３１３に接続されている。一次巻き線３０１ａは、その第２の接続部で電子電力点火装置３０５に接続される。点火装置３０５は、点火トリガ回線３０１上でのトリガパルス時に、一次巻き線３０１ａの第２の接続部を、通常は自動車車載ネットワークシステムの負の端子の電位を伝搬する電圧源接地３１４に切り替える半導体スイッチを有する。
【００５４】
点火コイル３０１は、変圧器の機能を果たす。つまり、電離検出器３０４に送られる点火電圧が二次巻き線３０１ｂの中で誘発される。二次巻き線３０１ｂの第２の接続に接続されているダイオード３０８は、電位に関して好ましくない点火電圧の成分の遮断を引き起こす。
【００５５】
電離検出器３０４は、接続線３０３を介してスパークプラグ３０２に点火パルスを送る。第５の実施形態における電離検出器３０４は、実質的には第１、第２、あるいは第３の実施形態の電離測定回路に相当する。点火電流の帰還フローは、電圧源接地３１４を介してである。点火電流が停電後、電離検出器３０４はスパークプラグ３０２に測定電圧を印加する。スパークプラグ３０２での燃焼プロセスに依存して、電離電流はスパークプラグ３０２の点火電極から燃焼室接地に流れる。電離測定電圧は、電離電流に比例して電離検出器３０４で生成され、電離測定回線３１１に印加される。電離測定回線３１１と点火トリガ回線３１０の両方とも結合手段３０６に接続される。２つの信号は、点火／電離回線３１２上の結合手段３０６内で１つにされる。結合手段３０６は、電離測定回線３１１と点火トリガ回線３１０を点火／電離回線３１２に選択的に結合する。点火／電離回線３１２は、内燃機関のエンジン管理システムが点火パルスをトリガするだけではなく、それに供給されるイオン化信号も受信する信号線を表す。
【００５６】
エンジン測定システムが点火をトリガするためのトリガパルスを送信すると、それは点火トリガ回線３１０を介して電子動力システム３０５に結合手段３０６によって送られる。電離測定回線３１１を介して電離検出器３０４を接続することに起因する好ましくない信号変化は、発生するべきではない。電離検出器３０４が電離電流を検出し、電離測定回線３１１を介して結合手段３０６に電離測定電圧を送る場合、結合手段３０６は点火／電離回線３１２にその電圧を送らなければならない。点火トリガ回線３１０を介した電子動力システム３０５の接続に起因する好ましくない信号変化は発生しない可能性がある。
【００５７】
電圧源回線３１３、電圧源接地３１４及び点火／電離回線３１２は、接続プラグ３０７に接続され、端子３０７ａ、３０７ｂ及び３０７ｃを占有する。
【００５８】
図６は、第６の実施形態による内燃機関の電子エンジン制御システムのブロック図を示す。この電子エンジン制御装置は、電離評価装置３２１と、電離管理装置３２２と、第２の結合手段３２０と、接続プラグ３２３と、電源３２９とを有する。
【００５９】
点火装置と電子エンジンシステムの間の接続線を介して、電子エンジンシステム３２７の接続プラグ３２３は、点火／電離装置３０９の接続プラグ３０７に接続され、同じ文字索引の付いた端子は電気的にともに接続されている。電圧源３２９は接続プラグ３２３と、そこで電離装置３０９に、回線３２７と３２８を介して電圧を供給する。
【００６０】
電子エンジンシステム３２７の点火／電離回線３２４は、電子エンジンシステムの結合手段３２０に接続される。電子エンジンシステムの結合手段３２０は、接続回線３２６を介して点火管理システム３２２に、及び接続線３２５を介して電離評価システム３２１にさらに接続される。
【００６１】
点火プロセスの場合、電子エンジンシステムの結合手段３２０は、接続プラグ端子３２３ｂに、したがって点火装置３０９に点火管理システム３２２内で生成される点火パルスを送る。接続プラグ端子３２３ｂに印加される、点火装置からの電離測定電圧は、回線３２５を介して電離評価システム３２１に電子エンジンシステム３２０の結合手段から送られる。
【００６２】
図７は、第７の実施形態による図５に図示されるような第２の結合手段のブロック回路図を示す。結合手段は、第１の電圧依存抵抗器３３０と、第２の電圧依存抵抗器３３１と、第１の抵抗器３３２と、第２の抵抗器３３３と、第３の抵抗器３３４とを有する。
