DE1928679C3

DE1928679C3 - Elektrische Schaltungsanordnung zur Prüfung der Zündanlage von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1928679C3
Application number: DE1928679A
Authority: DE
Inventors: Albert Xavier Katonah Westchester County N.Y. Widmer (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1978-09-14
Also published as: ES367010A1; SE345302B; DE1928679B2; DE1928679A1; NL6907230A; GB1203208A; FR2010224A1; CH495506A; BE734216A; US3551800A; JPS4815532B1

Description

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündfunkenende-Detektor (38) an ein erstes Wicklungsende der mit ihrem zweiten Wicklungsende sowohl am Zündverteiler (22) als auch an einer zweiten Anzeigeleitung liegenden Sekundärseite (36) des Transformators (34/36) angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungszeit-Detektor (44) eine Schwellenwertschaltung (46) zum Vergleich der Unterbrecherkontaktspannung mit vorgegebener Schwellenspannung enthält, wobei ein erster Vergleicherausgang (54) ein Signal auf einen zuv vorgegebenen Signalverzögerung mittels Zählwerk eingerichteten Zeitgeber (56) bei Oberschreiten der Schwellenspannung zu seiner Rücksetzung mit der Signalvorderflanke und zum Zählwerkanlauf mit der Signalhinterflanke überträgt, daß der Ausgang (58) des Zeitgebers (56) an einen ersten Eingang eines UND-Gliedes (50) angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang am zweiten Vergleicherausgang (52) liegt, auf den beim Unterschreiten der oder bei Gleichheit mit der vorgegebenen Schwellenspannupg ein Signal auftritt, und daß der Ausgang (60) des UND-Gliedes (50) über ein Differenzierglied (62) mit nachgeschaltetem Gleichrichterglied (64) ein der HinterHanke des Ausgangssignals des UND-Gliedes (50) entsprechendes Signal auf der zweiten Anzeigeleitung bereitstellt.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündfunkenende-Detektor (38, F i g. 6) an seinem Eingang eine ein Filter (116) aufweisende Diodenbegrenzerschaltung (112, 116, 118) als Strommesser enthält, die symmetrisch an einen Gegentakt-Transistorverstärker (124, 128) als Nulldurchgangsfühler angeschlossen ist, wobei der Ausgang eines (124) der beiden Verstärkertransistoren mit der dritten Anzeigeleitung (130) verbunden ist.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssteuerschaltung (30, Fig.4) eine an ihrem Setzeingang vom Öffnungszeit-Detektor (44) und an ihrem Rücksetzeingang von der ersten Zündkerze einer zu prüfenden Brennkraftmaschine gesteuerte Zylinderzählschaltung (76) enthält, deren Ausgang sowohl an einem ersten Eingang eines UND-Gliedes (78) als auch an den Setzeingang eines als Zylinder-Zündwähler (80) dienenden, wahlweise einstellbaren Zähler angeschlossen ist, dessen Rücksetzeingang ebenfalls von der ersten Zündkerze gesteuert ist, daß der Ausgang des UND-Gliedes (78) mit dem Steuereingang einer Sperrschaltung (72) verbunden ist, so daß die Weiterleitung eines an ihrem Signaleingang angelegten Impulssteuersignals unter Wirkung dieser Sperrschaltung (72) verhindert werden kann, und daß der Signaleingang an ein regelbares Verzögerungsglied (68) angeschlossen ist, das durch eine Schnittstelle von einem Rechner, durch manuelle Einstellung eines Steuerzählers und/oder vom Öffnungzeit-Detektor (44) unter Synchronisation mit dem Systemtaktgeber (65) steuerbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündspule (16) der zu prüfenden Brennkraftmaschine über eine vierte Anzeigeleitung mit dem Datenspeicher (67) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Bisher werden Brennkraftmaschinen zur Prüfung während eines Probelaufs zusammen mit ihrer eigenen

elektrischen Anlage in Betrieb gesetzt. Die Prüfanordnung umfaßt vor allem einen Kathodenstrahloszillographen, mit dessen Hilfe der Ablauf der Zündvorgänge beobachtet werden kann. Die Beurteilung der beobachteten Vorgänge und die daraus zu ziehenden Schlüsse zur Vornahme von Eirstellungsänderungen oder gar von Reparaturen sind dann dem Prüfenden mehr oder weniger selbst überlassen.

