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Die Erfindung betrifft eine Prüfschaltung
für eine
Zündspule
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Prüfen einer
solchen Zündspule
mit dieser Prüfschaltung.
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Zündspulen
für Verbrennungsmotoren
werden vor dem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug, z.B.
einen Personenwagen, im in den Verbrennungsmotor eingebauten Zustand
geprüft.
Der Prüfvorgang
ist dabei automatisiert und soll nach Möglichkeit ohne menschlichen
Eingriff ablaufen. Darüber
hinaus ist aufgrund der stetig steigenden Taktzeiten bei der Fertigung
von Fahrzeugen eine entsprechend schnelle Prüfung erforderlich.
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Zündspulen
weisen in an sich bekannter Weise eine Primär- und eine Sekundärinduktivität auf. Der
Zündvorgang
wird mittels eines in Reihe mit der Primärinduktivität angeordneten Schaltelementes,
z.B. einem Transistor, ausgelöst.
Zum Prüfen
der Zündspule
wird der Spannungsverlauf über
der Primärinduktivität untersucht.
Dabei sind in der Vergangenheit unterschiedliche Ansätze verfolgt
worden. Ein direkter Abgriff der Spannung über der Primärinduktivität war bisher über einen
Eingang der Zündspule
und einen speziellen Messkontakt möglich. War dieser Messkontakt
nicht vorhanden, hat man sich den Messkontakt bei diskret aufgebauten
oder nicht gekapselten Zündspulen
leicht selbst schaffen können,
indem z.B. eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Primärinduktivität und Schaltelement kontaktiert
wurde. Heute ist weder der Messkontakt vorhanden noch die Schaltung
der Zündspule
für einen
entsprechenden Messabgriff zugänglich,
so dass eine direkte Messung an der Primärinduktivität nicht mehr möglich ist.
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Um dennoch den Spannungsverlauf an
der Primärinduktivität beobachten
zu können,
hat man Messsensoren verwendet, die zur Erfassung des elektromagnetischen
Feldes der Primärinduktivität geeignet
waren. Diese Messsensoren mussten in ausreichender Nähe zur Primärinduktivität angeordnet
werden. Dies ist wegen der komplexen Positioniervorgänge zeit-
und kostenaufwändig.
Wegen der Bauweise der Verbrennungsmotoren und der Anordnung von
weiteren Komponenten, wie etwa Ansaugkrümmern, ist vielfach ein Positionieren
der Messsensoren in einer für
die Messung ausreichenden Nähe
zur Primärinduktivität überhaupt
nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Prüfschaltung
zum Prüfen
der Zündspule
bei Vermeidung der oben genannten Nachteile sowie ein Verfahren
zum Prüfen
der Zündspule
mittels der Prüfschaltung
anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Prüfschaltung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Prüfschaltung
zeichnet sich durch ein zwischen einem Versorgungsspannungsabgriff
und einem ersten Eingangskontakt der zu prüfenden Zündspule angeordnetes Steuerelement
mit einem Steuerkontakt, einen mit einem zweiten Eingangskontakt
der Zündspule
verbundenen Masseabgriff, einem mit einem Schaltkontakt der Zündspule
verbundenen Referenzspannungsabgriff und eine zwischen erstem und
zweiten Eingangskontakt angeordnete Messanordnung aus.
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Nachdem eine externe Messung der
Spannungsverlaufs über
der Primärinduktivität nur während der
kurzen Dauer, während
derer das Schaltelement durchgeschaltet ist möglich ist, geht die Erfindung
von der Erkenntnis aus, dass sich für Testzwecke gleiche Verhältnisse
herstellen lassen, wenn das Schaltelement permanent durchgeschaltet
ist und des Zünden
mittels eines weiteren, externen Schaltelementes – dem Steuerelement – ausgelöst wird.
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Der Vorteil der Erfindung besteht
darin, dass durch die Verbindbarkeit des Schaltelementes der Zündspule
mit einer Referenzspannung ein dauerhaftes Durchschalten des Schaltelementes
bewirkbar ist. Das Schaltelement tritt damit für die beabsichtigte Messung
nicht in Erscheinung. Die Spannung über der Primärinduktivität kann an
den beiden Eingangskontakten der Zündspule abgegriffen werden und
zwar während
der gesamten Zeit, während
derer das Schaltelement unter Beaufschlagung durch die Referenzspannung
durchgeschaltet bleibt. Damit ist die Beobachtbarkeit der elektrischen
Verhältnisse
an der Primärinduktivität gewährleistet.