【００６３】
結合手段に接続されている説明されている回線は、図５に示されているものに相当する。結合手段３０６自体が、第１の電圧依存抵抗器３３０と、接地に接続される第１の抵抗器３３２とを備える点火トリガパルスを通過させるための第１の通路を含む。結合手段３０６は、接地に接続される電圧依存抵抗器３３１だけではなく、第２の抵抗器と第３の抵抗器３３３と３３４とを備えるイオン化信号を通過させるための第２の通路もさらに含む。
【００６４】
２つの経路はそれら向けではない信号部分を遮断する、あるいはその信号部分に悪影響を及ぼさない一方、２つの経路はそれら向けの信号部分を選択的に伝達している。点火の場合、抵抗器３３３をトリガすると、点火をトリガするための電圧依存抵抗器３３０の閾値を通過させることができるが、点火トリガパルスの好ましくない減衰が妨げられる。しかしながら電離測定の場合には、電圧依存抵抗器３３０の閾値電圧により、電離測定電圧の好ましくない減衰が妨げられる。つまりそれは抵抗器組み合わせ３３３と３３４を通過できる。
【００６５】
電圧依存抵抗器３３０と３３１は、バリスタ、ダイオード、ツェナーダイオード、またはそれらの構成部品の組み合わせの形を取ることがある。
【００６６】
図８は、第８の実施形態による点火装置の回路図を示す。この点で、図８の点火装置の構造は、図５の点火装置の構造に相当する。電離検出器３０４と、結合手段３０６と、電子動力点火装置３０５とが、図８に詳しく示されている。第１の結合手段３０６は、第１の抵抗器３６１と第２の抵抗器３６４とを有する。結合手段３０６は、第１のダイオード３６２と、第２のダイオード３６３とをさらに有する。電子動力点火装置３０５は、ダイオード３５２とトランジスタ３５１とを有する。電離検出器３０４は、第１の電圧依存抵抗器３４０と第２の電圧依存抵抗器３４１とだけではなく、第１の抵抗器３４３と第２の抵抗器３４４と、コンデンサ３４２とも有し、測定電圧蓄積装置は、コンデンサ３４２、及び電圧依存抵抗器３４１（図１、図２、及び図３に示されている測定電圧蓄積装置に類似する）によって形成される。
【００６７】
結合手段は、構成部品３６１、３６２、３６３及び３６４を含む。電子動力シスｓテムは、構成部品３５１と３５２とを含む。電離検出器は、構成部品３４０、３４１、３４２、３４３及び３４４を含む。
【００６８】
第５の実施形態、第６の実施形態、第７の実施形態、及び第８の実施形態は、内燃機関用の点火装置に関する。点火装置は、スパークプラグに火を付けるための点火コイルと、外部エンジン制御装置から外部点火トリガ回路に従って点火コイルの点火を開始するための点火装置と、燃焼に関してイオン化信号を検出するため、及び点火信号に比例して電離測定を出力するための電離検出器とを有する。点火装置は、外部エンジン制御装置に点火装置を接続する点火／電離回線に電離測定信号及び点火トリガ信号とを選択的に結合するための結合手段をさらに有する。
【００６９】
図９は、第９の実施形態によるスパークプラグコネクタの線図を示す。この図は、特に、内燃機関のスパークプラグコネクタ内の電離測定回路の統合を示している。
【００７０】
測定抵抗器４０２、コンデンサ４０３、分離構成部品４０４、及び電圧安定化構成部品（バリスタ）は、スパークプラグコネクタ４０１内に配置される。スパークプラグコネクタは、電磁干渉に関してシールドとしての機能を果たす金属性のプラグ筐体４０６内に配置されている。コンデンサ４０３と電圧安定化構成要素４０５は、上記実施形態にも説明されたように測定電圧蓄積装置を形成する。測定抵抗器４０２と、コンデンサ４０３と、分離構成要素４０４と、電圧安定化構成要素４０５ととともに図９に示されている回路は、実質的には図２においてまたは図８において示されている電離測定回路に相当する。
【００７１】
