DE2431799B2 - CIRCUIT FOR PROCESSING IMPULSE-SHAPED MEASURING SIGNALS OF AN INDUCTIVE SENSOR THAT TAPS THE IGNITION CURRENT IN THE IGNITION SYSTEM OF A GASOLINE ENGINE - Google Patents
CIRCUIT FOR PROCESSING IMPULSE-SHAPED MEASURING SIGNALS OF AN INDUCTIVE SENSOR THAT TAPS THE IGNITION CURRENT IN THE IGNITION SYSTEM OF A GASOLINE ENGINEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein? Schaltung zur Aufbereitung impulsförmiger Meßsignale eines induktiven Gebers, der den Zündstrom in einer Zündanlage eines Ottomotors, insbesondere den Zündstrom im Zündkabel für den ersten Zylinder des Ottomotors, abgreift für ein Meß- und/oder Prüfgerät und mit welchem über eine abgeschirmte Leitung ein spannungsfester Transformator /ur Abtrennung von kapazitiv in den Geber eingekoppelten Spannungen gegen Masse sowie von Spannungsdurchschlägen verbunden ist, von dessen Ausgang abgegebenes Meßsignal einer Schaltstufe zugeführt ist. Eine derartige Schaltung ist bekannt (DT-OS 19 52 604).The invention relates to a? Circuit for processing pulse-shaped measurement signals from an inductive transmitter, which generates the ignition current in an ignition system of a Otto engine, in particular the ignition current in the ignition cable for the first cylinder of the Otto engine, taps for a Measuring and / or testing device and with which a voltage-proof transformer via a shielded cable / ur separation of capacitively coupled voltages in the encoder from ground as well as from Voltage breakdowns are connected, the output of the measuring signal of a switching stage is fed. Such a circuit is known (DT-OS 19 52 604).
Bei Meß- und Prüfgeräten für Ottomotore wird zur Kenntlichmachung des zeitlichen Zusammenhangs zwischen den elektrischen Signalen der Zündanlage und dem mechanischen Arbeitsablauf der Maschine der Zündstrom am Zündkabel abgegriffen. Hierzu wird vorzugsweise mittels einer Spule insbesondere das Zündkabel des ersten Zylinders zur Gewinnung von Meßimpulsen herangezogen.In the case of measuring and testing devices for gasoline engines, the temporal relationship is made clear between the electrical signals of the ignition system and the mechanical working sequence of the machine of the Ignition current tapped at the ignition cable. For this purpose, in particular the The ignition cable of the first cylinder is used to obtain measurement pulses.
Die Signale, welche von diesem Geber erzeugt werden, unterliegen verschiedenen unerwünschten Einflüssen, welche die eindeutige Auswertung der Meßsignale erschweren. Die häufigsten Störeinflüsse sind die folgenden:The signals generated by this encoder are subject to various undesirable Influences which make the unambiguous evaluation of the measurement signals difficult. The most common disturbances are the following:
a) Starke Amplitudenschwankungen der Gebersignale aufgrund sich ständig verändernder Parameter, welche für das Brennen des Zündfunkens und damit für den Verlauf des Zündstromes maßgebend sind;a) Strong amplitude fluctuations in the encoder signals due to constantly changing parameters, which are decisive for the burning of the ignition spark and thus for the course of the ignition current;
b) induktiv in den Geber eingekoppelte Störsignale aufgrund starker Streufelder um die Zündkabel herum. Diese Storsignale haben in der Regel kleinere Amplituden als die Meßsignale.b) Interference signals inductively coupled into the encoder due to strong stray fields around the ignition cable hereabouts. These interference signals usually have smaller amplitudes than the measurement signals.
c) kapazitiv in den Geber eingekoppelte Spannungen gegen Masse, welche sich aus den anderen nicht abgegriffenen Zündkabeln ergeben. Diese Signale können teilweise eine größere Amplitude als die Meßsignale erreichen.c) voltages against ground that are capacitively coupled into the encoder and that do not result from the others torn ignition cables result. These signals can sometimes have a larger amplitude than that Achieve measurement signals.
d) Spannungsdurchschläge vom Zündkabel in den Geber bei schadhafter Zündkabelisolierung. Hierbei werden dem Geber unzulässig hohe Spannungsamplituden zugeführt. d) Voltage breakdowns from the ignition cable into the encoder if the ignition cable insulation is damaged. Here unacceptably high voltage amplitudes are fed to the encoder.