Prüfanlagen dieser Art sind folgenden druckschriftlichen Veröffentlichungen zu entnehmen: »Electronics World«, Band 74,1967, Heft 5, Seiten 48 bis 52 und 90; »Electronics« 1966, Mai Seiten 70 bis 74 und US-PS 31 86 218. Mittels Analogverfahren werden hierbei für Diagnosezwecke die Zeitermittlungen durchgeführt, wobei speicherbare Daten auch mittels Analog-Digitalumsetzung bereitgestellt werden können. Die Möglichkeit zur Verwendung eines Rechners für eine Zündanlagen-Diagnostikeinrichtung wird außerdem ins Auge gefaßt

Derartige Prüfmethoden sind besonders aus zwei Gründen nicht genügend zuverlässig. Erstens ist der auf dem Bildschirm abgebildete Funktionsablauf von sehr vielen möglichen Fehlerquellen abhängig, so daß die Abbildung schwer lesbar und in der Praxis nur durch einen Spezialisten zu deuten ist. Zweitens birgt der Umstand, daß die Auswertung und Beurteilung der Bildschirm-Darstellung letztlich doch im wesentlichen durch einen Menschen zu erfolgen hat, eine weitere Unsicherheit in sich. Auch die US-PS 33 64 418 zeigt ein Analogverfahren zur Zeitermittlung, um Zündpunkt- jo Einstellungswerte zu erhalten.

Die hier vorgeschlagene Erfindung ist zur Vermeidung oben aufgeführter Nachteile auf die Auswertung der bei Brennkraftmaschinen gewonnenen Prüfresultate mittels elektronischer Datenverarbeitung ausgerichtet. Ji

Diese Aufgabe wird gelöst, wie es im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Zur weitgehenden Ausschaltung einer unnötig hohen Anzahl möglicher Fehlerquellen bedient sich die Erfindung also eines besonderen Impulsgenerators zur Erzeugung der elektrischen Zündspannung in Form von Standard-Zündimpulsen für die Zündkerzen einer zu prüfenden Brennkraftmaschine. Weitere Maßnahmen sind zur Ermittlung des genauen Zeitpunktes des öffnens der Unterbrecherkontakte in der Zündanlage und zur Ermittlung des genauen Zeitpunktes des Endes einer Funkentladung an einer Zündkerze vorgesehen.

Anstatt also auf ein Oszillogramm der Zündvorgänge angewiesen zu sein, läßt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine EDV-Auswertung als 5u Diagnosegrundlage bereitstellen. Dadurch, daß anstelle der eigenen Zündanlage zur Ermittlung der für die EDV-Auswertung erforderlichen Daten über die zu prüfende Brennkraftmaschine der besondere Impulsgenerator eingesetzt wird, lassen sich Fehlerquellen, die in der Bordanlage zu suchen sind und nicht im Motor, von vorneherein ausschalten oder auch fixieren.

Schließlich ist es dank der Erfindung, insbesondere dieses besonderen Impulsgenerators, möglich, ohne großen Aufwand den Masserückstrom der Sekundär- w wicklung in der Zündspule einer Brennkraftmaschine zu erfassen, was normalerweise praktisch unmöglich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines 1,, Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine graphische Darstellung des Spannungsverlaufs im Primärkreis der Zündspule,

Fig.2 eine graphische Darstellung des Spannungsverlaufs im Sekundärkreis der Zündspule,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als Blockschaltbild,

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Impulssteuerschaltung in F i g. 3,

F i g. 5 ein Schaltbild des Impulstreibers in F i g. 3,

F i g. 6 ein Schaltbild des in F i g. 3 enthaltenen Zündfunkenendedetektors und

Fig.7 eine Spannungskurve zur Erläuterung der Arbeitsweise des in F i g. 6 gezeigten Zündfunkenendedetektors.

