專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量諧振結(jié)構(gòu)火花塞的電離電流的方法和相應(yīng)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及測(cè)量火花塞、特別是在機(jī)動(dòng)車(chē)的點(diǎn)火系統(tǒng)中使用的諧 振結(jié)構(gòu)型火花塞的電離電流。
本發(fā)明特別適合于包括多火花型諧振結(jié)構(gòu)火花塞或BME的所謂"射 頻"點(diǎn)火系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
例如，以本申請(qǐng)人名義的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2 859 830、 FR 2 589 869 和FR2 859 831中描述了4吏用交流電的這些點(diǎn)火系統(tǒng)。
在壓縮周期的最后，火花塞負(fù)責(zé)形成電弧，該電弧的能量足以觸發(fā)包 含在發(fā)動(dòng)^f幾燃燒室中的氣態(tài)混合物的點(diǎn)火過(guò)程。
該電弧對(duì)應(yīng)于位于火花塞的多個(gè)電極之間的氣態(tài)混合物的電離，這些 電極分別為正的中心電極和接地電極。
然而，在火花塞已經(jīng)生成火花之后，當(dāng)混合物燃燒時(shí)，火焰邊緣會(huì)蔓 延。其沖擊力可將該混合物的一部分向回推到汽缸的多個(gè)壁上以及活塞的 頂部。
壓力和溫度升高得如此之大以至于燃料會(huì)保持滯塞在這些壁上，達(dá)到 其自燃點(diǎn)并隨后在幾個(gè)地方燃燒。
其結(jié)果是微爆炸產(chǎn)生聲學(xué)領(lǐng)域中的振動(dòng)(在大約5 kHz和10 kHz之 間)。這些振動(dòng)非常強(qiáng)烈并能很快產(chǎn)生多個(gè)熱區(qū)，它們進(jìn)一步加重該問(wèn)題。 這些微爆的累積將使活塞的頂部上和/或汽釭的各個(gè)壁上的少量金屬破碎 并熔化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，這會(huì)導(dǎo)致活塞和汽缸的那些壁的損壞。
通過(guò)測(cè)量電離電流(即穿過(guò)火花塞的電流)能夠檢測(cè)這些碰撞現(xiàn)象的
出現(xiàn)。實(shí)際上，電離電流穿過(guò)火花塞而出現(xiàn)，就象有一個(gè)電阻器被暫時(shí)置 于那些電極的端子處一樣(根據(jù)第一近似)。
為此，這些測(cè)量裝置或傳感器必須能夠運(yùn)轉(zhuǎn)于例如大約7 kHz的非常 窄的帶寬內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在諧振結(jié)構(gòu)型火花塞的情況下用于測(cè)量極化 電流的裝置。
本發(fā)明的另 一 目的是提出 一種用于足夠準(zhǔn)確地測(cè)量從而能夠在所希望 的窄頻通帶內(nèi)工作的裝置。
為此，本發(fā)明提出了在機(jī)動(dòng)車(chē)的點(diǎn)火系統(tǒng)中使用的、測(cè)量諧振結(jié)構(gòu)火 花塞的電離電流的方法，其中，在點(diǎn)火階段期間，所述火花塞由使用事先 充電的調(diào)節(jié)電容器生成的電壓來(lái)供電。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面的一般特征，在已經(jīng)使該火花塞極化之后，在 兩個(gè)點(diǎn)火階段之間，在所述控制電極與地之間周期性地測(cè)量所述電離電流。
換言之，不是在該火花塞上測(cè)量該電離電流(這是為了解決該問(wèn)題所 要求的)，而是在通過(guò)被放電來(lái)對(duì)該火花塞供電的調(diào)節(jié)電容器上直接地測(cè) 量該電離電5危。
因此，該測(cè)量的不準(zhǔn)確性?xún)羝ぷ钚』?br> 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述電離電流是借助于連接在所述調(diào)節(jié)電容器與 地之間并在點(diǎn)火階段期間短路的測(cè)量裝置來(lái)被測(cè)量的。
