本发明涉及一种电路，其用于在内燃机尤其是四冲程发动机的燃烧阶 段中借助提供有点火脉冲的点火电极检测与燃烧有关的变量，并且本发明 还涉及一种确定在内燃机中的燃烧过程中的与燃烧有关的变量的方法。

在EP 0 801 226 A2和DE 196 49 278 A1中描述了这类方法。

关于燃烧过程的特征变量的详细信息可以借助内燃机的燃烧室内的 电离测量得出。这些特征变量尤其是燃烧的空气比、燃烧开始、燃烧中的 压力变化、延迟点火、爆燃、断火等。

为此目的，传感器元件通常设置在燃烧室中的有代表性的位置上。典 型地，该传感器元件是导电元件，其借助绝缘体与燃烧室的电势绝缘。

测量电压通过信号线来施加，并且电流与燃烧模式无关地经被电离的 燃烧气体从传感器元件流到燃烧室地线。这样的电流随后被分析。

电离测量装置典型地被连接到内燃机的点火电压电路。在这样的情况 下，点火电路包括点火线圈单元、火花塞和这两者间的电连接。点火线圈 单元有利地可以包括用于将初级线圈连接到能量源来触发点火火花的电 子功率系统。

在这样的情况下，用于实现电离测量的能量在点火时从点火电路中取 得或者由外部能量源供应。电离电流引起测量电阻上的电压降，并且通过 测量线传给用于分析和进一步处理电离模式的发动机管理单元。然而，这 样的结构具有的缺点是需要额外线路。

迄今为止，通过在“几何”数据如最大值、最大值的位置、积分、质 心、梯度、梯度的最大值等方面对离子电流配置的函数分析，进行在内燃 机(四冲程发动机、柴油机等)中间断燃烧的情况下电离信号模式的分析， 用于确定发动机参数如空气比、延迟燃烧、断火、爆燃、可选的点火时间。

系统干扰影响会影响几何数据的分析，如火花塞烧尽、火花塞沾污、 不同的燃料品质和由此导致的火焰的传导性、由于燃烧室内火焰前缘的不 同的传播而引起的信号大小的随机波动、由点火剩余电压造成的影响(也 与发动机负载有关)、不同于待确定的发动机参数的方面的影响。

借助校准和加权函数仅能有限地在所希望的参数方面改进分析。

本发明的目的是改进电离信号的检测精度。

该目的通过一种如权利要求1中所述的电路和一种如权利要求13中 所述的方法来达到。

在这样的情况下，电离测量电路被连接到点火电极，并且通过去耦合 装置与点火线圈去耦合。在点火阶段，通过点火电流在测量电压存储单元 中建立电压电势，并且在至少一个测量阶段中通过测量电阻将该电压电势 施加到点火电极，其中当点火电压降至低于阈值电压时，点火电压与测量 电压存储单元或者测量电阻去耦合。

根据本发明的一个方面，电离测量电路连接在点火变压器的次级侧的 点火电压引导端子与点火电极之间，并且在参考电势与点火变压器的次级 侧的与参考电势关联的端子之间连接有电子开关，该电子开关通过控制单 元在点火脉冲期间切换到导通状态，用于让点火信号通过，并且至少在电 离测量阶段切换到阻塞状态。测量电压存储电路连接在点火变压器的次级 侧的点火电压引导端子与点火电极之间，并且在参考电势与点火变压器的 次级侧的与参考电势有关的端子之间连接有电子开关。该电路可以集成到 点火变压器中。该电路具有电离测量电路，该电离测量电路连接到点火电 极并且通过去耦合装置与电离变压器去耦合。提出了一种方法，其中在点 火阶段用点火电流在测量电压存储单元中建立电压电势，其中在至少一个 测量阶段中通过测量电阻将电压电势施加到点火电极，其中点火电压在降 至低于阈值电压时与测量电压存储单元或者测量电阻去耦合。

点火剩余电压通过电子开关与电离测量电路去耦合，该电子开关在点 火脉冲期间被切换进导通状态，以让点火信号通过，并且在点火脉冲之后 被切换到不导通状态，用于电离测量。该开关受点火控制单元驱动，该点 火控制单元控制点火的进程。

该方法也可以有利地与点火火花控制一同使用。在这样的情况下，点 火电压控制单元控制在预定持续时间之后切断点火脉冲，其方式是点火变 压器的初级绕组通过短路而低阻抗地负荷。在点火变压器的剩余能量降低 时在点火变压器的次级侧出现的电压不会通过被断开的电子开关传给电 离测量电路。

根据本发明的另一方面，通过点火火花的预定的第一燃烧持续时间来 预先确定所限定的点火能量。在第一点火火花燃烧结束之后，进行内燃机 的燃烧室内的电离测量，以确定电离测量值。电离测量值与预定的值进行 比较，并且在对应于尚未被点火的燃料-空气混合物的过低电离的情况 下，将第二点火电压施加到火花塞。在第二点火火花燃烧结束之后，再次 测量电离并且进行比较，以确定燃烧室内的点火是否已发生。因此，在点 火火花结束之后，进行检查以确定点火是否已经发生并且混合物是否正在 燃烧。产生点火火花和带有比较的电离测量的循环一直进行，直到测量到 相应于被点燃的混合物的电离值。