In der in F i g. 1 wiedergegebenen Kurve der Spannung im Primärkreis einer Zündspule erscheint die Spannungsänderung über den Unterbrecherkontakten, und in der in F i g. 2 gezeigten Kurve der Spannung im Sekundärkreis der Zündspule erscheint die Spannungsänderung über der Zündkerze. Da eine einwandfrei arbeitende Zündanlage eine charakteristische Spannungskurve abgibt, ist aus einer Abweichung von dieser Kurve eine bestimmte Störung zu erkennen. In den F i g. 1 und 2 sind die normalen Kurven gezeigt, die von einer richtig arbeitenden Zündanlage erzeugt werden.

Die Spannungskurven können allgemein in drei Abschnitte unterteilt werden: die Funken- oder Zündzone, die Niederfrequenzzone und die Ruhezone. Diese drei Zonen sind in den F i g. 1 und 2 gekennzeichnet. Die Zündzone beginnt, sobald sich die Unterbrecherkontakte öffnen. Die starke negative Spannungsspitze (die Zündspannung), in der Kurve der F i g. 2 am Anfang der Zündzone, stellt den Spannungsanstieg zu den Zündkerzen im Sekundärkreis dar. Wenn die Spannung die zur Zündung nötige Höhe erreicht hat, springt ein Zündfunke an der Zündkerze über. Die wesentlich niedrigere Spannung, bei welcher der Funke weiterbesteht, wird durch die Linie der Funkenspannung oder Zündlinie dargestellt. Die Zündspannung liegt allgemein in der Größenordnung von 5—15 kV und die Funkenspannung in der Größe von 1 kV. Die Länge der Linie gibt die zeitliche Dauer des Zündfunkens an. Der Zündfunke verlöscht am Ende der Zündzone.

Unmittelbar darauf folgt die Niederfrequenzzone und erscheint in der Kurve in Fig. 2 als eine Reihe von Schwingungen mit langsam abnehmender Amplitude. Diese Schwingungen werden verursacht durch die schnelle Übertragung von Energie von der Spuleninduktivität zur resultierenden Kapazität, gebildet aus Streukapazität der Spule und der Kapazität des Kondensators. Diese Energie stellt also die in der Spule nach Zündung verbleibende Energie dar. Sie verbraucht sich mehr und mehr, während sie abwechselnd in Soule und Kondensator gespeichert wird, so daß die Schwingungsamplituden entsprechend abnehmen.

Die Ruhezone beginnt mit dem Schließen der Unterbrecherkontakte und dauert an, bis diese Kontakte sich wieder öffnen. Wenn die Unterbrecherkontakte schließen, entsteht im Sekundärkreis der Zündspule eine kleine Hochfrequenzschwingung, bedingt durch die an der Primärseite anliegende Batteriespannung.

Die Kurve für die Primärseite in F i g. 1 läßt sich in dieselben drei Abschnitte unterteilen. Die Funken- oder Zündzone der Primärspannung in Fig. 1 unterscheidet sich von der der Sekundärspannung in F i g. 2 darin, daß hochfrequente Schwingungen der Zündlinie überlagert sind. Diese Schwingungen resultieren aus Energieübertragung zwischen Induktivität der Primärspule und Kapazität des Kondensators. Die Niederfrequenzzone

der Primärspannung in F-" i g. 1 ähnelt der der Sekundärspannung in F'ig. 2 und kann genauso interpretiert werden. Sobald diese Schwingungen zu einer geraden Linie auslaufen, stellt diese Linie die Gleichspannung über den Unterbrechungskontakten dar, welche ungefähr der Batteriespannung der Zündanlage entspricht.