Es sind Schaltungen zur Aufbereitung der Gebersignale bekanntgeworden, welche die eine oder andere der obengenannten Störungsursachen unwirksam machen können. Bei der eingangs genannten bekannten Schaltung wird ebenfalls über eine geschirmte Leitung der Geber mit einem spannungsfesten Transformator verbunden, so daß man davon ausgehen kann, daß kapazitive Einkopplungen sowie Spannungsdurchschläge abgetrennt werden. Es sind jedoch bei der bekannten Schaltung dem Spannungsfesten Transformator zwei Verstärker nachgeschaltet, ohne daß eine vorherige Gleichrichtung stattfindet. Um zu gewährleisten, daß das Ausgangssignal des Impulsformers dem Zündsignal der Zündkerze zugeordnet wird, ist ferner an die zweite Verstärkerstufe eine monostabile Zeilstufe angeschlossen, deren Impulsdauer länger ist als der Zündimpuls, so daß während dieser Impulsdauer noch ankommende weitere Impulse nicht berücksichtigt werden. Um das impulsförmige Meusignal einem bestimmten Zylinder zuordnen zu können, benötigt man daher bei der bekannten Meßvorrichtung einen verhältnismäßig großen Schaltungsaufwand.Circuits for processing the encoder signals have become known, which one or the other the above-mentioned causes of failure can render ineffective. In the case of the known at the beginning Switching is also carried out via a shielded cable between the encoder and a voltage-proof transformer connected, so that one can assume that capacitive coupling and voltage breakdowns be separated. However, in the known circuit there are two voltage-proof transformer Amplifier connected downstream without prior rectification. To ensure that the output signal of the pulse shaper is assigned to the ignition signal of the spark plug is also sent to the second A monostable Zeilstufe is connected to the amplifier stage, the pulse duration of which is longer than the ignition pulse, see above that further pulses arriving during this pulse duration are not taken into account. To that To be able to assign pulse-shaped measuring signals to a specific cylinder is therefore required for the known measuring device a relatively large amount of circuitry.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zur Aufbereitung impulsförmiger Meßsignale eines induktiven Gebers, der den Zündstrom in einer Zündanlage eines Ottomotors abgreift, zu zeigen, bei dem mit einem geringen Schaltungsaufwand die im vorstehenden aufgezählten Störungsursachen unwirksam gemacht werden können.The object of the invention is to provide a circuit for processing pulse-shaped measurement signals from an inductive Encoder, which picks up the ignition current in an ignition system of a gasoline engine, to show with the one With little circuit effort, the causes of malfunctions listed above are rendered ineffective can be.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vom Transformator abgegebene Meßsignal über einen Gleichrichter einem Eingang der als Schwellwertschalter ausgebildeten Schaltstufe zugeführt ist, an deren anderen Eingang ein gespeicherter sich anpassender Schaltschwellenwert gelegt ist, der einen bestimmten Prozentsatz der jeweiligen Amplitude des zeitlich vorhergehenden zu verwertenden Impulses des vom Transformator kommenden Meßsignals entspricht und durch Abzweigung aus dem vom TransformatorIn a circuit of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the measuring signal emitted by the transformer via a rectifier to an input as a threshold switch trained switching stage is supplied, at the other input of a stored adapting Switching threshold value is set, which is a certain percentage of the respective amplitude of the temporal corresponds to the previous pulse to be evaluated of the measuring signal coming from the transformer and by branching off from the transformer
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abgegebenen und gleichgerichteten Meßsignal gewonnen ist. output and rectified measurement signal is obtained.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2^ 03 223 wird bei der Messung der Kompression von Kolbenmaschinen der Wechselanteil der Batteriespannung bzw. des Anlasserstromes als Abbild der Kompressionsdrücke herangezogen. Hierbei wird die Ausgangsspannung eines Spiize-Spuzemeßgerätes mit Hilfe eines Spannungsteilers geteilt, wobei einer als Schwellwertschalter ausgebildeten Schaltstufe ein gleitender Schwellwert zugeführt wird, der jeweils einen bestimmten Prozent satz der gespeicherten maximalen Amplitude des Meßsignals darstellt. Während bei der bekannten Vorrichtung die Spitzenspannung gespeichert wird und der Schwellwert durch Herunterteilen der Spitzenspannung gewonnen wird, wird bei der Erfindung der herumergeieilte Spitzenspannungswert gespeichert und unmittelbar vom Speicher aus der Schaltstufe zugeführt.From the German Offenlegungsschrift 2 ^ 03 223, when measuring the compression of piston engines, the alternating portion of the battery voltage or the starter current is used as an image of the compression pressures . Here, the output voltage of a Spiize-Spuzemeßgerätes is divided with the help of a voltage divider, a sliding threshold value is fed to a switching stage designed as a threshold value switch, each representing a certain percentage of the stored maximum amplitude of the measurement signal . While in the known device the peak voltage is stored and the threshold value is obtained by dividing the peak voltage, in the invention the errant peak voltage value is stored and fed directly from the memory to the switching stage.