図９に示されていない点火コイルは、例えばほぼ１０から２５ＫＶの点火電圧を生じさせる。接続部４０８を介して、点火電流は順方向のダイオードの形式を取る分離構成部品４０４を通り、電圧安定化構成部品４０５とコンデンサ４０３とによって形成される並列接続測定電圧回路を充電する。スパークフラッシュオーバの終了後、分離手段４０４は、点火コイルから電離測定回路を分離し、電離測定に対する点火残留電圧の外乱影響を妨げる。スパーク焼灼に続く燃焼段階では、充電された測定電圧蓄積装置４０３、４０５が測定抵抗器４０２を手段として点火電極４０７に適用される。電離電流に比例する電圧降下は、測定抵抗器４０２でイオン化信号として取り除くことができ、さらなる処理のために回線４０９を介して送られる。
【００７２】
図１０は、第１０の実施形態による複数のスパークプラグ及び点火分配器の線図を示す。これは、特に、点火分配器１４０１内の測定電圧蓄積装置１４０７と、電離測定装置１４０８と、分離構成部品１４０５との統合の可能性を示す。第１０の実施形態による分離構成部品だけではなく、測定電圧蓄積装置と電離測定装置も、実施形態１から９の１つによる、測定電圧蓄積装置、電離測定装置、及び分離構成要素に対応できる。
【００７３】
図１１は、第１１の実施形態による複数のスパークプラグと点火分配器の線図を示す。この場合、測定電圧蓄積装置１４０７は、点火分配器１４０１に統合される。分離構成要素１４０５は、スイッチに結合される。測定電圧蓄積装置１４０７は、各スパークプラグと関連付けられている。
【００７４】
図１２は、第１２の実施形態による内燃機関の複数のスパークプラグと、点火分配器１４０１の線図を示す。これは、特に、点火分配器１４０１付きのマルチシリンダエンジンを示し、測定検出手段１４０８は点火分配器１４０１に統合され、測定電圧源１４０７はスパークプラグコネクタに統合される。これは、特に、電離測定装置と分離構成要素が点火分配器１４０１内に配置される一方、スパークプラグの中での測定電圧蓄積装置１４０７の統合を示している。
【００７５】
図１３は、第１３の実施形態によるスパークプラグコネクタの構造を描く線図を示す。これは、特に、スパークプラグコネクタまたはスパークプラグの中の測定電圧源の統合のための有利な設計構成を示している。管状のコンデンサ２４００は、エネルギー蓄積手段として使用される。管状のコンデンサの中に軸に沿って配置されるバリスタ２４０３は、燃焼段階の間、測定電圧を一定に保つ。
【００７６】
金属性の接触手段２４０１と２４０２はそれぞれエネルギー蓄積装置の機械的な受け入れ手段としての機能を果たし、管状のコンデンサ−ＶＤＲ並列回路を形成する。
【００７７】
コンデンサプレート２４０５と２４０６は、管の内側周辺部と外側周辺部に配置される。コンデンサプレートは、回転式対称金属受け入れ手段２４０１と２４０２によって電気的に接続される。コンデンサプレートは、電気的に絶縁する層２４０２によって互いから分離される。中間空間２４０７は、セラミック鋳造材料で充填できる。外側ケーシング２４０８は、電気絶縁材料から作られる。構造はスパークプラグのセラミック絶縁体の中に配置できる。
【００７８】
点火コイルは上述の実施形態の中で点火電圧発生装置として説明されてきたが、点火電圧発生装置は別の様式で実現することもできる。そのために必要なのは、適切に高圧を発生させることのできる装置だけである。点火電圧発生装置は、点火電圧を発生するのに役立つ。それは、例えば圧電アクチュエータによって実現することができる。
【００７９】
図１から図３で示されている回路は、スパークプラグコネクタ内で、スパークプラグ内で、または点火分配器装置内で実現できる。図４、図５、図６、図７及び図８に示されている回路は、例えば、スパークプラグ内、及び／または点火分配器装置内で実現できる。
【００８０】
図１４は、第１４の実施形態によるイオン化信号構成の評価のための回路の線図を示す。この場合、この回路は、第１の実施形態から第１２の実施形態の回路とともに使用できる。それに対する代替策として、回路はそれと関係なく使用することもできる。センサ８０１は、内燃エンジンの燃焼室内に配置される。それは４サイクルスパーク点火エンジンの場合はスパークプラグの形を、あるいはディーゼルエンジンの燃焼室内の導電性ピン等の形を有利に取ることもできる。
【００８１】