Beim Schließen der Unterbrecherkontakte zeigt die Kurve in F'ig, 1 einen rapiden Abfall entsprechend dem Spannungsabfall über den Unterbrecherkontakten. Die Länge der Ruhezone gibt die Zeit an, in welcher die Unterbrecherkontakte geschlossen bleiben, bis sie wieder öffnen und ein weiterer Zyklus beginnt. Bestimmte Abweichungen der Kurve für die Sekundärspannung lassen auf Störungen in der Zündung schließen. Wenn z. B. eine lange Zündlinie bei niedriger Spannung vorliegt, kann das bedeuten, daß ein Kurzschluß in der Zündkerze oder einer Zündleitung vorliegt oder daß der Elektrodenabstand an der Zündkerze zu gering ist. Eine kurze Zündlinie mit sehr hoher Spannung bedeutet, daß der Elektrodenabstand an der Kerze zu groß ist oder Unterbrechungen in der Zündkerzenleitung oder den Steckverbindungen vorliegen. Wenn keine Zündlinie auftritt, kann das bedeuten, daß eine Unterbrechung in der Zündkerze oder einer Leitung vorliegt, oder daß der Verteiler schadhaft ist. Eine scharf abfallende Zündlinie tritt bei zu großem Widerstand im Steckerkabel auf.

Nach vorliegender Erfindung werden zwei bestimmte Merkmale der Sekundärspannung erfaßt, und zwar einmal der Öffnungszeitpunkt der Unterbrecherkontakte und zum anderen der Endpunkt des Zündfunkens. Zur Bestimmung dieser Parameter dient eine Schaltungsanordnung mit einem besonderen Impulsgenerator, der zur Prüfung der jeweiligen Brennkraftmaschine die Zündspule der Zündanlage ersetzt und Standard-Eingangsimpulse zu liefern vermag.

In F i g. 3 ist die Schaltungsanordnung zusammen mit der an sich bekannten Zündanlage einer Brennkraftmaschine gezeigt, die aus Batterie 10, Zündschalter 12, Ballastwiderstand 13, Primärwicklung 14, Sekundärwicklung 16 jeweils einer Zündspule, einem Kondensator 18, zwei Unterbrecherkoniakten 20, einem Verteiler 22 und der Zündkerzenanordnung 24 besteht.

In einer solchen herkömmlichen Zündanlage liefert die Batterie 10 Strom an die Primärwicklung 14 der Zündspule. Wenn die Unterbrecherkontakte 20 an Masse geschlossen sind, wird durch den hindurchfließenden Strom magnetische Energie in der Spule gespeichert. Wenn die Unterbrecherkontakte durch eine von einer Motorwelle getriebene Nocke 26 geöffnet werden, wird der Strom abgeschaltet, so daß die im Magnetfeld gespeicherte Energie sich verbraucht. Dies geschieht durch Induzieren eines Stromes in die Sekundärwicklung 16 der Zündspule, die ihrerseits normalerweise an den Zündverteiler 22 angeschlossen ist. Da die Sekundärwicklung 16 ungefähr lOOmal soviel Windungen enthält wie die Primärwicklung 14, wird aufgrund des Transformatoreffekts eine Spannung in der Sekundärspule 16 erzeugt, welche ausreicht, einen Zündfunken zwischen den Elektroden einer Zündkerze überspringen zu lassen. Der Kondensator 18 speichert Ladung vorübergehend für die Zeit, in welcher die Unterbrecherkontakte geöffnet sind und verhindert so einen Funkenüberschlag beim öffnen der Unterbrecherkontakte, so daß deren Abnutzung verlangsamt wird.

Der Zündverteiler 22 wählt die 7":ndkerze aus, an welche jeweils die Zündspannung angelegt werden soll.

Die Zeit, während der die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, wird Ruhezeit genannt. Diese Zeit sollte ausreichen, um auch bei hoher Motordrehzahl ein hinreichend großes Magnetfeld in der Primärwicklung ■> aufbauen zu können. Die Ruhezeit läßt sich durch entsprechende Einstellung des richtigen Abstandes der Unterbrecherkontakte bei geöffneten Kontakten bestimmen.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird in vorliegender Schal-

Ki tungsanordnung für die Prüfzwecke die Sekundärwicklung 16 vom Zündverteiler 22 getrennt. An den Zündverteiler 22 wird statt dessen der Ausgang eines besonderen Impulsgenerators 28 angeschlossen, der aus einer Impulssteuerschaltung 30, einem Impulstreiber 32

ι -; und einem Transformator mit Primärwicklung 34 sowie Sekundärwicklung 36 besteht. Der Impulsgenerator 28 erzeugt einen Spannungsimpuls, der zur Zündung der Zündkerzen an den Zündverteiler 22 angelegt wird.