換言之，僅在兩個(gè)點(diǎn)火階段之間才連接該測(cè)量裝置。
根據(jù)另一實(shí)施方式，在阻尼階段完成時(shí)測(cè)量該電離電流，其中在該阻 尼階段期間穿過(guò)該火花塞的電流逐漸減小。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了在機(jī)動(dòng)車(chē)的點(diǎn)火系統(tǒng)中使用的用于測(cè) 量諧振結(jié)構(gòu)火花塞的電離電流的設(shè)備，所述火花塞耦合至包括調(diào)節(jié)電容器 的發(fā)生器上。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面的一般特征，所述發(fā)生器還包括連接在該發(fā)生
器與所述火花塞之間的能夠使該火花塞極化的極化裝置、以及連接在該調(diào) 節(jié)電容器與地之間的用于測(cè)量所述火花塞的電離電流的裝置。
因此，由于該測(cè)量裝置是連接在該調(diào)節(jié)電容器與地之間而不是直接連 接到該火花塞的那些端子上，有可能為該火花塞選擇極化電阻器，該極化
電阻器具有低值、適合于電離電流的強(qiáng)度(它通常小于1 mA )并適合于特 定頻帶(例如其中觀察到碰撞現(xiàn)象的頻帶)。
優(yōu)選地，該設(shè)備還可以包括能夠使所述測(cè)量裝置短路的可控短路裝置。
例如，所述測(cè)量裝置可以包括測(cè)量電阻器。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述短路裝置可以包括連接在所述調(diào)節(jié)電容器與 地之間并由短路電壓發(fā)生器控制的短路晶體管，以及連接在所述測(cè)量電阻 器與地之間并能夠使所述短路晶體管極化的極化電源。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述極化電源一方面可以包括串聯(lián)連接的電源電 阻器和本地電源，另一方面可以包括在所述測(cè)量電阻器與地之間、與所述 電源電阻器以及本地電源并聯(lián)連接的電源電容器。


參考附圖，通過(guò)檢查對(duì)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明 的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，其中 -圖l示出了了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例； -圖2更確切地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例； -圖3更詳細(xì)地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模塊； -圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的不同步驟的時(shí)序圖； -圖5和圖6示出了本發(fā)明的另一個(gè)塊的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，參考標(biāo)記SYS表示用于機(jī)動(dòng)車(chē)的包括振動(dòng)結(jié)構(gòu)型火花塞 BR的點(diǎn)火系統(tǒng)，它是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，并在例如以本申請(qǐng)人名 義的法國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2 859 830、 FR 2 589 869和FR 2 859 831中進(jìn)行了描述。
電離電流Ii通過(guò)火花塞BR流動(dòng)。
更具體地說(shuō)，如圖l示意性所示，火花塞BR包括諧振組件RS1 (稱(chēng) 為火花塞線圏)，該諧振組件包括電感線圏L1和電容器C1，在本實(shí)施例 中該電容器包括一個(gè)殼l、陶資2、中心電極3的組件。