通过循环执行点火，供应给燃烧室的点火能量可以以限定的间隔来供 应。有利地，点火能量是时间受控的，即点火火花燃烧预定的时段并且接 着被中断。在点火火花的燃烧结束之后，借助电离测量电路立即执行测量， 以确定混合物是否被点燃。对此，电离测量值与电离参考值比较，并且根 据差来确定和识别是否正在发生燃烧。如果正在发生燃烧，则电离有利地 被进一步测量，以便进一步跟踪混合物的燃烧并且确定其他与燃烧有关的 参数，如爆燃和λ值。如果混合物未燃烧或者如果混合物未完全燃烧，则 重新点火并且再次将限定的点火能量供应给燃烧室，这有利地以时间受控 的方式进行，使得点火火花又燃烧预定的时段。接着又是电离测量，以便 确定混合物是否正在燃烧。带有交替电离测量的点火循环一直进行，直到 混合物被点燃或者燃烧循环结束。在这样的情况下，火花塞用作点火电极 和测量传感器。

在本发明的一种有利配置中，在可靠的燃烧发生之后不产生其他点火 火花，并且燃烧室内的电离被进一步测量，以便检测其他发动机参数，例 如爆燃和λ值。如果电离具有不允许的配置并且衰弱(collapse)，或者与 预定的值相比出现指示火焰的过早熄灭的偏差，则再次施加点火电压以便 再次点燃混合物。

因此，为了点燃混合物，所需能量在需要时被提供，并借助电离信号 来检查以确定点火是否已发生。在一种有利的实施例中，燃烧持续时间作 为点火能量的参数而受到控制，并且燃烧持续时间被最小化。为此，该过 程有利地包括确定第一点火火花必须燃烧多久，以便在不同的发动机工作 条件下实现可靠的点火。这通过自适应方法和有利地在微处理器中实现。

此外，该方法和配置可以使用具有较小的工作存储能力的点火线圈， 因为第一点火火花并未设计成针对发动机的整个工作范围上的所有点火 操作。此外，有利的是在点火发生之后就立即结束点火火花，以便借助随 后的电离测量操作快速获得关于燃烧模式的信号，如λ值、爆燃和延迟燃 烧。为此，电离信号在最后点火脉冲之后被进一步测量。

根据本发明的另一方面，为了将电离信号传给分析单元，利用与传导 用于触发电子功率系统以点燃点火脉冲的信号相同的线路。电离信号在点 火单元中通过适当的装置与用于点火的触发信号连接在一起，并且这两个 信号因此能够通过一个线路传导。在控制点火脉冲并且进一步处理电离信 号的单元中，这些信号又通过适当的装置分离并且彼此分开处理。

本发明涉及这样的思想：确定当前正在测量的电离信号模式与各种所 存储的、作为对于给定的工作点或者发动机参数的特性的电离信号模式之 间的相似性。接着，发动机参数的值根据所确定的相似程度的关系来计算。 因此，在该方法中不仅确定了电离信号模式的一个或者几个几何变量，而 且估计了整个信号配置。

本发明的其它方面记载在所附权利要求中。

以下参照附图更为详细地阐述本发明的实施例和优点。

图1示出了根据第一实施例的发动机控制的示意性电路图，

图2示出了根据第二实施例的用于点火和电离测量的电路的示意性 电路图，

图3示出了根据第三实施例的用于点火和电离测量的电路的示意性 电路图，

图4示出了根据第三实施例的用于燃烧点火的电路的示意性电路图，

图5示出了根据第四实施例的在内燃机中用于点火的电路的示意性 电路图

图6示出了根据第五实施例的发动机电子单元的电路图，

图7示出了根据第七实施例的图5的耦合装置的电路图，

图8示出了根据第八实施例的点火单元的电路图，

图9示出了根据第九实施例的火花塞连接器的简图，

图10示出了根据第十实施例的多个火花塞和点火配电器的简图，

图11示出了根据第十一实施例的多个火花塞和点火配电器的简图。

图12示出了根据第十二实施例的多个火花塞和点火配电器的简图，

图13示出了根据第十三实施例的火花塞连接器的结构的简图，

图14示出了根据第十四实施例的用于电离信号配置的分析的电路的 简图，

图15a示出了参考曲线和测量到的电离曲线IO的相对信号幅值，

图15b示出了测量到的电离曲线IO与相应参考信号配置的相对比 例，

图16a和16b示出了参考信号配置和电离信号的图以及参数的相关性 的图，以及

图17a和17b示出了参考曲线和测量到的电离信号以及参数相关性的 图。

图1示出了根据第一实施例的用于点火和电离测量的电路的电路图。 至少一个火花塞2设置在内燃机的燃烧室1中。

电离测量电路通过去耦合装置5、8与点火线圈3去耦合。在跳火 (spark flash-over)期间流经火花塞的点火电流通过去耦合装置5、8并且对 电离测量电路中的测量电压存储装置6、7充电。在跳火结束之后，去耦 合装置5、8使电离测量电路与点火剩余电压去耦合，该电离测量电路包 括电容器7、变阻器6、串联电阻9和测量电阻10。

为此目的，电离测量电路具有至少一个测量电压存储单元6、7，电 离测量电阻9、10和火花塞2，该火花塞设置在燃烧室1中并且用作电离 传感器。

测量电压存储单元6、7有利地包括电能存储装置(特别是电容器7) 与限压部件(特别是变阻器6或齐纳二极管)的并联电路。

在点火电流正在流动的阶段，测量电压存储单元6、7被点火电流充 电或者再充电，并且充电电压借助限压部件6稳定到其阈值。

在随后的燃烧阶段中，被充电的测量电压存储单元6、7借助测量电 阻组合9、10施加到点火电极2。与电离电流成比例的电压降可以在测量 电阻10上作为电离信号来量取并且被进一步处理。

测量电阻组合9、10的一种有利的配置是电阻9、10的串联用于增加 整个阻抗，其中有利地在连接到电路地线的电阻10上量取电离信号。

电离信号随后在分析单元11中被进一步处理。在此，电离信号也可 以在与燃烧相关的变量方面被进行分析。

去耦合装置将点火剩余电压的影响与电离测量电路去耦合，其方式是 电离测量电路有利地与点火线圈借助限压部件5隔离。此外，也可以将加 速点火剩余电压衰减的部件与点火线圈的次级或者初级侧并联连接。这有 利地通过电阻8来实现。