Ein anderer Schaltkreis der erfindungsgemäßen

.'Ii Schaltungsanordnung ist ein Zündfunkenende-Detektor 38, der in die Masseleitung der Sekundärwicklung 36 des Impulsgenerators 28 geschaltet ist. Der Zündfunkenende-Detektor 38 enthält einen Strommesser 40 und einen Nulldurchgangsfühler 42.

_>> Ein weiteres Element der in Fig.3 gezeigten Schaltungsanordnung ist ein Öffnungszeit-Detektor, der die öffnung der Unterbrecherkontakte 20 abfühlt. Dieser Öffnungszeit-Detektor 44 ist an die Unterbrecherkontakte 20 angeschlossen und enthält einen

jo Spannungsvergleicher 46, einen Zeitgeber 56, ein UND-Glied 50, ein Differenzglied 62 und ein Gleichrichterglied 64.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Schaltungsanordnung wird also ein besonderer Impulsgenerator anstelle der Zündspule an den Zündverteiler einer zu untersuchenden Brennkraftmaschine angeschlossen und ein Zündfunkenende-Detektor 38 in die Masseleitung dieses Impulsgenerators 28 gelegt sowie ein Öffnungszeit-Detektor 44 an die Unterbrecherkontakte der Zündanlage angeschlossen. Ein Systemtaktgeber 65 liefert eine Bezugszeit für das Auftreten der Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 28 sowie für die Impulse vom Öffnungszeit-Detektor 44 und vom Zündfunkenende-Detektor 38.

Die Ausgangssignale dieser Schaltungsanordnung werden einem Speicher 67 eingegeben und dort gespeichert. Der Speicher 67 kann Speicherteil eines Rechners sein, so daß die vom Prüfgerät erfaßten Daten mit dort gespeicherten Nennwerten verglichen werden

so können. Wenn zusätzlich Daten über die Ausgangsleistung der bei der jeweils zu untersuchenden Brennkraftmaschine vorhandenen Zündspule gewünscht werden, kann das abgetrennte Ende der Zündspule 16 als weiterer Eingang des Speichers 67 über die entsprechende Anzeigeleitung dienen.

Der Öffnungszeit-Detektor 44 ist an die Unterbrecherkontakte 20 der Zündanlage angeschlossen, und dessen Eingangssignal ist daher die Primärkreisspannung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist. Wie in F i g. 1

«> dargestellt, ist der Öffnungszeitpunkt der Unterbrecherkontakte durch ein plötzliches Ansteigen der Primärspannung gekennzeichnet, welches erfolgt, nachdem die Spannung längere Zeit (d.h. für die Dauer der Ruhezone) auf relativ geringer Höhe verharrte. Der

ι/. Öffnungszeit-Detektor 44 zeigt also an, wenn sich die Kontakte geöffnet haben, indem die über der Kontakten während einer Zeit At unter einem Schwellenwert gebliebene Spannung diesen Schwellen-

wert zum ersten Mal überschreitet.

Gemäß der Schaltungsanordnung in Fig.3 wird die Spannung über den Unterbrecherkontakten 20 als Eingangsspannung auf einen Spannungsvergleicher 46 gegeben, der als herkömmliche Schwellenwertschaltung ausgebildet ist und ein Ausgangssignal auf die Leitung 52 gibt, wenn die Spannung über den Unterbrecherkontakten gleich oder niedriger als die Schwellenspannung ist, die hier mit 3 Volt gewählt ist. Wenn die Spannung über den Unterbrecherkontakten größer als 3 V ist, erzeugt der Vergleicher 46 ein Ausgangssignal auf Leitung 54, aber nicht auf Leitung 52.

Die Leitung 54 ist an eine Zeitgeberschaltung 56 angeschlossen. Em Signal auf der Leitung 54 setzt diese Zeitgeberschallung 56 zurück. Wenn das Signal auf Leitung 54 abklingt, beginnt die Zeitgeberschaltung, für eine Periode Δί zu zählen, die z. B. auf 1,5 ms eingestellt ist. Ein Ausgangssignal auf der an die Zeitgeberschaltung 56 angeschlossenen Leitung 58 erscheint jedoch nicht während, sondern erst am Ende dieser Zählperiode Δ t. Die Leitung 52 am Spannungsvergleicher 46 führt ein Ausgängssignal, wenn die Spannung an den Unterbrecherkontakten unter 3 V liegt. Die Leitung 52 ist ebenso wie die Leitung 58 von der Zeitgeberschaltung 56 an entsprechende Eingänge eines UND-Gliedes 50 angeschlossen.