火花塞BR連接至發(fā)生器GEN，它能夠產(chǎn)生稱(chēng)為"中間電壓"的高值 電壓。該高值電壓由電容器Cl的中心電極3定向。當(dāng)該電流通過(guò)中心電 極3和接地電極4之間時(shí)產(chǎn)生電弧，從而生成火花5。
火花塞BR經(jīng)由與去耦裝置MDEC串聯(lián)的、稱(chēng)為"高壓導(dǎo)向器(high voltage pilot )，，的DHT級(jí)連接到發(fā)生器GEN。該火花塞的極化裝置MPOL 與高壓導(dǎo)向器DHT并與去耦裝置MDEC并聯(lián)地連接。
發(fā)生器GEN包括能夠測(cè)量流過(guò)火花塞BR的電離電流Ii的測(cè)量裝置 MMES。
參見(jiàn)圖2，該圖更詳細(xì)地示出了才艮據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)SYS的塊的實(shí)施例。 發(fā)生器GEN可以使用按照本領(lǐng)域技術(shù)人員使用的表述的"增壓 (boost)"型的電壓上升(voltage step-up )組件制成。
發(fā)生器GEN包括電源Vbat (在此情況下為12伏電源)，該電源能夠 對(duì)通過(guò)第一端子bl連接到該電源Vbat的所謂"貯存器(reservoir)"線 圏BRES充電。該線圏BRES的加載是由連接在該線圏BRES的另一端子 b2與地之間的晶體管Ml來(lái)控制的。該晶體管Ml由電壓發(fā)生器GM1控 制。
該貯存器線圏BRES在大于電壓Vbatt提供的12伏電壓的電壓下通過(guò) 整流二極管DR對(duì)連接到其端子b2的電路部分放電。這個(gè)相對(duì)高的電壓稱(chēng) 為"中間電壓，，Vint。它大約是100伏。為了使該中間電壓Vint保持大致 恒定，發(fā)生器GEN包括連接到整流二極管DR的輸出端的所謂的"鎮(zhèn)流" 電容器Cb。
發(fā)生器GEN連接到由中間電壓Vint供電的高壓導(dǎo)向器DHT，并由控 制裝置MCOM的控制4言號(hào)Scom來(lái)控制。
該控制信號(hào)Scom直接引起由火花塞BR產(chǎn)生和生成的火花。
圖3示出了高壓導(dǎo)向器DHT的一個(gè)示例性實(shí)施例。
它包括由并聯(lián)連接的線圏L2和電容器C2形成的系統(tǒng)，并且接收中間 電壓Vint作為輸入。
組件L2-C2在其輸出端連接到控制晶體管M5，該控制晶體管在其控 制電極上接收控制信號(hào)Scom。
控制信號(hào)Scom對(duì)應(yīng)于周期性產(chǎn)生的脈沖串。
因此，在每個(gè)脈沖串上，晶體管M5對(duì)線圏L2充電，該線圈與電容 器C2和諧振組件RS1諧振，從而在火花塞BR的固有頻率上產(chǎn)生高壓脈 沖。
當(dāng)諧振組件RS1在其固有頻率上受到激勵(lì)并且品質(zhì)因數(shù)高時(shí)(例如大 于40)，在電容器C1的端子處產(chǎn)生了非常高的電壓?；鸹ㄈ鸅R的中心 電極(它是電容器Cl的端子之一)于是被升高到能夠觸發(fā)火花的非常高 的電壓。
再次參見(jiàn)圖2。
由高壓導(dǎo)向器DHT產(chǎn)生的激勵(lì)經(jīng)由去耦裝置MDEC (在此情況下為 去耦電容器Cd )被發(fā)送到火花塞BR的諧振結(jié)構(gòu)RS1。
去耦電容器Cd阻止了中間電壓Vint與火花塞3的中心電極之間連續(xù) 連接。該連接的這一中斷使之有可能防止對(duì)人的電擊或被電死。
此外，如果出現(xiàn)"電弧"型放電，則這會(huì)導(dǎo)致這些電極特別是中心電 極3的快速損壞。事實(shí)上，如果在該中心電極與地之間建立具有足夠強(qiáng)導(dǎo) 電性的火花，則所產(chǎn)生的電壓降會(huì)降低到中間電壓Vint以下。在電容器 Cd中累積的所有電荷于是在由該火花引起的連接中傳導(dǎo)。電荷的這一傳導(dǎo) 是以能夠破壞中心電極3的高電流進(jìn)行的。
去耦電容器Cd的功能是防止這種類(lèi)型的電荷傳導(dǎo)。
作為變型，所M生器可以是升壓型的變壓器，它防止直接電流的傳 導(dǎo)。在這種情況下，不再需要使用去耦電容器。