Ferner ist aus der deutschen Auslegeschnft 20 40 91 3 bekannt, das Gebersignal zur Auswertung in vier verschiedene Meßkanäle weiterzuleiten. Der vierte Mcßkanal dient /ur Erfassung der Anzahl der Nulldurchgänge in der Ausschwingphase des Gebersi gnals. Um irrtümliche Meldungen von Nulldurchgängen, «,eiche durch zu schwaches Oszillieren hervorgerufen werden können, auszuschalten, ist ein Komparator vorgesehen, der unter Verwendung einer Vorspannurg dem Zähler einen Schwellwert gibt, wobei dieser Anip'.itiidenschwellwcrt für alle, d. h. auch für unterschiedliche aufeinanderfolgende Gebersignalc gleichbleibt. Bei der Erfindung handelt es sich jedoch um eine gleitende Schaltwelle, welche in Abhängigkeit von dem vorhergehenden ausgewerteten Impuls des Meßsignah jeweils gewonnen wird.It is also known from the German Auslegeschnft 20 40 91 3 to forward the encoder signal for evaluation in four different measuring channels. The fourth measuring channel is used to record the number of zero crossings in the decay phase of the encoder signal. In order to eliminate erroneous reports of zero crossings, which can be caused by too weak oscillation, a comparator is provided which , using a preload, gives the counter a threshold value, this threshold threshold for all, ie also for different successive encoder signals remains the same. In the invention, however, it is a sliding switching shaft, which is obtained as a function of the previously evaluated pulse of the measurement signal.
In der älteren deutschen Offenlegungsschrift 23 43 7hl ist eine Schaltung zur Erz.eugung eines Tnggenmpulses zur Ansteuerung eines Zündzeupunkt- bzw. Verstcllwinkelmeßgerätes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorgeschlagen. Bei diesem älteren Vorschlag soll nur mit einem einadrigen, niehtabgeschinnien Verbindungskabcl gearbeitet werden.In the older German Offenlegungsschrift 23 43 7hl there is a circuit for generating an ore Tnggen pulse for the control of an ignition point or displacement angle measuring device, especially for motor vehicles, suggested. In this older proposal, only a single-core, niehtabgeschinnien should be used Connecting cables are worked.
Ferner soll die Abgreifklemme die Zündimpulse kapazitiv abnehmen. Am Ausgang der Impulslormerstufe ist außerdem eine monostabile Kippschaltung vorgesehen. Im Gegensatz, dazu ist bei der Erfindung /wischen dem Geber und dem spannungsfesten Transformator eine geschirmte Leitung vorgesehen. Darüber hinaus erfolgt die Abnahme der Zündimpulse induktiv. Eine Kippschaltung fehlt bei der Schalung gemäß der Erfindung.Furthermore, the alligator clip should capacitively pick up the ignition pulses. At the output of the pulse generator a monostable multivibrator is also provided. In contrast, in the invention / a shielded cable is provided between the encoder and the voltage-proof transformer. In addition, the ignition pulses are picked up inductively. A toggle switch is missing in the formwork according to the invention.
Um den aus dem vom Transformator abgegebenen und gleichgerichteten Meßsignal gewonnenen Schaltschwellenwert zu speichern, kann in Ausgestaltung der Erfindung ein Speicherkreis vorgesehen sein, dessen Zeitkonstante so eingestellt ist, daß der Speicherwert /war den vom Motor hergegebenen Amplitudenschwankungen des Zündstromes folgt, jedoch während der Zeit /wischen zwei auszuwertenden Impulsen des Meßsignals im wesentlichen sein Potential beibehält.In order to store the switching threshold value obtained from the rectified measuring signal emitted by the transformer, a storage circuit can be provided in an embodiment of the invention, the time constant of which is set so that the storage value / was follows the amplitude fluctuations of the ignition current produced by the motor, but during the time / between two pulses of the measurement signal to be evaluated essentially maintains its potential.
Das vom Transformator abgegebene und gleichgerichtete Signal sowie der gespeicherte Schaltschw eilen wert können parallel an die Eingänge der als Schwellwertschalter ausgebildeten Schaltstufe gelegt werden. Der Schwellwertschalter gibt nur bei auftretenden Impulsen des Meßsignals. welche verwertet werden sollen, ,Spannungsänderungen ab.The one delivered by the transformer and rectified The signal and the stored switching threshold value can be sent in parallel to the inputs of the als Threshold switch trained switching stage are placed. The threshold switch only gives when it occurs Pulses of the measurement signal. which are to be recycled, changes in voltage.