与点火线圈的次级侧串联的二极管4阻塞点火线圈输出端上的正电 势，在没有二极管的情况下，在初级电压施加到点火线圈3的初级绕组时 会出现该正电势，但这是不希望的。

第一实施例涉及一种用于检测在内燃机的燃烧阶段中与燃烧相关的 变量的电路。燃烧阶段通过提供有点火脉冲的点火电极来触发。该电路具 有电离测量电路，该电离测量电路具有至少一个测量电阻8、9。电离测 量电路具有测量电压存储单元6、7。该存储单元耦合到点火电极2并且 借助去耦合装置与内燃机的点火线圈去耦合。

测量电压存储单元具有存储电能的部件(电容器)和限压部件(变阻 器、齐纳二极管、火花隙或者气体放电器(Gasableiter))。

第一实施例也涉及一种检测在内燃机燃烧过程中与燃烧相关的变量 的方法。燃烧过程通过点火脉冲启动。与燃烧相关的变量根据受火焰影响 的电离信号来确定。在点火阶段，通过点火电流在测量电压存储单元中建 立电压电势。电压电势在至少一个测量阶段中通过测量电阻施加到点火电 极，其中当点火电压下降到阈值之下时，点火电压使测量电压存储单元或 者测量电阻与测量电压去耦合。

图2示出了根据第二实施例的用于点火和电离测量的电路的示意性 电路图。图2示出了端子111，其将点火和电离测量电路连接到电子发动 机控制系统。端子111a连接到正电压供给，端子111c连接到地电势，以 及端子111b连接到用于点火脉冲触发的控制线。点火控制单元112连接 到端子111并且形成用于驱动功率半导体113的信号，功率半导体借助路 径110和109将点火变压器101的初级绕组101a接通到电压供给。当点 火控制单元112又切断功率半导体113时，在点火变压器101的次级绕组 101b上感应产生点火电压。

至少在点火脉冲期间，点火控制单元112将由半导体形成的电子开关 114切换到导通状态，使得点火电流可通过该开关。点火电流通过正向二 极管形式的去耦合部件105并且对测量电压存储电路140充电，该测量电 压存储电路由稳压部件103与电容器104并联形成。测量电压存储电路 140对应于第一实施例的测量电压存储单元6、7。点火电流进一步通过点 火电极102(该点火电极是设置在内燃机的燃烧室中的火花塞的一个组成 部分)并且通过接地路径109和电子开关114流回点火变压器的次级绕组。 在点火电极102上的跳火结束之后和在点火电流中断之后，点火控制单元 112将由半导体形成的电子开关114切换到阻塞状态，使得仍旧保持在点 火变压器101中的剩余能量对随后的电离测量操作的影响被抑制，并因此 使点火剩余电压与电离测量电路130去耦合。

电离测量在电离测量电路130中被执行，在该电离测量电路中被点火 脉冲充电的测量电压存储电路140通过电离测量电阻106和107将测量电 压施加到点火电极102。

在燃烧阶段，燃烧室内在点火电极102与燃烧室地线之间的等离子体 变成导电的，并且电离电流流动，该电离电流可以作为电阻106和107 上的电压降被测量。在电离测量阶段，与电离电流成比例的电压可以在端 子108上被量取，而在点火过程中与点火电压成比例的信号可在端子108 上被量取。

图3示出了根据第三实施例的点火和电离测量电路的示意性电路图。 图3尤其示出了具有可替选的火花控制的电路图。借助火花控制系统，点 火变压器101中的剩余能量可在点火期间通过连接到点火变压器101的电 流沉(sink)放电，使得熄灭点火火花。因此，限定的点火能量以限定的 点火火花燃烧持续时间被供应给用于点燃混合物的燃烧室161。在一种有 利的配置中，两个功率半导体120和114连接在点火变压器101的初级电 流路径121中。

为了将能量输入点火变压器101，功率半导体120和114都被点火控 制单元切换为导通状态，并且在这样的状态中初级电流也通过设置在初级 电流路径121中的二极管123。随后，为了产生点火电压，功率半导体120 被切换为非导通状态，点火变压器的次级绕组通过被切换为导通状态的功 率半导体113连接到参考电势，而感生的点火电压通过电离测量电路130 被传到点火电极102。为了结束点火火花燃烧，功率半导体114被点火控 制单元112切换为非导通状态，并且功率半导体120被切换为导通状态。

二极管122和功率半导体120形成对点火变压器101的剩余能量的短 路。接着，非导通的功率半导体114使点火变压器101与电离测量电路 130去耦合，并且随后的电离测量变得非常精确。

电阻124补偿由于与功率半导体114的开关路径并联的寄生电容造成 的信号失真。

在一种有利的配置中，在由点火控制系统112驱动功率半导体114和 120时，在火花切断阶段在功率半导体120打开之前的一段短的时间出现 功率半导体114的阻塞，在这样的情况下功率半导体114的寄生电容被预 充电。

第二和第三实施例涉及一种用于检测内燃机的与燃烧相关的变量的 电路。该电路具有电离测量装置，该电离测量装置具有至少一个电离测量 电阻。测量存储电路耦合在点火变压器的次级侧的、引导点火电压的第一 端子与点火电极之间。电子开关耦合在参考电势与点火变压器的次级侧的 与参考电势关联的第二端子之间。