Das Prüfen
der Zündspule
erfolgt dann mittels der parallel zur Primärinduktivität angeschlossenen Messanordnung. Nachdem
zum Auslösen
des Zündvorgangs
das Schaltelement der Zündspule
nicht mehr verwendet werden kann, da dieses zumindest während des
gesamten Testvorgangs durchgeschaltet sein muss, ist als zusätzliches
Schaltelement das Steuerelement vorgesehen, das die gleiche Funktion
wie zuvor das Schaltelement übernimmt
und den Zündimpuls
auslöst.
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Dadurch, dass das Steuerelement zwischen der
Versorgungsspannung und der Zündspule
angeordnet ist und nach Auslösen
des Zündvorgangs
damit die elektrisch leitende Verbindung zur Versorgungsspannung
und damit zum Bordnetz des Fahrzeugs unterbricht, wird die Qualität der Messung selbst
verbessert, denn zuvor unvermeidbare störende Einflüsse aus dem Bordnetz werden
durch das Steuerelement quasi "weggeschaltet".
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Schließlich wird durch die Prüfschaltung auch
das in die Zündspule
integrierte Schaltelement geschützt,
denn es wird während
der Messung nur mit einer definierten Referenzspannung beaufschlagt.
Diese kann z.B. vom Hersteller der Zündspule vorgegeben werden.
Damit ist sicher gestellt, dass eine Beschädigung des Schaltelementes
durch den Test ausgeschlossen ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wenn die Messanordnung einen Spannungsteiler
mit einem ersten und zweiten Widerstand und eine Messvorrichtung
umfasst, die parallel zu einem der Widerstände des Spannungsteilers angeordnet
ist, lässt
sich eine definierte Reduktion der an der Messvorrichtung anliegenden
Spannung erreichen. Die Messvorrichtung wird damit vor Beschädigungen
geschützt
oder es wird ein Spannungsbereich ausgewählt, in dem die Messvorrichtung
optimal einsetzbar ist.
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Vorteilhaft ist parallel zum Spannungsteiler eine
Diode zur Spannungsbegrenzung vorgesehen. Damit wird ein weiterer
Schutz der Messvorrichtung, etwa im Hinblick auf kurzzeitige Spannungsspitzen, erreicht.
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Wenn das Steuerelement und/oder das Schaltelement
durch einen Transistor realisiert sind, liegen der Prüfschaltung
einfache elektronische Bauelemente mit ausreichend bekannter Charakteristik zugrunde.
Zudem sind Transistoren wenig störanfällig da
sie keinerlei mechanischem Verschleiß unterworten sind.
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Bezüglich des Verfahrens wird die
genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 5. Dabei ist vorgesehen, dass der Versorgungsspannungsabgriff
mit einer Versorgungsspannung und der Masseabgriff mit Massepotential
verbunden werden. Weiter wird der Referenzspannungsabgriff mit einer
Referenzspannung verbunden und damit ein Durchschalten des Schaltelementes
der Zündspule
bewirkt. Zum Auslösen
des Zündimpulses
wird der Steuerkontakt mit einem Steuersignal beaufschlagt. Dadurch
wird ein Durchschalten des Steuerelementes in Abhängigkeit
vom Verlauf des Steuersignals bewirkt, so dass die Versorgungsspannung über der
Primärinduktivität der Zündspule
anliegt. Zum Prüfen
der Zündspule
wird der Verlauf der Spannung über
der Primärinduktivität mittels
der Messanordnung der Prüfschaltung überwacht.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Einander
entsprechende Gegenstände
oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Darin zeigen:
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1 eine
bekannte, heute nicht mehr oder nur noch selten verwendete Zündspule
und
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2 eine
gebräuchliche,
an eine Prüfschaltung
angeschlossene Zündspule.
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1 zeigt
eine Zündspule 1 mit
einer Primärinduktivität 2,
einer damit elektromagnetisch gekoppelten Sekundärinduktivität 3 und einem Schaltelement 4 in
Form eines Transistors.