Das UND-Glied 50 ist nur wirksam, wenn die Spannung über den Unterbrecherkontakten 20 unter dem Schwellenwert von 3 V für eine Zeitdauer von 1,5 ms liegt. Aus F i g. 1 ist zu ersehen, daß das bedeutet, daß das UND-Glied 50 nur während des letzten Teiles der Ruhezone ein Signal abgibt. Wenn die Unterbrecherkontakte öffnen, übersteigt die Spannung an den Kontaktpunkten den Schwellenwert, und das Ausgangssignal auf Leitung 52 klingt ab, wodurch die Zeitgeberschaltung 56 zurückgesetzt und das UND-Glied 50 abgeschaltet wird. Somit wird also das UND-Glied 50 genau zu dem Zeitpunkt ausgeschaltet, zu welchem sich die Unterbrecherkontakte öffnen.

Zur Erklärung der Arbeitsweise des Öffnungszeit-Detektors 44 sei angenommen, daß sich die Kontakte geöffnet haben und die Spannung in der Funkenzone liegt, den Schwellenwert von 3 V überschritten hat und ein Signal auf Leitung 54 vorhanden ist, während an Leitung 52 kein Signal anliegt. Sobald die Spannung z. B. am Ende der Funkenzone unter den Schwellenwert absinkt, beginnt die Zeitgeberschaltung 56 zu zählen. Vor Ablauf von 1,5 ms hat die Spannung jedoch den Schwellenwert bereits wieder überschritten, so daß sich die Zeitgeberschaltung 56 zurückstellt. Somit wurde das UND-Glied 50 nicht eingeschaltet, da trotz des Signals auf Leitung 52 für eine kurze Zeit kein Signal auf Leitung 58 auftritt bzw. aufgetreten ist. Wenn sich die Unterbrecherkontakte schließen, fällt die Spannung unter den Schwellenwert ab, und ein Signal erscheint auf Leitung 52, so daß die Zeitgeberschaltung 56 wiederum zu zählen beginnt. Zu einem Zeitpunkt innerhalb der Ruheperiode am Ende der Zeitdauer von 1,5 ms erzeugt die Zeitgeberschaltung 56 ein Ausgangssignal auf Leitung 58, so daß das UND-Glied 50 leitend wird und ein Ausgangssignal auf Leitung 60 abgibt

Wenn sich die Unterbrecherkontakte öffnen, überschreitet die Eingangsspannung zum Vergleicher 46 die 3-Volt-Grenze, und das Signal auf Leitung 52 fällt ab. Die Zeitgeberschaltung 56 wird durch ein Signal auf Leitung 54 zurückgestellt, da die Spannung am Unterbrecher den Schwellenwert wieder überschritten hat. und das UND-Glied 50 schaltet ab. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 50 auf Leitung 60 hat die Form eines Rechteckimpulses, dessen Hinterflanke ja zeitlich mit dem öffnen der Unterbrecherkontakte zusammenfällt. Das Signal auf Leitung 60 wird auf ein Differenzierglied 62 geleitet, das bekanntlich einen rechteckigen Impuls sowohl in eine positive Spannungsspitze für die Vorderflanke als auch in eine negative Spannungsspitze für dessen Hinterflanke umwandelt. Dieses Ausgangssignal des Differenziergliedes 62 wird

ίο einem Gleichrichterglied 64 zugeführt, das die positive Spannungsspitze abschneidet und somit nur den negativen Impuls beläßt, der dann jeweils dem öffnen der Unterbrecherkontakte entspricht. Der Ausgangsimpuls des Gleichrichtergliedes 64 ist also repräsentativ für das öffnen der Unterbrecherkontakte. Der Ausgangsimpuls des Gleichrichtergliedes 64 wird über eine weitere Anzeigeleitung gleichzeitig mit Taktimpulsen vom System-Taktgeber 65 auf den Speicher 67 übertragen, um jeweils den relativen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem sich Unterbrecherkontakte öffnen. Spannungsvergleicher 46 und Zeitgeberschaltung 56 sowie UND-Glied 50 sind in herkömmlicher Art ausgeführt und bedürfen daher keiner näheren Beschreibung.