另一去耦合装置可以耦合在点火变压器的次级侧的第一端子与电离 测量电路之间。去耦合装置可以具有二极管、齐纳二极管和/或变阻器。

图4示出了根据第四实施例的用于点火燃烧的装置的方框电路图。为 了触发点火，点火触发请求通过用于触发点火的信号线212耦合到用于控 制点火电压配置的装置205。通过信号线213，用于控制点火电压配置的 装置205给出控制信号，用于转换在装置204中的半导体开关207，以产 生点火电压。当半导体开关207接通时，点火电压供给208连接到点火变 压器206的初级绕组206a。当半导体开关207(受控制信号控制)又切断 时，在点火变压器206的次级绕组206b中感应产生点火电压。该点火电 压通过电离检测器202并且通过端子209转向火花塞201，在那里为了点 燃燃烧室中的混合物而出现跳火。在跳火结束之后，电离检测器202测量 在燃烧室中由于火焰的形成而发生的电离。测量信号通过线路210转向电 离测量值的分析单元203。在此，该装置估计燃烧室内的混合物是否被点 火。估计的基础是在火花塞201上跳火结束之后所测量到的电离信号与电 离参考值的比较。估计处理的结果通过线路211传递到用于控制点火电压 配置的装置205。如果混合物未被点燃，则在相同的工作循环中通过用于 控制点火电压配置的装置205触发另外的点火。如果混合物已被点燃，则 在相同的工作循环中用于控制点火电压配置的装置205不触发另外的点 火。

第四实施例涉及一种用于在内燃机中点燃燃烧过程的装置。该装置具 有用于点燃燃烧过程的火花塞，该火花塞被用作由燃烧造成的电离的传感 器。电离测量电路被提供用于燃烧室中的电离的测量，并且存在电离值的 分析单元，以及用于产生点火电压的装置。用于控制点火电压配置的装置 连接到电离分析单元，并且根据电离值来调节点火电压配置。

图5示出了根据第五实施例的用于点火和生成电离信号的装置的方 框电路图。该装置具有点火线圈301、电离检测器304、电子功率点火单 元305、耦合装置306和二极管308。该装置通过连接线303进一步连接 到火花塞302。该装置还具有连接插头307，该连接插头带有三个极307a、 307b、307c。

点火线圈301包括初级绕组301a和次级绕组301b。在其一个端子上， 初级绕组301a连接到电压输送线313，该电压输送线通常可以传导机动 车辆车载电网的正极的电势。初级绕组301a在其第二端子上连接到电子 功率点火单元305。点火单元305具有半导体开关，该半导体开关在点火 触发线301上出现触发脉冲时，将初级绕组301a的第二端子切换到电压 供给的地线314，该电压供给的地线通常传导机动车辆车载电网的负极的 电势。

点火线圈301用作变压器，即在次级绕组301b中感生的是点火电压， 该点火电压传给电离检测器304。连接到次级绕组301b的第二端子的二 极管308引起点火电压部件的在电势方面不希望的阻塞。

电离检测器304将点火脉冲通过连接线303传给火花塞302。在第五 实施例中的电离检测器304实质上对应于第一、第二或第三实施例的电离 测量电路。点火电流通过电压供给的地线314回流。在点火电流中断之后， 电离检测器304将测量电压施加到火花塞302。根据火花塞302上的燃烧 过程，电离电流从火花塞302的点火电极流向燃烧室地线。电离测量电压 在电离检测器304中与电离电流成比例地生成，并且被施加到电离测量线 311。电离测量线311和点火触发线310都连接到耦合装置306。这两个 信号在耦合装置306中一起连接在点火/电离线312上。耦合装置306选 择性地将电离测量线311和点火触发线310耦合到点火/电离线312。点火 /电离线312表示这样的信号线：内燃机的发动机管理系统利用该信号线 既触发点火脉冲也接收输送到那里的电离信号。

当发动机管理系统发送用于触发点火的触发脉冲时，该触发脉冲被耦 合装置306通过点火触发线310传给电子功率系统305。由于电离检测器 304通过电离测量线311连接而引起的不希望的信号改变不会出现。如果 电离检测器304检测到电离电流并且将电离测量电压通过电离测量线311 传给耦合装置306，该耦合装置306必须将该电压传给点火/电离线312。 由于电子功率系统305通过点火触发线310连接而造成的不希望的信号改 变不会出现。 

电压供给线313、电压供给的地线314和点火/电离线312连接到连接 插头307并且占用端子307a、307b和307c。

图6示出了根据第六实施例的内燃机的电子发动机控制系统的方框 图。该电子发动机控制单元具有电离分析单元321、点火管理单元322、 第二耦合装置320、连接插头323和电压供给329。

通过点火装置与电子发动机系统之间的连接线路，电子发动机系统 327的连接插头323连接到点火/电离单元309的连接插头307，带有相同 字母索引的端子电连接在一起。电压供给329通过线路327和328向连接 插头323并由此向点火单元309提供电压。

电子发动机系统327的点火/电离线324连接到电子发动机系统的耦 合装置320。电子发动机系统的耦合装置320通过连接线326进一步连接 到点火管理系统322，并通过连接线325连接到电离分析系统321。

为了点火的目的，电子发动机系统的耦合装置320将点火管理系统 322中生成的点火脉冲传给连接插头端323b并且因此传给点火单元309。 来自点火单元的施加到连接插头端323b的电离测量电压从电子发动机系 统320的耦合装置通过线路325传给电离分析系统321。

图7示出了根据第七实施例的如图5中所示的第二耦合装置的方框电 路图。该耦合装置具有第一压敏电阻330、第二压敏电阻331、第一电阻 332、第二电阻333和第三电阻334。

所示的连接到耦合装置的线路对应于图5中所示的线路。耦合装置 306本身包括用于传输点火触发脉冲的第一路径，第一路径包括第一压敏 电阻330和连接到地的第一电阻332。耦合装置306还包括用于传输电离 信号的第二路径，第二路径包括第二电阻333和第三电阻334以及连接到 地的压敏电阻331。 