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Die Zündspule 1 umfasst
einen ersten und zweiten Eingangskontakt 5, 6,
einen ersten und zweiten Ausgangskontakt 7, 8 sowie
einen Schaltkontakt 9. Die Primärinduktivität 2 und das Schaltelement 4 sind
dabei in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Eingangskontakt 5, 6 derart
angeordnet, dass die Primärinduktivität 2 dem
ersten Eingangskontakt 5 und das Schaltelement 4 dem
zweiten Eingangskontakt 6 zugewandt ist.
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Die Sekundärinduktivität 3 ist zwischen dem ersten
und zweiten Ausgangskontakt 7, 8 angeordnet. Der
Schaltkontakt 9 ist zum Ansteuern des Schaltelementes 4 vorgesehen.
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Wird die Zündspule 1 an ihrem
ersten Eingangskontakt 5 mit einer Versorgungsspannung
und an ihrem zweiten Eingangskontakt 6 mit Masse verbunden,
so liegt die angelegte Versorgungsspannung immer dann über der
Primärinduktivität 2 an, wenn
das Schaltelement 4 durchgeschaltet ist. Das Schaltelement 4 ist
durchgeschaltet, wenn es über den
Schaftkontakt 9 entsprechend angesteuert wird. Verschwindet
das Potential am Schaltkontakt 9, bricht der Stromfluss
durch die Primärinduktivität 2 zusammen,
so dass sich das Magnetfeld der Primarinduktivität 2 nach an sich bekannten
Verhältnissen abrupt ändert und
damit ein Stromfluss in der Sekundärinduktivität 3 induziert wird.
Die kurzzeitige Hochspannung an der Sekundärinduktivität 3 ist so hoch, dass
mittels einer angeschlossenen, nicht dargestellten Zündkerze
ein Zündfunke
erzeugt wird. Das Signal am Schaltkontakt 9 liefert also
den Zündimpuls.
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Zur Prüfung der Zündspule 1 auf korrekte Funktion
ist an der dem ersten Eingangskontakt 5 abgewandten Seite
der Primärinduktivität 2 ein
Messkontakt 10 vorgesehen oder es ist ein solcher Messkontakt 10 geschaffen
worden. Bei einer Messung zwischen dem zweiten Eingangskontakt 6 und
dem Messkontakt 10 konnte z.B. der Verlauf der Spannung
an der Primärinduktivität 2 über der
Zeit untersucht und dabei auf die Funktionstüchtigkeit der Zündspule 1 geschlossen
werden.
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Heutige Zündspulen weisen aus Rationalisierungs-
und Kostengründen
keinen Messkontakt 10 mehr auf. Zudem sind sie gekapselt
ausgeführt, so
dass auch kein solcher Messkontakt 10 mehr geschaffen werden
kann.
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Die Messung des Verlaufs der Spannung
an der Primärinduktivität 2 ist
jedoch mit der erfindungsgemäßen Prüfschaltung
möglich.
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2 zeigt
die Zündspule 1 aus 1 ohne den Messkontakt 10.
Die in 2 dargestellte
Zündspule 1 entspricht
also den heute marktüblichen Zündspulen.
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Die Zündspule 1 ist an die
Prüfschaltung
angeschlossen. Diese umfasst ein zwischen einem Versorgungsspannungsabgriff 11 und
dem ersten Eingangskontakt 5 der Zündspule 1 angeordnetes
Steuerelement 12 mit einem Steuerkontakt 13. Über den Versorgungsspannungsabgriff 11 ist
die Prüfschaltung
an eine Versorgungsspannung 14, z.B. 12V, angeschlossen.
Weiter weist die Prüfschaltung
einen mit dem zweiten Eingangskontakt 6 verbundenen Masseabgriff 15 auf. Über den
Masseabgriff 15 ist die Prüfschaltung an Massepotential 16 angeschlossen. Des
Weiteren weist die Prüfschaltung
einen mit dem Schaltkontakt 9 verbundenen Referenzspannungsabgriff 17 auf. Über den
Referenzspannungsabgriff 17 ist die Prüfschaltung an eine Referenzspannung 18 angeschlossen.
Ein bevorzugter Wert der Referenzspannung 18 beträgt z.B.
5V, weil damit sichergestellt ist, dass auch bei dauerhafter Ansteuerung des
Schaltelementes 4 dieses nicht beschädigt wird. Schließlich weist
die Prüfschaltung
eine zwischen erstem und zweitem Eingangskontakt 5, 6 angeordnete
Messanordnung 19 auf. Diese umfasst einen Spannungsteiler 20 mit
einem ersten und einem zweiten Widerstand 21, 22 sowie
eine parallel zum zweiten Widerstand 22 angeordnete Messvorrichtung 23.