Der Impulsgenerator 28 besteht aus der Impulssteuerschaltung 30, dem Impulstreiber 32 und einem Transformator mit Primärwicklung 34 und Sekundärwicklung 36. Dieser Impulsgenerator 28 hat die Aufgabe, einen Standard-Zündimpuls zu erzeugen, so daß die Sekundärspannung über Sekundärwicklung 36 die in Fig.2 gezeigte oder jede andere zur Analyse geeignete Wellenform annimmt.

In der wichtigsten Betriebsart liefert der Impulsgenerator 28 eine Ausgangsspannung von Sekundärwicklung 36 an den Zündverteiler 22 als Zündspannung für die Zündkerzen in den Zylindern der zu untersuchenden Brennkraftmaschine. Wenn die Unterbrecherkontakte sich öffnen, wird der Impulsgenerator 28 durch das Öffnungssignal vom Öffnungszeit-Detektor 44 angeregt. In bestimmten Betriebsarten kann ein Vorlauf oder eine Verzögerung des Zündzeitpunktes erwünscht sein, oder es sollen auch nur bestimmte Zündkerzen gezündet werden, um lediglich einige Zylinder arbeiten zu lassen. Die an den Ausgang des Öffnungszeit-Detektors 44 angeschlossene Impulssteuerschaltung 30 kann alle diese Funktionen übernehmen.

In Fig.4 ist ein Blockdiagramm der Impulssteuerschaltung 30 gezeigt. Ein regelbares Verzögerungsglied 68 empfängt sowohl das Unterbrecher-Öffnungssignal

vom Öffnungszeit-Detektor 44 als auch das Ausgangssignal des Zeitgebers 70. Der Zeitgeber 70 ermittelt die Dauer des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Unterbrecher-Öffnungssignalen und wird durch jedes Öffnungssignal vom Öffnungszeit-Detektor 44 auf 0 zurückgesetzt Das regelbare Verzögerungsglied 68 liefert normalerweise eine Verzögerung, die dem Ausgangssignal des Zeitgebers 70 gleich ist und somit gleich dem Zeitintervall zwischen den Unterbrecheröffnungssignalen. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 68 ist normalerweise synchron mit dem Unterbrecher-Öffnungssignal und wird über eine Sperrschaltung 72 zur Betätigung des Impulstreibers 32 benutzt so daß ein Impuls synchron mit dem Unterbrecher-Öffnungssignal erzeugt wird.

b5 Das regelbare Verzögerungsglied 68 enthält vornehmlich einen digitalen Zähler. Wenn das Unterbrecher-Öffnungssignal auftritt, wird der Zeitgeber 70 zurückgesetzt und sein Inhalt in den Zähler des

regelbaren Verzögerungsgliedes 68 geladen, und dieser Zähler zählt dann synchron mit dem Zeitgeber 70 zurück. Wenn der Wert im Zähler des regelbaren Verzögerungsgliedes auf Null gelangt, wird ein Ausgangsimpuls erzeugt, und zwar bei Normalbetrieb synchron mit dem Unterbrecher-Öffnungssignal.

Das regelbare Verzögerungsglied 68 kann jedoch auch durch die Verzögerungs-Steuerungseinheit 74 gesteuert werden. Mit der Verzögerungs-Steuerungseinheit 74 lassen sich eine oder mehrere Zählungen im regelbaren Verzögerungsglied 68 unterdrücken, wenn eine Zeitverzögerung erwünscht ist, oder einer oder mehrere Zählimpulse verdoppeln, um einen Vorlauf zu erzielen. Die Verzögerungs-Steuerungseinheit 74 kann aus einer Zählersteuerung bestehen, die vom Bedienungspersonal betätigt wird, oder auch durch den Steuerteil eines Rechners ersetzt werden. Ausgangssignale der Verzögerungseinrichtung werden auf die normalerweise geöffnete Sperrschaltung 72 gegeben, die ein Eingangssignal an den Impulstreiber 32 (F i g. 3) abgibt.