两个路径选择性地对为它们准备的信号部分是导通的，而这两个路径 阻塞或者不会有害地影响不是为它们准备的信号部分。在点火触发的情况 下，电阻333防止点火触发脉冲的不希望的衰减，然而该电阻可以让压敏 电阻330的阈值电压通过，用于触发点火。然而，在电离测量的情况下， 压敏电阻330的阈值电压防止电离测量电压的不希望的衰减，即该阈值电 压可以通过电阻组合333和334。

压敏电阻330和331可以是变阻器、二极管、齐纳二极管或者这些部 件的组合的形式。

图8示出了根据第八实施例的点火单元的电路图。在这方面，图8 中的点火单元的结构对应于图5的点火单元的结构。在图8中详细地示出 了电离检测器304、耦合装置306和电子功率点火单元305。第一耦合装 置306具有第一电阻361和第二电阻364。耦合装置306还具有第一二极 管362和第二二极管363。电子功率点火单元305具有二极管352和晶体 管351。电离检测器304具有第一电阻343和第二电阻344、电容器342 以及第一压敏电阻340和第二压敏电阻341，其中测量电压存储单元由电 容器342和压敏电阻341形成(类似于图1、2和3中所示的测量电压存 储单元)。

耦合装置包括部件361、362、363和364。电子功率系统包括部件351 和352。电离检测器包括部件340、341、342、343和344。

第五、六、七和八实施例涉及一种用于内燃机的点火装置。点火装置 具有用于点燃火花塞的点火线圈、用于根据来自外部发动机控制单元的外 部点火触发电路启动点火线圈的点火的点火单元、用于检测在燃烧方面的 电离信号和用于输出与电离信号成比例的电离测量信号的电离检测器。电 离装置还具有用于选择性地将电离测量信号和点火触发信号耦合到点火/ 电离线的耦合装置，该点火/电离线将点火装置连接到外部发动机控制单 元。

图9示出了根据第九实施例的火花塞连接器的简图。该图尤其示出了 电离测量电路在内燃机的火花塞连接器中的集成。

测量电阻402、电容器403、去耦合部件404和稳压部件405(变阻 器)设置在火花塞连接器401中。火花塞连接器设置在金属插头壳体406 中，该金属插头壳体用作对电磁干扰的屏蔽。电容器403和稳压部件405 形成测量电压存储单元，如在前面的实施例中所描述的那样。图9中所示 的具有测量电阻402、电容器403、去耦合部件404和稳压部件405的电 路基本上对应于图2或图8中所示的电离测量电路。

图9中未示出的点火线圈产生数量级例如为10-25KV的点火电压。 通过端子408，点火电流通过去耦合部件404，该去耦合部件为正向的二 极管的形式并且对并联的测量电压电路充电，该测量电压电路由稳压部件 405和电容器403形成。在跳火结束之后，去耦合装置404使电离测量电 路与点火线圈去耦合并且防止点火剩余电压对电离测量的干扰影响。在火 花烧尽之后的燃烧阶段，被充电的测量电压存储单元403、405通过测量 电阻402被用于点火电极407。与电离电流成比例的电压降可以作为电离 信号在测量电阻402上被量取，并且通过线路409传递用于进一步处理。

图10示出了根据第十实施例的多个火花塞和一个点火配电器的简 图。在此尤其示出了测量电压存储单元1407、电离测量装置1408和去耦 合部件1405在点火配电器1401中的集成的可能性。根据第十实施例的测 量电压存储装置和电离测量装置以及去耦合部件可以对应于根据实施例 1至9中的一个的测量电压存储单元、电离测量装置和去耦合部件。

图11示出了根据第十一实施例的多个火花塞和一个点火配电器的简 图。在这样的情况下，测量电压存储单元1407被集成到点火配电器1401 中。去耦合部件1405被耦合到开关。每个火花塞都被分配有一个测量电 压存储单元1407。

图12示出了根据第十二实施例的内燃机的多个火花塞1407和一个点 火配电器1401的简图。在此尤其示出了具有点火配电器1401的多缸发动 机，其中测量检测装置1408被集成在点火配电器1401中，而测量电压源 1407被集成在火花塞连接器中。该图尤其示出了测量电压存储单元1407 在火花塞内的集成，而电离测量装置和去耦合装置被设置在点火配电器 1401内。

图13示出了说明根据第十三实施例的火花塞连接器的结构的简图。 该图尤其示出了将测量电压源集成在火花塞连接器或者火花塞内的有利 设计方案。管状电容器2400用作能量存储装置。轴向地设置在管状电容 器内的变阻器2403在燃烧阶段保持测量电压不变。

金属接触装置2401和2402分别用作能量存储装置的机械容纳装置， 并且形成管状电容器-VDR并联电路。

电容器极板2405和2406设置在管的内侧和外侧周边。电容器极板借 助旋转对称的金属容纳装置2401和2402来电连接。电容器极板通过电绝 缘层2404相互隔离。中间空间2407可以填充有陶瓷铸造材料。外壳2408 由电绝缘材料制造。该结构可以设置在火花塞的陶瓷绝缘体内。

虽然在上述实施例中点火线圈已描述为点火电压生成装置，但点火电 压生成装置也可以以其他方式实施。为此目的，所要求的只是一种能够合 适地产生高压的装置。点火电压生成装置用于生成点火电压。这例如可以 借助压电激励器实现。