Zur Abzweigung des Schaltschwellenwertes aus den ... »»rtupripnden Impulsen des Meßsignals kann er.To branch off the switching threshold value from the ... »» rtupripping pulses of the measuring signal, he can.
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Spannungsteiler vorgesehen sein, der ein Teilerverhältnis von 3 :1 aufweist und der zwischen dem Gleichrichterausgang und dem Eingang des Speicherkreises geschaltet ist.Voltage divider may be provided, which has a divider ratio of 3: 1 and the between the Rectifier output and the input of the storage circuit is switched.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß man sowohl starke Amplitudenschwankungen in den Gebersignalen als auch Störspannungen, welche größere Amplituden als die Meßsignale aufweisen, sowie induktiv eingekoppelte Störsignale mn geringerer Amplitude als die Meßsignale mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln unwirksam machen kann. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, daß der Schaltschwellenwert des Schallkreises sich automatisch dem Meösignalwert, insbesondere den zu verwertenden Impulsen des Meßsignals, anpaßt. The advantages of the invention can be seen in the fact that both strong amplitude fluctuations in the encoder signals and interference voltages which have greater amplitudes than the measurement signals, as well as inductively coupled interference signals with a lower amplitude than the measurement signals, can be made ineffective with simple circuitry. This is achieved in particular in that the switching threshold value of the sound circuit automatically adapts to the measurement signal value, in particular to the pulses of the measurement signal to be used.
In der Fig. ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und es soll anhand dieses Ausfuhrungsbeispieles die Erfindung noch näher erläu ten werden. Die in der Figur dargestellte Auswertschal lung ist über einen Geber 1, der aus einem Feiritkcrn und einer Spule besteht, induktiv an ein Zündkabel 9. beispielsweise an das Zündkabel für den ersten Zylinder eines Ottomotors, angeschlossen. Der Geber 1 ist über eine geschirmte zweiadrige Leitung 8 mit einem Transformator verbunden. Dieser Transformator ist dem Innenwiderstand des Gebers angepaßt. An den Ausgang des Transformators 2 schließt sich ein Gleichrichter 3 an Der Glcichrichterausgang ist nut einem Eingang eines Schwellwertschalters 5. der als Schmitt Trigger ausgebildet sein kann, verbunden. Ferner ist der Ausgang Ober einen SpannungV.eiler 4 mit dem Eingang eines Speicherkrcises 6 verbunden. Der Ausgang des Spcicherkreises 6 liegt am anderen Eingang des Schwellwertschalter 5. Außerdem ist der Ausgang des Speicherkreises 6 über einen Widerstand 7 an Masse gelegt, um eine gezielte Speiehcr/eitkonstante einstellen zu können.In the Fig. A preferred embodiment of the invention is shown and the invention will be explained in more detail using this exemplary embodiment. The evaluation circuit shown in the figure is inductively connected to an ignition cable 9, for example to the ignition cable for the first cylinder of a gasoline engine, via a transmitter 1, which consists of a Feiritkcrn and a coil. The encoder 1 is connected to a transformer via a shielded two-wire line 8. This transformer is adapted to the internal resistance of the encoder. A rectifier 3 is connected to the output of the transformer 2. The rectifier output is connected to one input of a threshold switch 5, which can be designed as a Schmitt trigger. Furthermore, the output is connected to the input of a storage circuit 6 via a voltage divider 4. The output of the storage circuit 6 is at the other input of the threshold switch 5. In addition, the output of the storage circuit 6 is connected to ground via a resistor 7 in order to be able to set a specific storage constant.
Die Kurvendarstellung Λ zeigt das in den Transformator 2 gelangende Eingangssignal beispielsweise bei einem Vierzylinder-Ottomotor und die Kurvendarstellung R zeigt den Signalverlauf an den Ausgangsklemmen 10 und 11 der Aufbcrcttungsschaltung.The curve representation Λ shows the input signal arriving in the transformer 2, for example in the case of a four-cylinder gasoline engine, and the curve representation R shows the signal profile at the output terminals 10 and 11 of the output circuit.
