Es ist beispielsweise aus der DE 198 52 652 AI bekannt, dass bei einer Zündvorrichtung für einen Verbrennungsmo- tor in einem Kraftfahrzeug die Zündung eines Luft- Kraftstoff-Gemischs unter Verwendung eines koaxialen Lei- tungsresonators vorgenommen wird. Hierbei wird die Zünd- spule durch eine genügend starke Mikrowellenquelle, z. B. eine Kombination aus einem Hochfrequenzgenerator und ei- nem Verstärker, ersetzt. Mit einem geometrisch optimier- ten koaxialen Leitungsresonator stellt sich dann die für die Zündung erforderliche Feldstärke am offenen Ende des kerzenähnlichen Leitungsresonators ein und zwischen den Elektroden der Kerze bildet sich mit dem Spannungsüber- schlag eine zündfähige Plasmastrecke heraus.

Eine solche weitergebildete Vorrichtung ist außerdem in der nicht vorveröffentlichten DE 102 39 410.5 beschrie- ben, bei der durch eine in den Brennraum hineinragende Feldstruktur ein freistehendes Plasma im Luft-Kraftstoff- Gemisch zwischen dem aus der Wellenleiterstruktur einen vorgegebenen Betrag herausragenden Innenleiter und dem Außenleiter der Wellenleiterstruktur erzeugbar ist.

Für sich gesehen ist darüber hinaus beispielsweise aus der DE 197 05 260 A1 oder der DE 43 42 505 Cl bekannt, dass zur Messung von physikalischen Eigenschaften fester Stoffe, insbesondere der Dichte, diese Stoffe einem HF- Resonator zugeführt werden und dann die hochfrequenten Signaländerungen ausgewertet werden. Hierbei wird dann die Resonanzverschiebung beziehungsweise eine dadurch be- wirkte Veränderung der Dielektrizitätskonstante weiter- verarbeitet.

Bisherige Konzepte zur absoluten Druckmessung oder zur Differenzdruckmessung in Gasen, zum Beispiel im Brennraum eines Verbrennungsmotors, werten in der Regel die Kraft- einwirkung durch den zu messenden Druck auf einer Ober- fläche und mit einem geeigneten Messprinzip die daraus resultierenden Veränderung eines elektrischen Signals aus. Hierzu werden in der Regel vier Gruppen von Mess- prinzipien angewendet, nämlich : federelastische Druck- messgeräte, wie Federbalg-, Kapselfeder oder Plattfeder- manometer ; Flüssigkeitsmanometer, wie U-Ror-oder Ring- rohr-Manometer ; Druckmessumformer nach dem induktiven, kapazitiven, piezoresisitiven oder Dehnungsmessstreifen- prinzip und unmittelbare elektrische Druckmessumformer, wie druckempfindliche Transistoren, Dioden, Schwingquarze oder Drucksensoren nach dem Prinzip der akustischen Ober- flächenwellen (SAW).

Diese elektromechanischen Messprinzipien weisen aufgrund ihrer mechanischen Beanspruchungen, insbesondere durch wechselnde Spannungen im Werkstoff, verursacht durch Tem- peratur, Thermoschock, und die Druckänderung selbst einen relativ hohen Verschleiß auf und besitzen daher keine ausreichende Langzeitstabilität.

Ferner ist zu beachten, dass wegen der kleinen Signalpe- gel und kleiner Signal/Rausch-Verhältnisse der Drucksen- sor und die damit verbundene, zugehörige Messschaltung darüber hinaus in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sein sollten. Daraus folgt, dass zumindest ein Teil der Messschaltung direkt am Sensor angeordnet ist, wie bei- spielsweise durch die Integration einer Membran, eines Dehnungs-Messstreifens und der Messschaltung in einem Ge- häuse. Hierdurch sind die einsatzerforderlichen Gestal- tungsmöglichkeiten einer solchen Messvorrichtung stark eingeschränkt. Durch die räumliche Nähe von Sensor und Messschaltung ist die Einsatzhöchsttemperatur derartig aufgebauter Messvorrichtungen auf etwa 350°C begrenzt.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor mit- tels eines Hochfrequenz-Resonators. In vorteilhafter Wei- se ist erfindungsgemäß eine solche Zündvorrichtung mit einer Messung von physikalischen Eigenschaften des Luft- Kraftstoff-Gemischs, insbesondere des Drucks, kombiniert.