图1至3中所示的电路可以在火花塞连接器、火花塞或者点火配电器 装置中实施。图4、5、6、7和8中所示的电路例如可以在火花塞和/或点 火配电器装置中实施。

图14示出了根据第十四实施例的用于分析电离信号配置的电路的简 图。在这样的情况下，该电路可以与第一至第十二实施例的电路一起使用。 作为替换方案，该电路也可以独立地使用。传感器801设置在内燃机的燃 烧室中。该传感器在四冲程火花点火发动机的情况中可以有利地实施为火 花塞或者在柴油发动机的燃烧室中实施为导电针等等。

测量信号在测量放大器802中被放大并且可以被清除不希望的信号 成分(例如点火剩余电压)。此外，在此也可以进行最后n个电离信号的 平均，在这样的情况下平均的信号配置被传递。在这样的情况下，根据与 相同的参考有关的值形成相应的平均值。该参考可以表示在点火结束之后 所经过的时间，或者曲柄角，或者受曲柄角和时间影响的变量。

在测量放大器802中，多个电离信号配置的平均可以利用不同的方法 实现。最后n个电离信号配置被完整地存储，在每次新到达配置时在存储 装置中最老的一个就被擦除。存储装置中的所有电离值相对于x轴上的相 同的点被平均。因此，这提供了平均的信号配置，其中每个单个的配置以 同样大小的比例被包含。

作为替换方案，利用在存储装置中的平均的电离配置，可计算当前的 电离配置，使得当前的配置将在存储装置中的平均的电离配置更新到某一 程度。在存储装置中的平均的电离配置中的当前配置的关系提供了平均深 度(averaging depth)。

平均深度可以适应于发动机工作点的动力学特性。如果发动机在相当 稳定的工作状态下，则可以增加平均深度。然而，如果发动机在相当不稳 定的工作状态下，则可以减小平均深度。

在参考信号存储单元803a、803b、803c中分别存储有要与给定的发 动机参数值关联的相应参考电离配置以及发动机参数的值。参考信号存储 单元的数量取决于待分析的发动机参数的所希望的分析精度水平以及横 向灵敏度(cross-sensitivity)与其它发动机参数的所希望的距离。

如果发动机参数的待分析的值表示空气比，则例如对空气比λ＝0.7 的典型电离信号配置以及作为参数值的数字0.7存储在存储单元803a中。 相应地，对空气比λ＝1.0的典型电离信号配置存储在存储单元(803b)中， 并且该参数值对应于数1.0。空气比λ＝1.5的典型电离信号配置存储在存 储单元803c中，并且该参数值对应于数1.5。

参考信号存储单元803a-803c的信号配置必须和与待测量的电离信 号配置相同的参考有关。该参考可以是在点火结束之后经过的时间，或者 曲柄角，或者是受曲柄角和时间影响的变量。信号配置可以绘制为对时间 的函数、对曲柄角的函数或者对受曲柄角和时间影响的变量的函数。

下面描述参考信号配置的生成。

参考信号配置通过发动机在参考工作模式中工作来生成，在该参考工 作模式中从水平为所希望的值的参数值开始。接着，关联的(平均)电离 信号配置被记录。另一参考信号配置通过发送机在另一参考工作模式中工 作来生成。在该模式中，从水平为不同于第一值的所希望的值的参数值开 始，并且接着记录关联的(平均)电离信号配置。所记录的与参数值有关 的电离信号配置可被处理，使得将信号配置中的特征差放大。信号配置可 以关于抑制不希望的参数影响而被进一步处理。

相关单元804a、804b、804c通过当前的电离配置(或者分别通过最 后n个配置的平均电离配置)并且也通过各关联的参考信号存储单元来被 供应。相关单元804a-804c计算当前的电离配置与各关联的参考信号配 置之间的一致性程度。这可以通过确定相应的当前(平均)电离信号配置 的每个值与属于相同参考(点火结束之后经过的时间或者曲柄角)的参考 信号配置的值的一致性程度来实现。这样的比较对所有值都执行，并且形 成一致性程度的平均值。

计算一致性程度的一种可能的方法如下所述。

在第一步骤中，电离信号IO的配置与所存储的参考配置RefA、RefB 逐点相乘，其中这些值关于相同的参考(点火结束之后经过的时间或者曲 柄角)彼此相乘。确定所有乘法运算之和。在第二步骤中，参考曲线与其 本身逐点相乘，并且从这些乘法运算形成另外的和。在第三步骤中，用电 离信号与参考配置的乘法运算之和除以参考配置与其本身的乘法运算之 和，其结果表示相应相关单元的相对一致性程度。

下面的表1示例性地表示参考信号配置RefA、RefB的一些值以及所 测量的电离曲线IO的一些点。此外，也示出了上述方法的中间结果，即 电离信号与第一参考信号的乘积，即IO×RefA，以及电离信号与第二参 考信号的乘积，即IO×RefB。还示出了第一参考配置RefA与其本身的 乘积和第二参考信号RefB与其本身的乘积。

表1

  点   RefA   RefB   IO   IO*RefA   IO*RefB   RefA*   RefA   RefB*   RefB   1   0   0   0   0   0   0   0   2   0.2   0.1   0.12   0.024   0.012   0.04   0.01   3   0.4   0.2   0.24   0.096   0.048   0.16   0.04   4   0.6   0.3   0.36   0.216   0.108   0.36   0.09   5   0.8   0.4   0.48   0.384   0.192   0.64   0.16   6   1   0.5   0.6   0.6   0.3   1   0.25   7   0.8   0.6   0.72   0.576   0.432   0.64   0.36   8   0.6   0.5   0.6   0.36   0.3   0.36   0.25   9   0.4   0.4   0.48   0.192   0.192   0.16   0.16   10   0.6   0.3   0.36   0.216   0.108   0.36   0.09   11   0.4   0.2   0.24   0.096   0.048   0.16   0.04   12   0.2   0.3   0.36   0.072   0.108   0.04   0.09   13   0   0.4   0.24   0   0.096   0   0.16   14   0   0.5   0.12   0   0.06   0   0.25   15   0   0.5   0   0   0   0   0.25   16   0   0.4   0   0   0   0   0.16   17   0   0.3   0   0   0   0   0.09   18   0   0.2   0   0   0   0   0.04   19   0   0.1   0   0   0   0   0.01   20   0   0   0   0   0   0   0