測定信号は、測定増幅器８０２で増幅され、おそらく好ましくない信号成分（例えば、点火残留電圧）を除去される。加えて、最後のｎ個のイオン化信号の平均化もここで行うことができ、その場合、平均化された信号構成が伝えられる。その場合、それぞれの平均値は、同じ基準との関係性を有する値から形成される。その場合、それぞれの平均値が、同じ基準との関係性を有する値から形成される。基準は、点火終了後の経過時間、またはクランク角、あるいはクランク角と時間によって影響を受ける変数を表すことがある。
【００８２】
測定増幅器８０２における複数のイオン化信号構成の平均化は、さまざまな方法を使用して行うことができる。最後のｎ個のイオン化信号構成は完全に記憶され、新たに構成が到着するたびに、記憶手段の中の最も旧い構成が消去される。記憶手段の中のすべての電離値は、ｘ軸上の同じ点に関して平均化される。したがって、それは、それぞれの個々の構成が同じ大きさの割合で含まれる平均化された信号構成を示す。
【００８３】
その代替策として、現在、普及している電離構成を計算することができ、平均化された電離構成は記憶手段の中に入れられ、その結果、現在普及している構成が記憶手段の中の平均化された電離構成をある程度まで更新する。記憶手段の中の平均化された電離構成の現在普及している構成は、平均化深さを示す。
【００８４】
平均化深さは、エンジン動作点の力学に適応できる。エンジンがいくぶん安定した運転状態にある場合には、平均化深さを大きくすることができる。しかしながらエンジンがいくぶん不安定な運転状態にある場合には、平均化深さを小さくすることができる。
【００８５】
基準信号記憶装置８０３ａ、８８０３ｂ、８０３ｃのそれぞれに記憶されているのは、エンジンパラメータの値だけではなく、既定のエンジンパラメータ値とも関連付けられなければならないそれぞれの基準電離構成である。基準信号記憶装置の数は、他のエンジンパラメータに対する相互感度に関して所望の距離だけではなく、評価対象のエンジンパラメータに関する評価精度の所望のレベルにも依存している。基準信号記憶装置数は、好ましくは２以上である。
【００８６】
エンジンパラメータの評価される値が空気比を表す場合、一例として、空気比ラムダの特徴的なイオン化信号構成＝０．７であり、パラメータ値として、数０．７は記憶装置８０３ａに記憶されている。相応して、空気比ラムダの特徴的なイオン化信号構成＝１．０は、記憶装置（８０３ｂ）に記憶され、パラメータ値は数１．０に一致する。空気比ラムダ＝１．５の場合の特徴的なイオン化信号構成は、記憶装置８０３ｃに記憶され、パラメータ値は数１．５に一致する。
【００８７】
基準信号記憶装置８０３ａから８０３ｃの信号構成は、測定されるイオン化信号構成と同じ基準に対する関係性を有さなければならない。基準は、点火終了後の経過時間またはクランク角、あるいはクランク角と時間によって影響される変数である場合がある。信号構成は、時間に対する関数、クランク角に対する関数、あるいはクランク角と時間によって影響を受ける変数に対する関数のどちらかとして描くことができる。
【００８８】
基準信号構成の生成は以下に説明される。
【００８９】
基準信号構成は、所望の値のレベルにあるパラメータ値が開始される基準運転モードでのエンジンの動作によって生成される。次に、関連付けられた（平均化された）イオン化信号構成が記録される。さらなる基準信号構成は、第１の値とは異なる所望の値のレベルにあるパラメータ値が開始され、関連付けられた（平均化された）イオン化信号構成が次に記録されるさらなる基準運転モードでのエンジンの動作によって生成される。記録された、パラメータ値が関連付けられたイオン化信号構成は、信号構成の特徴的な差異が増幅されるように処理できる。信号構成は、さらに、好ましくないパラメータ影響を抑制することに関して処理できる。
【００９０】