Die Funktion der dargestellten Schaltung ist die folgende:The function of the circuit shown is that the following:
Das vom Geber 1 abgegriffene Signal wird zunächst von kapazitiven Störeinflüssen und von Störeinflüssen, welche aus Spannungsdurchschlägen herrühren, befreit. Dies erfolgt mittels der spannungsfestei. Potentialtrennung zwischen dem den Geber 1 enthaltenden Meßkrcis und Masse durch den dem Innenwiderstand des Gebers 1 angepaßten Transformator 2. der über die geschirmte zweiadrige Leitung 8 mit dem Geber 1 verbunden ist. Das transformierte Signal wird dann vom Gleichrichter 3, beispielsweise einer Diode, gleichgerichtet und an den Spannungsteiler 4 sowie an den einen Eingang des Schwellwertschalters 1S gelegt. Vom Spannungsteiler 4. der bevorzugt ein Verhältnis von 3 : 1 aufweist, gelangt das Signal in den Speicherkreis 6, in welchem der Spitzenwert des heruntcrgeteilten Signales abgespeichert wird. Der vom Spannungsteiler festgelegte Teil des AmpliUidenspitzcnwertes des verwerteten Impulses des MeUsignalcs wird somit gespeichert und dient dem Schwellwertschalter 5 als Schaltwelle. Die /eitkonstan te des Speiihcrkreises b ist so gewählt, daß der Speichcrwert den vom Motor her gegebenen Amplit'idenschwankungen des Ziindstromes folgen kann, ohne dabei in der Zeit zwischen zwei auszuwertenden Impulsen des Meßsignales nennenswert an Potential zuThe signal picked up by the encoder 1 is first freed from capacitive interference and from interference that result from voltage breakdowns. This is done by means of the tension-proofing. Potential separation between the measuring circuit containing the encoder 1 and ground by the transformer 2, which is matched to the internal resistance of the encoder 1 and which is connected to the encoder 1 via the shielded two-wire line 8. The transformed signal is then from the rectifier 3, such as a diode rectified and set S 1 to the voltage divider 4 as well as to one input of the threshold switch. From the voltage divider 4, which preferably has a ratio of 3: 1, the signal arrives in the storage circuit 6, in which the peak value of the down-divided signal is stored. The part of the peak amplitude value of the processed pulse of the measurement signal determined by the voltage divider is thus stored and is used by the threshold value switch 5 as a switching shaft. The constant of the storage circuit b is chosen so that the stored value can follow the amplitude fluctuations of the ignition current given by the motor without increasing any appreciable potential in the time between two pulses of the measurement signal to be evaluated
verlieren. Die dem Schwellwertschalter 5 vorgegebene Schaltwelle ist somit bei allen Amplitudenwerten des MeDsignales ein bestimmter Prozentsatz der jeweiligen Meßsignal-Amplituden.lose. The switching wave specified for the threshold value switch 5 is thus for all amplitude values of the MeDsignales a certain percentage of the respective measuring signal amplitudes.
Da die Amplituden der induktiv eingekoppelten Störsignale in aller Regel nur einen geringen Prozentsatz des Wertes der Amplituden der Impulse des Meßsignales, welche ausgewertet werden sollen, haben, liegen die Amplituden der induktiv eingekoppelten Störsignale unter dem jeweiligen Schwellwert der Schaltstufe bzw. des Schwellwertschalters. Der Schwellwertschalter 5 gibt somit nur bei Auftreten eines zu verwertenden Impulses des Meßsignales eine Spannungsänderung ab, welche beispielsweise die bei B gezeigte Kurvenform aufweisen.Since the amplitudes of the inductively coupled interference signals usually only have a small percentage of the value of the amplitudes of the pulses of the measurement signal that are to be evaluated, the amplitudes of the inductively coupled interference signals are below the respective threshold value of the switching stage or threshold switch. The threshold value switch 5 therefore only emits a voltage change when a pulse of the measurement signal to be used occurs, which, for example, has the curve shape shown at B.
Der Schwellwertschalter 5 erkennt somit immer nurThe threshold switch 5 thus only ever recognizes
dann auf ein Signal, wenn das an seinem Eingangthen on a signal if that is at its input
liegende Signal größer ist als der aus dem zeitlich s vorhergehenden Meßsignalimpulses stammende Speicherwert, welcher den Schwellwert vorgibt. Da?lying signal is greater than that originating from the temporally s preceding measurement signal pulse Storage value that specifies the threshold value. There?
bedeutet, daß der Schwellwertschalter 5 mit einem sich dem jeweiligen Signalwert automatisch anpassendermeans that the threshold switch 5 with a automatically adapting to the respective signal value
Schwellwert arbeitet.
ίο Um eine Anpassung des Speicherwertes auch ar niedrige Signalpcgel zu ermöglichen, kann man mit den
Widerstand 7 eine gezielte Speicherzeitkonstanu einstellen.Threshold works.
ίο In order to enable the storage value to be adjusted even with low signal levels, a specific storage time constant can be set with the resistor 7.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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