為了能夠測(cè)量電離電流，使用極化裝置MPOL以在火花塞BR的中心 電極3上在產(chǎn)生火花后維持優(yōu)選的正極化。
按照慣例，極化裝置MPOL可以由電阻器Rpol形成，該電阻器連接 在傳送中間電壓Vint的整流二極管D的輸出端和去耦裝置MDEC (在這 種情況下為電容器Cd)的輸出端之間。
那么，用于測(cè)量電離電流的一個(gè)簡(jiǎn)單解決方案就是將一個(gè)組件連接到 極化電阻器Rpol的端子，該組件能夠?qū)㈦妷旱闹捣謮?、將適當(dāng)分壓后的值 轉(zhuǎn)換為電流并隨后對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的這些常規(guī)組件可以借助于具有分立式晶體管 的差動(dòng)放大器、或者運(yùn)算放大器、或者甚至是利用電流鏡像電路的組件而 制成。然而，包括分壓器的這些組件降低了測(cè)量非常微弱的電離電流所需 的準(zhǔn)確度。
與這些解決方案不同，本發(fā)明涉及使用具有低值的極化電阻器，從而 在測(cè)量電離電流時(shí)保持最大準(zhǔn)確度，并且在發(fā)生器GEN中，所述測(cè)量裝 置不是耦合到極化電阻器Rpol的端子，而是耦合在電容器Cb與地之間。
測(cè)量裝置MMES包括測(cè)量電阻器Rm和測(cè)量端子Bm，其中在該測(cè)量 端子處測(cè)量電離電流。
另夕卜，這些測(cè)量裝置MMES與短路裝置MCC相關(guān)聯(lián)，該短路裝置包 括與測(cè)量電阻器Rm并聯(lián)的開(kāi)關(guān)1NT，該開(kāi)關(guān)INT由短路發(fā)生器GCC控 制。
該開(kāi)關(guān)優(yōu)選地是快速的并且具有非常低的阻抗。 圖4示出了在一個(gè)周期T期間本發(fā)明的操作模式的各個(gè)步驟。 在時(shí)刻t0，晶體管Ml變?yōu)閷?dǎo)通并使得電容器Cb能夠凈皮充電。 在時(shí)刻tl，控制信號(hào)Scom用脈沖控制信號(hào)(該脈沖例如在5 MHz的
頻率)控制晶體管M5觸發(fā)點(diǎn)火階段以及由火花塞BR生成的火花。在時(shí)
刻T2，該控制信號(hào)再次變?yōu)槿ゼせ睢?br> 在阻尼階段(在t2和t3之間)，由于寄生電阻的存在，點(diǎn)火電流(具
有高幅值)在火花塞BR內(nèi)被自然地逐漸減弱。
在時(shí)刻t0和時(shí)刻t3之間，所述短路裝置是激活的并4吏得所述測(cè)量
電阻器短路。因而，電容器Cb連接在整流二極管DR與地之間。
在時(shí)刻t3，晶體管M2使得所述短路裝置去激活，于是電容器Cb通 過(guò)測(cè)量電阻器Rm放電。電阻器Cb的放電電流對(duì)應(yīng)于電離電流，它穿過(guò) 電阻器Rpol、在火花塞BR中然后在燃燒混合物中流過(guò)。 于是在測(cè)量端子Bm上測(cè)量電離電流的值。
該測(cè)量階段結(jié)束于時(shí)刻t4，并且在時(shí)刻t5重復(fù)另一充電、點(diǎn)火和測(cè)量 周期。
圖5示出了開(kāi)關(guān)INT的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)例中，該可控開(kāi)關(guān)由晶體 管(在此情況下為MOS型)M2實(shí)現(xiàn)，其控制電極連接到發(fā)生器GCC。 為了抵消MOS晶體管M2的結(jié)構(gòu)化二極管的效應(yīng)，使用連接在測(cè)量電阻 器Rm與地之間的極化電源Apol來(lái)引入極化。
在圖6中示出了極化電源Apol的一個(gè)實(shí)施例。
在該實(shí)例中，極化電源Apol包括電容器Cal，它經(jīng)由電源電阻器Ral 連接到本地電源Aloc。該本地電源Aloc例如可以是電池電壓或者5伏電 源。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何確定所用部件的大小，從而知道電容器Cal 的端子處的電壓Val。根據(jù)電壓值Val，可以通過(guò)以下關(guān)系導(dǎo)出電離電流 Ii:
Ii = ( Tension一Apol — Tension_Bm ) /Rm