相互関係装置８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃは、現在一般的な電離構成によって（あるいはそれぞれ最後のｎ個の構成の内の平均化された電離構成によって）及びそれぞれ関連付けられた基準信号記憶装置によっての両方で供給される。相互関係装置８０４ａから８０４ｃは、現在一般的な電離構成と、それぞれ関連付けられた基準信号構成の間の適合度を計算する。それは、それぞれの現在の（平均化された）イオン化信号構成の各値の、同じ基準（点火終了後の経過時間またはクランク角）に属する基準信号構成の値との適合性の程度を確認することによって行うことができる。その比較は、すべての値について実現され、適合性の程度の平均値が形成される。
【００９１】
適合性の程度を計算する考えられる方法が以下に説明されている。
【００９２】
第１のステップは、イオン化信号ＩＯの構成、及び記憶されている基準構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢの点別の乗算を必要とし、値は、同じ基準（点火終了後の経過時間またはクランク角）に関してともに乗算される。すべての乗算演算の和が確認される。第２のステップは、独力での基準曲線の点別の乗算を必要とし、さらなる和はそれらの乗算演算から形成される。第３のステップは、イオン化信号の基準構成との乗算演算の和を、基準構成のそれ自体との乗算演算の和で除算することを必要とし、結果はそれぞれの相互関係装置からの適合性の相対的な程度を表す。
【００９３】
表１は、以下に、一例として基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢと、測定された電離曲線ＩＯ上のいくつかの点に関するいくつかの値を示す。表は、上述の方法の中間結果、つまり第１の基準信号によるイオン化信号の乗算、つまりＩＯ  ｘ  ＲｅｆＡと、イオン化信号の第２の基準信号による乗算、つまりＩＯ  ｘ  ＲｅｆＢも示す。第１の基準構成ＲｅｆＡの、それ自体による乗算、及び第２の基準信号ＲｅｆＢのそれ自体による乗算も示されている。
【００９４】
【表１】
2008545920.tif 000003
【００９５】
表１は、基準信号構成を示し、その点で、関連付けは時間またはクランク角に介して実現できる。表は、基準信号構成Ａ  ＲｅｆＡ基準（時間、クランク角）と関連付けられる値、基準信号構成Ｂ  ＲｅｆＢ基準（時間、クランク角）と関連付けられる値、及び電子信号構成ＩＯの基準（時間、クランク角）と関連付けられている値も示している。表１の最後の４つの欄のそれぞれの和は、その下に示されている。その結果、イオン化信号の、基準構成による乗算の和は、さらに詳細には両方の基準構成について、基準構成のそれ自体による乗算の和で除算されて示されている。最後に、適合性の程度は和一（ｓｕｍ  ｏｎｅ）に標準化される。
【００９６】
図１５ａは、基準曲線ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ、及び測定された電離曲線ＩＯの、多くの２０の測定点に対する相対信号振幅を示している。図１５ｂは、それぞれの基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢに関して測定電離曲線ＩＯの相対的な割合を示す。表１に示されている場合は、イオン化信号は、基準信号構成ＲｅｆＡに関しては４７％という割合、基準信号構成ＲｅｆＢに関しては５２％という割合を有する。
【００９７】
基準信号構成ＲｅｆＡはラムダのパラメータ値＝１に相当し、基準信号構成ＲｅｆＢはラムダのパラメータ値＝１．５に相当する。したがって、それは測定済みの電離曲線に対して１．２４というラムダ値を示す。図１５ｂのＸ軸上の値０は、ゼロというラムダ値に相当する。Ｘ軸上の値１００は、１．５というラムダ値に一致する。したがって、約４８という確認された値は、１．２４というラムダ値に相当する。
【００９８】
適合性の程度を計算するさらに有利な考えられる方法が後述される。
【００９９】
第１のステップは、同じ基準（点火終了後の経過時間またはクランク角）に関して、イオン化信号と基準信号の構成の値の点別の乗算を必要とする。平方根は結果から抽出されてから、すべての累乗根の和が形成される。第２のステップは、基準構成のすべての点の和を形成することを含む。第３のステップでは、基準構成とのイオン化信号の乗算の平方根の和が、基準構成の点の合計で除算され、結果はそれぞれの相互関係装置からの適合性の相対的な程度である。