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Die anliegende Referenzspannung 18 bewirkt,
dass das Schaltelement 4 permanent durchgeschaltet ist,
so dass die elektrischen Verhältnisse
an der Primärinduktivität einer
Messung zugänglich sind.
Wenn auch das Steuerelement 12 durchgeschaltet ist, liegt
die angelegte Versorgungsspannung 14 über der Primärinduktivität 2 an.
Das Steuerelement 12 wird am Steuerkontakt 13 mit
einem alternierenden, vorzugsweise periodisch alternierenden Steuersignal 24 beaufschlagt.
Als Signalform für das
Steuersignal 24 hat sich z.B. ein Rechtecksignal mit einer
Frequenz von 54 Hz als vorteilhaft herausgestellt. Das Steuersignal 24 wird
von einem nicht dargestellten Frequenzgenerator erzeugt, so dass z.B.
die Signalform und/oder die Frequenz der Steuersignals 24 entsprechend
der jeweiligen Vorgaben und Bedürfnisse
variierbar sind. Wenn das Potential am Steuerkontakt 13 verschwindet,
bricht der Stromfluss durch die Primärinduktivität 2 zusammen, so dass
sich das Magnetfeld der Primarinduktivität 2 nach an sich bekannten
Verhältnissen
abrupt ändert und
damit eine Hochspannung in der Sekundärinduktivität 3 induziert wird,
die so hoch ist, dass sie geeignet ist, einen Zündfunken mittels einer an die
Sekundärinduktivität 3 angeschlossenen,
nicht dargestellten Zündkerze
zu erzeugen.
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Damit lässt sich die Erfindung kurz
wie folgt darstellen:
Es wird eine Prüfschaltung zum Prüfen einer
Zündspule 1 und
ein Verfahren zum Prüfen
einer Zündspule 1 mit
dieser Prüfschaltung
angegeben. Dabei wird ein Messpunkt, der bei früher gebräuchlichen Zündspulen 1 durch einen
separaten Messkontakt 10 zugänglich war, der aber bei heute
marktüblichen
Zündspulen 1 für eine direkte
Messung weder räumlich aufgrund
der gekapselten Ausführung
der Zündspule 1 noch
elektrisch aufgrund eines zwischengeschalteten Schaltelementes 4 zugänglich ist,
dadurch zugänglich
gemacht, dass das Schaltelement 4 durch eine Beaufschlagung
mit einer Referenzspannung 18 permanent durchgeschaltet
ist und damit zwischen dem Messpunkt und einem zugänglichen
Eingangskontakt 6 der Zündspule 1 jede
signifikante Potentialdifferenz verschwindet. Anstelle des damit
deaktivierten Schaltelementes 4 wird der Zündspule 1 ein
die Funktion des Schaltelementes 4 übernehmendes Steuerelement 12 vorgeschaltet,
das unter Beaufschlagung durch ein Steuersignal 24 den
Zündimpuls auslöst. Durch
die Prüfschaltung
wird also einerseits ein "störendes"
internes Schaltelement 4 deaktiviert und andererseits die
Funktionalität
des deaktivierten Schaltelementes durch ein zur Prüfschaltung
gehöriges
Steuerelement 12 übernommen.
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- 1
- Zündspule
- 2
- Primärinduktivität
- 3
- Sekundärinduktivität
- 4
- Schaltelement
- 5
- erster
Eingangskontakt
- 6
- zweiter
Eingangskontakt
- 7
- erster
Ausgangskontakt
- 8
- zweiter
Ausgangskontakt
- 9
- Schaltkontakt
- 10
- Messkontakt
- 11
- Versorgungsspannungsabgriff
- 12
- Steuerelement
- 13
- Steuerkontakt
- 14
- Versorgungsspannung
- 15
- Masseabgriff
- 16
- Massepotential
- 17
- Referenzspannungsabgriff
- 18
- Referenzspannung
- 19
- Messanordnung
- 20
- Spannungsteiler
- 21
- erster
Widerstand
- 22
- zweiter
Widerstand
- 23
- Messvorrichtung
- 24
- Steuersignal
- 25
- Diode