IO*RefA之 和 IO*RefB 之和 RefA* RefA之 和 Sum RefB* RefB之 和 2.832  2.004  3.92  2.5

 (IO*RefA  之和)/(Ref  A*RefA) (IO*RefB之和)/ (RefB*RefB) 0.72244898  0.8016

RefA的比 例 RefB的比例 0.474032652  0.525967348

表1示出了参考信号配置，其中关联可以通过时间或者曲柄角来实 现。此外，该表也示出了参考信号配置A的与参考(时间、曲柄角)关 联的值RefA、参考信号配置B的与参考(时间、曲柄角)关联的值RefB 以及电离信号配置的与参考(时间、曲柄角)关联的值IO。在表下方示 出了表1的最后四列的分别的和。随后示出：电离信号与参考配置的乘积 之和除以参考配置与其本身的乘积之和，更具体地说，是针对两个参考配 置。最后，一致性程度被标准化为和“1”。

图15a示出了在20个测量点的参考曲线RefA、RefB以及所测量的 电离曲线IO的相对信号幅度。图15b示出了所测量的电离曲线IO对各 参考信号配置RefA、RefB的相对比例。在表1所示的情况下，电离信号 关于参考信号配置RefA具有47％的比例，而关于参考信号配置RefB具 有52％的比例。

参考信号配置RefA对应于参数值λ＝1，而参考信号配置RefB相应 于参数值λ＝1.5。因此，对于所测量的电离曲线，得到了1.24的λ值。图 15b中的X轴上的值0对应于λ值0。X轴上的值100对应于λ值1.5。因 此，所确定的大约48的值对应于λ值1.24。

下面描述用于计算一致性程度的另一种有利的可能方法。

在第一步骤中，电离信号的配置的值与相对于相同参考(点火结束之 后经过的时间或者曲柄角)的参考信号的值逐点相乘。从结果中求取均方 根，并且接着形成所有根的和。在第二步骤中，形成参考配置的所有点的 和。在第三步骤中，由电离信号与参考配置的乘积的均方根构成的和被除 以参考配置的点的和，其结果是来自相应相关单元的相对一致性程度。

计算一致性程度的另一种可能方法是逐点确定各当前的(平均)电离 信号配置的每个值与参考信号配置的属于相同参考(点火结束之后经过的 时间或者曲柄角)的值的相对一致性(1表示完全一致)，并且对这些值 求平均。

在关联单元805a、805b、805c、805d中，通过各相关单元804a、804b、 804c计算的一致性程度与来自参考信号存储单元803a、803b、803c的有 关参数值关联，并且根据参数值的一致性程度的情况来计算。

下面描述用于计算电离信号的参数值的另一种可能方法。

在第一步骤中，来自块804x的各一致性程度乘以来自参考信号存储 单元803x的关联参数值，并且随后形成乘法运算的和。在第二步骤中， 形成来自块804x的一致性程度的和。在第三步骤中，来自步骤1的乘法 运算的和被除以来自步骤2的一致性的和。在第四步骤中，步骤3的结果 借助关联函数与待确定的参数值关联。关联函数被这样设计，使得对关联 质量的影响通过参考信号配置的交叠来补偿。

下面描述了计算电离信号的参数值的另一种有利的可能方法。

在第一步骤中，来自相关单元804x的所有一致性程度与相同因数相 乘，使得在乘法运算之后一致性程度的和等于一。在第二步骤中，步骤1 中的被标准化的一致性程度被传给关联表，对于来自相应相关单元804x 的各被标准化的一致性程度，该表包含与一参数值的关联。在第三步骤中， 形成所有关联的参数值的平均值，并且作为参数值被输出。关联表可以在 改变相应参数的情况下通过发动机测试台上的经验测量来设计，或者通过 数学-几何计算运算来设计。

根据另一种可能的选择，可以借助相对依赖性和关联的参数值来建立 n维矩阵，并且通过插值来确定参数值。以这样的方式确定的参数值可以 被输送给在内燃机的n个工作循环上的进一步的循环平均。如果要估计多 个不同的发动机参数，则实施块803x、804x和805x的其它与相应发动机 参数的估计匹配的组。

下面的表2示出了另一测量得到的电离曲线的另一例子，其中根据表 2的电离曲线具有与根据表1的电离曲线相同的配置，只是幅度为一半。 参考信号RefA和RefB的配置对应于表1所示的配置。

表2

  点   RefA   RefB   IO   IO*RefA  IO*RefB  RefA*  RefA  RefB*  RefB   1   0   0   0   0   0   0   0   2   0.2   0.1   0.06   0.012   0.006   0.04   0.01   3   0.4   0.2   0.12   0.048   0.024   0.16   0.04   4   0.6   0.3   0.18   0.108   0.054   0.36   0.09   5   0.8   0.4   0.24   0.192   0.096   0.64   0.16   6   1   0.5   0.3   0.3   0.15   1   0.25   7   0.8   0.6   0.36   0.288   0.216   0.64   0.36   8   0.6   0.5   0.3   0.18   0.15   0.36   0.25   9   0.4   0.4   0.24   0.096   0.096   0.16   0.16   10   0.6   0.3   0.18   0.108   0.054   0.36   0.09   11   0.4   0.2   0.12   0.048   0.024   0.16   0.04   12   0.2   0.3   0.18   0.036   0.054   0.04   0.09   13   0   0.4   0.12   0   0.048   0   0.16   14   0   0.5   0.06   0   0.03   0   0.25   15   0   0.5   0   0   0   0   0.25   16   0   0.4   0   0   0   0   0.16   17   0   0.3   0   0   0   0   0.09   18   0   0.2   0   0   0   0   0.04   19   0   0.1   0   0   0   0   0.01   20   0   0   0   0   0   0   0