【０１００】
適合性の程度を計算するさらに考えられる方法は、それぞれの現在一般的な（平均化された）イオン化信号構成の各値の相対適合性（１が完全適合性を示す）の、基準信号構成の同じ基準（点火終了後の経過時間またはクランク角）に属する値による点別の評価、及びそれらの値の平均化である。
【０１０１】
関連装置８０５ａ、８０５ｂ、８０５ｃ、８０５ｄでは、それぞれの相互関係装置８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃによって計算される適合性の程度は基準信号記憶装置８０３ａ、８０３ｂ、８０３ｃからの関連するパラメータ値と関連付けられ、パラメータ値の適合性の程度の構成に依存して計算される。
【０１０２】
イオン化信号のパラメータ値を計算するさらに考えられる方法は、以下に説明されている。
【０１０３】
第１のステップでは、ブロック８０４ｘからの適合性のそれぞれの程度は、基準信号記憶装置８０３ｘからの関連付けられたパラメータ値によって乗算され、次に乗算演算の和が形成される。第２のステップでは、ブロック８０４ｘからの適合性の程度の和が形成される。第３のステップでは、ステップ１の乗算演算の和がステップ２の適合性の和で二分される。第４のステップでは、ステップ３の結果は、確認されるパラメータ値と、関連付けによって関連付けられる。関連付けの寸法設計は、関連品質の影響が、基準信号構成の重複によって補償されるほどである。
【０１０４】
イオン化信号のパラメータ値を計算するさらに有利な考えられる方法は、以下に説明されている。
【０１０５】
第１のステップでは、相互関係装置８０４ｘからの適合性のすべての程度は、乗算演算後に、適合性の程度の和が１に等しくなるように同じ因数で乗算される。第２のステップでは、ステップ１の標準化された適合性の和が、それぞれの相互関係装置８０４ｘのそれぞれの標準化された適合性の程度について、パラメータ値との関連を含む関連表に送られる。第３のステップでは、すべての関連付けられたパラメータの値の平均値が形成され、それはパラメータ値として出力される。関連テーブルは、対応するパラメータの変動のあるエンジン試験台での経験測定値によって、あるいは数学−幾何学計算演算によって設計できる。
【０１０６】
さらに考えられるオプションに従って、ｎ次元の行列が相互依存性及び関連パラメータ値で生成でき、パラメータ値は補間によって求められる。そのようにして確認されたパラメータ値は、内燃機関のｎ回の作業サイクルでのさらなる周期的な平均化のために送ることができる。複数の異なるエンジンパラメータが評価されなければならない場合、ブロック８０３ｘ、８０４ｘ及び８０５ｘのさらなるセットが実現され、それぞれのエンジンパラメータの評価に照合される。
【０１０７】
表２は以下に、さらなる測定済みの電離曲線のさらなる例を示し、表２の電離曲線は表１の電離曲線と同じ構成を含み、振幅の半分だけを含む。基準信号ＲｅｆＡとＲｅｆＢの構成は、表１に示されている構成に対応する。
【０１０８】
【表２】
2008545920.tif 000004
【０１０９】
図１６ａ及び図１６ｂは、パラメータの関連を示すグラフだけではなく、基準信号構成及びイオン化信号のグラフも示す。基準曲線ＲｅｆＡとＲｅｆＢの構成は、図１５ａに示されている曲線の構成に対応する。表２から及び図１６から、表２及び図１６ａと図１６ｂによるラムダ値（ここでは１．２４）の関連が、表１及び図１５ａと図１５ｂによる関連に対応することが分かる。その結果、それぞれのパラメータを確認する上述の方法が、特に、電離曲線の構成に依存し、電離曲線の振幅にはあまり依存しないことが言うことができる。
【０１１０】