Hierzu ist eine koaxiale Wellenleiterstruktur als Hoch- frequenz-Resonator vorhanden, in die eine hochfrequente elektrische Energie einkoppelbar ist und die mit einem Ende in den jeweiligen Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors hineinragt. An diesem Ende wird durch ein hohes Spannungspotential ein Mikrowellenplasma er- zeugt und das eine Ende der koaxialen Wellenleiterstruk- tur ist als Zündstift so ausgebildet, dass bei einem an- stehenden Spannungspotential durch eine in den Brennraum hineinragende Feldstruktur ein freistehendes Plasma im Luft-Kraftstoff-Gemisch erzeugt wird. Dem Hochfrequenz- Resonator ist in vorteilhafter Weise eine elektrische Schaltungsanordnung vorgeschaltet, mit der die hochfre- quente Wechselspannung erzeugbar ist und mit der eine durch das Luft-Kraftstoff-Gemisch bewirkte Permittivität- sänderung im Hochfrequenz-Resonator zur Druckmessung auswertbar ist.

Somit ist es mit der Erfindung möglich, dass mit einem einzigen Bauelement die Zündung eines Luft-Kraftstoff- Gemischs im Brennraum eines Verbrennungsmotors und die Bestimmung des Drucks bzw. die Bestimmung von Druck- schwankungen in diesem Brennraum durchgeführt wird.

Bevorzugt stellt der erfindungsgemäße Hochfrequenz- Resonator einen leitungsgebundenen Resonator dar, insbe- sondere eine Koaxialleitung, bei dem die Leitung durch das zu untersuchende Medium führt. Der Innenleiter der Koaxialleitung kann dabei in vorteilhafter Weise durch eine vorzugsweise sternförmige gasdurchlässige Zentrie- rung an der Vorrichtung gehalten sein. Gemäß dieser vor- teilhaften Ausführungsform ist der koaxiale Leitungsreso- nator damit konstruktiv so gestaltet, dass die im Brenn- raum vorhandenen Gase in das Resonatorinnere als dem Raum zwischen Innen-und Außenleiter eindringen können.

Die zuvor beschriebenen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dann auf einfache Weise mit einer e- lektronischen Schaltungsanordnung verbunden sein, die da- bei die Erzeugung, der zum Zünden des Luft-Kraftstoff- Gemischs notwendige HF-Leistung durchführt und weiterhin die Messung des Drucks bzw. der Druckschwankung aufgrund der sich ändernden Permittivität der in den Resonator eindringenden Gase ermöglicht.

Die elektronische Schaltungsanordnung weist dazu bei- spielsweise eine Oszillatorvorrichtung und eine mit dem Hochfrequenz-Resonator und/oder der Oszillatorvorrichtung verbundene Messeinrichtung auf. Die Messeinrichtung er- zeugt dann in Abhängigkeit von der Permittivitätsänderung des Hochfrequenz-Resonators ein Ausgangssignal, das über eine geeignete Schnittstelle in einem übergeordneten Steuergerät für den Verbrennungsmotor weiterverarbeitbar ist.

Ein geeignetes Messverfahren zur Auswertung der mit der zuvor beschriebenen erfassten Signale wertet die sich durch eine Druckänderung ergebende Permittivitätsänderung der den Hochfrequenz-Resonator bildenden Anordnung durch Ermittlung der Hochfrequenzeigenschaften aus. Insbesonde- re eine Änderung der Resonanzfrequenz, eine Änderung der reflektierten Spannung nach Betrag und Phase, eine Ände- rung der übertragenen Spannung nach Betrag und Phase, die elektrische Laufzeit der Signale oder Einflüsse auf e- lektrische Rauschsignale können hier in vorteilhafter Weise ausgewertet werden.

Während der Auswertung können dann auch weitere das Mess- ergebnis beeinflussende Größen, insbesondere die Tempera- tur, und sich hieraus ergebende mechanische oder elektri- sche Veränderungen des Hochfrequenz-Resonators, erfasst und zur Kompensation des Messergebnisses herangezogen werden. Außerdem kann auch noch die Einspritzmenge er- fasst und für die Auswertung herangezogen werden.

