[发明专利]用于测量内燃机的射频点火系统中的电离电流的设备

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机的共振射频点火技术领域。更具体而言，本发明涉及一种用于测量发动机汽缸气体的电离电流的设备。

背景技术

通常在点火结束之后测量发动机汽缸中气体的电离电流，并且据此用于执行燃烧进程的诊断，例如为了检测出对应于燃烧室最大压力的相角，以便检测出是否发生爆震或者甚至识别燃烧点火失败。

用于测量传统点火系统的电离电流的电路是人们熟知的，它的操作包括：在火花塞的电极之间产生火花之后，极化存在于燃烧室中的气体/燃料混合物，从而测量火焰蔓延产生的电流。

然而，这种电路只能适用于传统点火的特征，而不适用于例如等离子体生成点火系统，等离子体生成点火系统采用射频火花塞线圈型(BME)火花塞，其在申请人的名字提交的下列专利中得以详细地说明：FR03-10766，FR 03-10767和FR 03-10768。

实际上，射频点火的细节会对测量燃烧引发的电流带来诸多约束。

首先，点火命令信号会产生大量电流，由于可燃混合物的燃烧，这会造成电离电流产生超过120dB的振幅差。因为该电流是在点火结束之后测量的，所以会有眩光时间，在此期间测量电路不能获取微弱电流。

此外，由于将测量电路插入到点火系统中，所以不会大幅降低点火系统的效率是至关重要的。

最后，这种类型的射频点火会产生两种类型的放电，即多丝火花和单丝电弧，它们对点火系统会带来不同的影响。因此，要确保电离电流的测量与产生的放电类型无关是困难的。

因此，本发明旨在提出一种用于测量射频点火系统的电离电流的设备，特别是有可能通过最小化测量掩蔽周期以及确保测量不受产生的放电类型的影响，从而克服上述约束。

发明内容

为了实现上述目的，本发明因此涉及一种用于内燃机射频点火的设备，包括电源电路，该电源电路包括变压器和两个电极，其中变压器的二次绕组连接到至少一个共振器，该共振器具有超过1MHz的共振频率，上述电极能够响应于点火命令而产生火花，从而启动发动机汽缸中的可燃混合物的燃烧，其特征在于，该设备包括：

串联在变压器的二次绕组和共振器之间的测量电容器，

用于测量上述测量电容器的接线端处电流的测量电路，上述电流提供燃烧趋势的电像，

连接在测量电容器和测量电路之间的保护电路，其目的是使上述电流测量的获取时间不受通过点火命令引发的电气效应的影响。

根据一个实施例，在变压器和共振器的接地回路线的电平，测量电容器串联连接在变压器的二次绕组和共振器之间。

根据本发明的设备优选地包括使可燃混合物极化的装置，该装置目的是在共振器的电极和发动机接地之间施加极化电压。

根据一个实施例，保护电路包括二极管桥，该二极管桥被电源电压下的电阻极化，该电源电压和极化电压成比例。

优选的，测量电路包括利用运算放大器构成的电流-电压转换器。

根据一个实施例，运算放大器包括连接到极化电压的同相输入，以及经保护电路连接到测量电容器的接线端的反相输入。

优选的，电流-电压转换器包括反馈电阻器和并联连接到反馈电阻器的反馈电容器。

优选的，电流-电压转换器的输入阻抗比测量电容器的阻抗低至少100倍。

根据一个实施例，变压器的初级绕组一侧连接到中间电源电压，以及另一侧连接到由控制信号控制的至少一个开关晶体管的漏极，开关晶体管在控制信号限定的频率下施加电源电压至初级绕组的接线端。

优选的，变压器具有可变匝数比。

附图说明

通过阅读下面的说明书，其中给出示例性而非限制性的示例并参考附图，将可以更加清楚的理解本发明的其它特征和优点，其中：

图1是对等离子体发生射频火花塞线圈建模的共振器的示意图；

图2是示出根据现有技术的电源电路的示意图，其中该电源电路施加射频范围内的交流电压至图1中建模的火花塞线圈的接线端是可能的；

图3是示出图2的电路变型的示意图；

图4是示出根据本发明所设计的电源电路的示意图，该电源电路用于测量点火命令期间火花塞电极接线端处的电离电流和电压；以及

图5示出电离电流测量电路的一个实施例；

图5a示出图5的实施例的第一变型例；以及

图5b示出图5的实施例的第二变型例。

实施方式