表３は、基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢに関して、及びさらに測定されたイオン化信号構成ＩＯに関していくつかの測定値を表す。基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢは、表１と表２の構成に対応する。測定済みの基準信号構成ＩＯは、基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢの範囲を部分的に超えている。
【０１１１】
【表３】
2008545920.tif 000005
【０１１２】
図１７ａは、パラメータの関連だけではなく、基準曲線及び測定済みのイオン化信号のグラフも示す。
【０１１３】
上述の方法は、信号構成の形だけが、例えば燃料の多様な添加剤、電極の汚れ等の干渉パラメータに起因して変化しうる絶対信号高さとは無関係に重大であるという利点を享受している。
【０１１４】
表１及び２内の測定済みの電離構成は、ほぼ等しい部分で記憶されている基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢと関連付けることができる一方、このようにして表３、図１７ａは記憶されている基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢ外である測定済みの電離構成ＩＯを示している。測定されたイオン化信号は部分的に記憶されている基準信号構成ＲｅｆＡ、ＲｅｆＢの外であるが、このようなプロセスは上述の方法で評価することもできる。
【０１１５】
上述の方法は、測定済みの電離曲線からさらに離れた基準信号構成の点がそれほどではないにせよ計算に考慮されることを規定する。
【０１１６】
図１８は、さまざまなシリンダのイオン化信号を検出するための回路のブロック回路図を示す。各シリンダの中に配置されているのは、イオン化信号を生成し、それらを検出装置９０２ａ、９０２ｂに送る測定センサ９０１ａ、９０１ｂ（例えば、スパークプラグ）である。検出装置９０２ａ、９０２ｂは、それぞれ、それぞれの結合装置９０３ａ、９０３ｂに結合される。結合装置９０３ａ、９０３ｂはそれぞれイオン化信号伝送回線９０６を介してエンジン制御システム９０７に接続される。結合装置９０３ａ、９０３ｂの出力は、それぞれ端子抵抗器９０４ａ、９０４ｂを介して信号接地に結合される。
【０１１７】
イオン化信号が、通常はマルチシリンダエンジンで時間変位（ｔｉｍｅ−ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）関係で発生するという認識に基づき、複数のシリンダの信号は、評価のために結合することができ、結合装置を手段としてイオン化信号伝送回線に結合され、エンジン制御システムに出力される。
【０１１８】
結合手段９０３ａ、９０３ｂは、検出装置９０２ａ、９０２ｂの出力での電離値が、共通の伝送回線９０６での値よりその規模に関して大きいときに、イオン化信号検出装置９０２ａ、９０２ｂの出力を共通の伝送回線９０６に切り替える。このようにして、結合装置９０３ａ、９０３ｂは、検出装置９０２ａ、９０２ｂの出力値を、共通伝送回線９０６の瞬間値に比較する。
【０１１９】
その代替策として、結合装置９０３ａ、９０３ｂは、それぞれのシリンダの点火の終了後の期間中に、あるいは点火の終了後の定められた期間、つまり評価可能なイオン化信号が発生すると仮定される期間中に、検出装置９０２ａ、９０２ｂの出力を共通イオン化信号伝送回線９０６に切り替える。
【０１２０】
好ましくは、それぞれのシリンダ及び結合装置９０３ａ、９０３ｂと関連付けられた検出装置９０２ａ、９０２ｂは、それぞれ同じ筐体９０５ａ、９０５ｂ内（例えば、ロッド型の点火コイル内）に配置される。加えて、あるいはその代わりに、共通イオン化信号伝送回線９０６に接続されているすべての結合装置は、共通の筐体内に配置できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】第１の実施形態によるエンジン制御の概略回路図である。
【図２】第２の実施形態による点火及び電離測定のための回路の概略回路図である。
【図３】第３の実施形態による点火及び電離測定のための回路の概略回路図である。