In besonders vorteilhafter Weise kann die elektronische Schaltungsanordnung mit dem in einem Kraftfahrzeug ohne- hin vorhandenen Motorsteuergerät verbunden werden, um mit Hilfe der gewonnenen Informationen über die Druckverhält- nisse die Zündparameter des Verbrennungsmotors optimal einzustellen. Die Erfindung vereint damit die Vorteile einer Hochfrequenzzündung mit einer Druckmessung durch Permittivitätsänderung am Verbrennungsmotor, so dass sich zusammenfassend Gesamtvorteile dadurch ergeben, dass eine Verringerung des Platzverbrauchs und der Kosten im Zylin- derkopf durch eine kombinierte Nutzung eines Elements als Zündkerze und Drucksensor erreichbar ist.

Bei einer geeigneten Auslegung der elektronischen Schal- tungsanordnung, z. B. eine Oszillatorschaltung mit dem Re- sonator als frequenzbestimmendes Glied, kann eine Mini- mierung des Schaltungsaufwands, im Vergleich zu getrenn- ten Zündungs-und Druckmesssystemen, erreicht werden.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen : Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines Hochfrequenz- Resonators zur Zündung eines Luft-Kraftstoff- Gemischs in einem Brennraum und zur Druckmessung und Figur 2 eine Detailansicht einer sternförmigen Zent- rierung des Innenleiters einer koaxialen Leitung als Hochfrequenz-Resonator.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Bei einem Prinzipschaltbild nach Figur 1 ist schematisch ein Hochfrequenz-Resonator l gezeigt, der zum Zünden ei- nes Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Brennraum eines hier nicht dargestellten Verbrennungsmotors geeignet ist und ebenfalls zur Druckmessung des gemäß Pfeil 2 in den Raum 3 zwischen dem Außenleiter 4 und dem Innenleiter 5 des Hochfrequenz-Resonators 1 durch eine gasdurchlässige Zentrierung 6 hineinströmenden Gemischs heranziehbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer sternförmigen gasdurchläs- sige Zentrierung 6 ist in Figur 2 in der Draufsicht ge- zeigt.

Der Hochfrequenz-Resonators 1 nach der Figur 1 ist mit einer elektronischen Schaltungsanordnung 7 verbunden, die beispielsweise intern eine Oszillatorvorrichtung und eine mit dem Hochfrequenz-Resonator und/oder der Oszillator- Vorrichtung verbundenen Messeinrichtung aufweist. Mit der Oszillatorvorrichtung wird die hochfrequente elektrische Energie erzeugt und in den Hochfrequenz-Resonator 1 ein- gekoppelt, so dass eine Zündung des Luft-Kraftstoff- Gemischs an dem Ende möglich ist, das in den jeweiligen Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors hinein- ragt. Die Messeinrichtung in der elektronischen Schal- tungsanordnung 7 erzeugt dann in Abhängigkeit von der durch das eingeströmte Luft-Kraftstoff-Gemischs bewirkten Permittivitätsänderung des Hochfrequenz-Resonators 1 ein Ausgangssignal, das über eine geeignete Schnittstelle in einem übergeordneten Steuergerät 8 für den Verbrennungs- motor weiterverarbeitbar ist.

Es können beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 auch weitere das Messergebnis beeinflussende Größen, insbeson- dere die Temperatur nach Baustein 9, und weitere ev. sich hieraus ergebende mechanische oder elektrische Verände- rungen des Hochfrequenz-Resonators nach Baustein 10, er- fasst und zur Kompensation des Messergebnisses herangezo- gen werden. Unter Umständen kann auch noch die Einspritz- menge des Luft-Kraftstoff-Gemischs erfasst und für die Auswertung herangezogen werden.

In der elektronischen Schaltungsanordnung 7 können insbe- sondere eine Änderung der Resonanzfrequenz des Hochfre- quenz-Resonators 1, eine Änderung der reflektierten Span- nung nach Betrag und Phase, eine Änderung der übertrage- nen Spannung nach Betrag und Phase, die elektrische Lauf- zeit der Signale oder Einflüsse auf elektrische Rausch- signale ausgewertet werden.

Beim koaxialen Leitungsresonator 1 nach der Figur 1 ver- ursacht hier die Änderung der relativen Permittivität Er eine Änderung der Leitungskapazität C nach der Beziehung mit b als Durchmesser des Innenleiters 5 und a als Durch- messer des Außenleiters 4.

Hierdurch ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Hochfrequenzleitung des Hochfrequenz-Resonators 1.

Durch die Verwendung der Hochfrequenzleitung als kurzge- schlossener oder offener Resonator ergibt sich eine Ände- rung der Resonanzfrequenz fr, so dass für eine Hochfre- quenzleitung mit der Länge l folgendes gilt :