因此，本發(fā)明使之有可能非常準(zhǔn)確地并且在例如適于檢測(cè)碰撞現(xiàn)象的 適當(dāng)限定的頻率范圍之內(nèi)測(cè)量電離電流。
權(quán)利要求
1. 一種測(cè)量在機(jī)動(dòng)車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)中使用的諧振結(jié)構(gòu)火花塞的電離電流的方法，其中，在點(diǎn)火階段，所述火花塞(BR)由借助于預(yù)先充電的調(diào)節(jié)電容器(Cb)而產(chǎn)生的電壓來(lái)供電，其特征在于，在已經(jīng)極化該火花塞(BR)后，在兩個(gè)點(diǎn)火階段之間，在所述調(diào)節(jié)電容器(Cb)與地之間周期性地測(cè)量所述電離電流(Ii)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電離電流是借助于連接在 所述調(diào)節(jié)電容器(Cb)與地之間并在所述點(diǎn)火階段期間短路的測(cè)量裝置來(lái) -故測(cè)量的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述電離電流是在阻尼階 段結(jié)束時(shí)被測(cè)量的，在該阻尼階段期間通過(guò)所述火花塞的電流逐漸減小。
4. 一種用于測(cè)量在機(jī)動(dòng)車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)中使用的諧振結(jié)構(gòu)火花塞的電離電 流的設(shè)備，所述火花塞(BR)耦合到包括調(diào)節(jié)電容器的發(fā)生器(GEN)， 其特征在于，所述發(fā)生器還包括連接在該發(fā)生器(GEN )和所述火花塞(BR) 之間的適于極化該火花塞(BR)的極化裝置(MPOL)，以及連接在所述 調(diào)節(jié)電容器(Cb)與地之間的用于測(cè)量所述火花塞(BR)的電離電流的 裝置(MMES)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，還包括適于使所述測(cè)量裝置(MMES ) 短路的可控短路裝置(MCC)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述測(cè)量裝置(MMES)包括 測(cè)量電阻器(Rm)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中，所述短路裝置(MCC)包 括短路晶體管(M2),該短路晶體管連接在所述調(diào)節(jié)電容器(Cb)與地 之間并由短路電壓發(fā)生器(GCC)控制；以及極化電源(Apol)，該極化 電源連接在所迷測(cè)量電阻器(Rm )與地之間并適于將所迷短路晶體管極化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述極化電源一方面包括串聯(lián) 連接的電源電阻器(Ral)和本地電源(AIoc)，另一方面包括在所述測(cè)量 電阻器(Rm )與地之間的與所述電源電阻器(Ral)和所述本地電源(Aloe ) 并聯(lián)連接的電源電容器(Cal)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配備在機(jī)動(dòng)車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)上的用于測(cè)量具有諧振結(jié)構(gòu)型的火花塞的電離電流的設(shè)備，所述火花塞(BR)耦合到包括調(diào)節(jié)電容器的發(fā)生器(GEN)。所述發(fā)生器還包括連接在該發(fā)生器(GEN)和所述火花塞(BR)之間的、用于極化該火花塞(BR)的極化裝置(MPOL)，以及連接在該調(diào)節(jié)電容器(Cb)與地之間的用于測(cè)量所述火花塞(BR)的電離電流的裝置(MMES)。
文檔編號(hào)F02P17/12GK101379288SQ200780004299
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者A·阿涅雷, C·努瓦爾 申請(qǐng)人:雷諾股份公司