【図４】第３の実施形態による燃焼現象の点火のための回路の概略回路図である。
【図５】第４の実施形態による内燃機関における点火のための回路の回路図である。
【図６】第５の実施形態によるエンジン電子装置の回路図である。
【図７】第７の実施形態による第５の結合手段の回路図である。
【図８】第８の実施形態による点火装置の回路図である。
【図９】第９の実施形態によるスパークプラグコネクタの線図である。
【図１０】第１０の実施形態による複数のスパークプラグと、点火分配器の線図である。
【図１１】第１１の実施形態による複数のスパークプラグと、点火分配器の線図である。
【図１２】第１２の実施形態による複数のスパークプラグと、点火分配器の線図である。
【図１３】第１３の実施形態によるスパークプラグコネクタの構造の線図である。
【図１４】第１４の実施形態によるイオン化信号構成の評価のための回路の線図である。
【図１５ａ】基準曲線及び測定されたイオン化曲線ＩＯの相対的な信号振幅を示す図である。
【図１５ｂ】それぞれの基準信号構成に関して測定されたイオン化曲線ＩＯの相対的な割合を示す図である。
【図１６ａ】パラメータの関連のグラフだけではなく、基準信号構成及びイオン化信号のグラフも示す図である。
【図１６ｂ】パラメータの関連のグラフだけではなく、基準信号構成及びイオン化信号のグラフも示す図である。
【図１７ａ】パラメータの関連だけではなく、基準曲線及び測定されたイオン化信号のグラフも示す図である。
【図１７ｂ】パラメータの関連だけではなく、基準曲線及び測定されたイオン化信号のグラフも示す図である。
【図１８】さまざまなシリンダのイオン化信号を検出するための回路のブロック回路図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  燃焼室、２  スパークプラグ、３  点火コイル、５  分離手段、６  バリスタ、７  コンデンサ、８  分離手段、９  直列抵抗器、１０  測定抵抗器。
【図１】
2008545920.tif 000006
【図２】
2008545920.tif 000007
【図３】
2008545920.tif 000008
【図４】
2008545920.tif 000009
【図５】
2008545920.tif 000010
【図６】
2008545920.tif 000011
【図７】
2008545920.tif 000012
【図８】
2008545920.tif 000013
【図９】
2008545920.tif 000014
【図１０】
2008545920.tif 000015
【図１１】
2008545920.tif 000016
【図１２】
2008545920.tif 000017
【図１３】
2008545920.tif 000018
【図１４】
2008545920.tif 000019
【図１５ａ】
2008545920.tif 000020
【図１５ｂ】
2008545920.tif 000021
【図１６ａ】
2008545920.tif 000022
【図１６ｂ】
2008545920.tif 000023
【図１７ａ】
2008545920.tif 000024
【図１７ｂ】
2008545920.tif 000025
【図１８】
2008545920.tif 000026
【国際調査報告】
2008545920.tif 000027
2008545920.tif 000028
2008545920.tif 000029
2008545920.tif 000030
2008545920.tif 000031
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2008545920.tif 000033
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2008545920.tif 000035
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