IO*RefA之 和 IO*RefB 之和 RefA* RefA之 和 Sum RefB* RefB之 和 1.416  1.002  3.92  2.5

(IO*RefA 之和)/(Ref A*RefA) (IO*RefB之和)/ (RefB*RefB) 0.36122449  0.4008

 RefA的比例 RefB的比例 0.474032652  0.525967348

图16a和16b示出了参考信号配置和电离信号的图以及描述参数的关 联的图。参考曲线RefA和RefB的配置对应于图15a中所示的曲线的配 置。从表2和图16b中可以看出，根据表2和图16a及16b的λ值(在此 为1.24)的关联对应于根据表1和图15a及15b的关联。因此，可以说， 用于确定相应参数的上述方法尤其取决于电离曲线的配置，而较少取决于 电离曲线的幅度。

表3示出了关于参考信号配置RefA、RefB以及关于其它测量到的电 离信号配置IO的一些测量值。参考信号配置RefA、Refb相应于表1和 2中的参考信号配置。所测量到的参考信号配置IO部分超出参考信号配 置RefA、RefB的范围。

表3

  点   RefA   RefB   IO   IO*RefA   IO*RefB   RefA*   RefA   RefB*   RefB   1   0   0   0   0   0   0   0   2   0.2   0.1   0.075   0.015   0.0075   0.04   0.01   3   0.4   0.2   0.15   0.06   0.03   0.16   0.04   4   0.6   0.3   0.225   0.135   0.0675   0.36   0.09

  5   0.8   0.4   0.3   0.24   0.12   0.64   0.16   6   1   0.5   0.375   0.375   0.1875   1   0.25   7   0.8   0.6   0.45   0.36   0.27   0.64   0.36   8   0.6   0.5   0.525   0.315   0.2625   0.36   0.25   9   0.4   0.4   0.6   0.24   0.24   0.16   0.16   10   0.6   0.3   0.525   0.315   0.1575   0.36   0.09   11   0.4   0.2   0.45   0.18   0.09   0.16   0.04   12   0.2   0.3   0.375   0.075   0.1125   0.04   0.09   13   0   0.4   0.3   0   0.12   0   0.16   14   0   0.5   0.225   0   0.1125   0   0.25   15   0   0.5   0.3   0   0.15   0   0.25   16   0   0.4   0.375   0   0.15   0   0.16   17   0   0.3   0.45   0   0.135   0   0.09   18   0   0.2   0.525   0   0.105   0   0.04   19   0   0.1   0.45   0   0.045   0   0.01   20   0   0   0.3   0   0   0   0

  IO*RefA   之和   IO*RefB   之和   RefA*   RefA之   和   RefB*   RefB之   和   2.31   2.3625   3.92   2.5

  (IO*RefA   之和)/(Ref   A*RefA)   (IO*Ref B之和)/   (RefB*RefB)   0.589285714   0.945

  RefA的比   例   Ref B的比例   0.384078212   0.615921788

图17a示出了参考曲线和所测量的电离信号的图以及参数的关联。

上述方法的优点是，仅仅信号配置的形式是重要的，而与绝对信号大 小无关，绝对信号大小例如会由于干扰参数例如燃料中的不同的添加剂、 电极的沾污等而改变。

当表1和2中所测量的电离配置可以近似等分地与所存储的参考信号 配置RefA、RefB关联时，因此表3、图17a示出了所测量的电离配置IO， 该电离配置在所存储的参考信号配置RefA、RefB之外。这样的处理也可 以利用上述方法来分析，虽然所测量的电离信号部分地在所存储的参考信 号配置RefA、RefB之外。

通过上述方法，在计算中较少地考虑离所测量的电离曲线较远的参考 信号配置的一些点。

图18示出了用于检测不同气缸的电离信号的电路的方框电路图。在 每个气缸中设置有测量传感器901a、901b(例如火花塞)，其产生电离信 号并且将它们传给检测单元902a、902b。检测单元902a、902b分别耦合 到相应耦合单元903a、903b。耦合单元903a、903b分别通过电离信号传 输线906与发动机控制系统907相连。耦合单元903a、903b的输出端分 别通过终端电阻904a、904b耦合到信号地线。

基于在多缸发动机中通常时间偏移地出现电离信号的知识，多个气缸 的信号可以被组合用于分析，并且通过耦合单元耦合到电离信号传输线和 输出给发动机控制系统。

当在检测单元902a、902b的输出端上的电离值在其幅度方面大于在 共同的传输线906上的值时，耦合装置903a、903b将电离信号检测单元 902a、902b的输出切换到共同的传输线906。因此，耦合单元903a、903b 将检测单元902a、902b的输出值与共同的传输线906的瞬时值比较。

作为替换方案，在相应气缸点火结束之后一段时间内或者在点火结束 之后的限定的时间段内，即在假定出现可估计的电离信号的时间内，耦合 单元903a、903b将检测单元902a、902b的输出切换到共同的电离信号传 输线906。

优选地，与相应气缸关联的检测单元902a、902b和耦合单元903a、 903b分别设置在相同的壳体905a、905b中(例如在棒型点火线圈中)。 另外，或者可替换地，所有连接到共同的电离信号传输线906的耦合单元 可以设置在共同的壳体中。