Das Unterbrecher-Öffnungssignal vom Öffnungszeit-Detektor 44 wird auch an eine Zylinderzählschaltung 76 gegeben, die jedesmal weiterschaltet, wenn sich die Unterbrecherkontakte öffnen, und die bis zu der Zahl zählt, die gleich der Anzahl der Zylinder des Motors ist. Die Zylinderzählschaltung 76 wird durch einen Impuls rückgesetzt, der von der ersten Zündkerze abgenommen wird. Die Zylinderzählschaltung 76 erzeugt ein Ausgangssignal, welches den jeweils gezündeten Zylinder bezeichnet. Das Ausgangssignal der Zylinderzählschaltung 76 wird direkt auf ein UND-Glied 78 auf einen Zylinder-Zündwähler 80 gegeben.

Der Zylinder-Zündwähler 80 ist ebenfalls ein Zähler, der voreingestellt werden kann, um Impulse in einer vorgewählten Reihenfolge zu erzeugen. Der Zylinder-Zündwähler 80 wird durch das Signal von der ersten Zündkerze rückgesetzt und durch die Ausgangssignale de·= Zylinderzählschaltung 76 weitergeschaltet. Sie erzeugt nicht für jedes Ausgangssignal von der Zylinderzählschaltung 76 ein eigenes Ausgangssignal, sondern ist, wie bereits gesagt, durch das Bedienungspersonal auf die Erzeugung eines Ausgangsimpulses nur für bestimmte vorgewählte Zahlen eingestellt. Wenn z. B. jeder zweite Zylinder einer Brennkraftmaschine analysiert werden soll, so erzeugt dieser Zylinder-Zündwähler 80 einen Ausgangsimpuls für den 1, 3., 5., und 7. Zählimpuls der Zylinderzählichaltung 76. Das Ausgangssignal des Zylinder-Zündwählers 80 wird ebenfalls auf das UND-Glied 78 übertragen. Dadurch gibt letzteres ein Ausgangssignal nur zu den Zeitpunkten ab, wenn der 1, 3., 5., und 7. Zylinder gezündet werden sollen.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 78 wird auf die Sperrschaltung 72 gegeben, um ein Ausgangssignal vom Verzögerungsglied zu sperren. Somit gelangt auf den Impulstreiber 32 ein Signal nur zu den Zeitpunkten, wenn der 2, 4, 6. und 8. Zylinder gezündet werden sollen. Der Zylinder-Zündwähler 80 kann so eingestellt werden, daß die Zündung jeder beliebigen Zylinderkombination verhindert wird. Das Ausgangssignal der Sperrschaltung 72 erzeugt einen Ausgangsimpuls beim jeweiligen Auftreten des Unterbrecher-Öffnungssignals vom Öffnungszeit-Detektor 44. Der Zeitpunkt des Auftretens dieses Impulses kann jedoch mit Hilfe des regelbaren Verzögerungsgliedes 68 verzögert oder verschoben werden, oder aber das Auftreten dieses Impulses kann durch den Zylinder-Zündwähler ganz unterdrückt werden. Der Ausgangsimpuls von der Sperrschaltung 72 ist ein negativ verlaufender Impuls, der auf den Impulstreiber 32 übertragen wird.

Der Impulstreiber 32 empfängt den Ausgangsimpuls von der Sperrschaltung 72 der Impulssteuerschaltung 30 und gibt einen Spannungsimpuls an die Primärwicklung 34 des Transformators ab. In F i g. 5 ist ein Impulstreiber 32 schematisch genauer dargestellt. Der negativ verlaufende Impuls von der Sperrschaltung 72 der

ίο Impulssteuerschaltung 30 wird auf die Basis eines NPN-Transistors 84 gegeben. Der Transistor 84, der NPN-Transistor 86 und der PNP-Transistor 88 arbeiten in herkömmlicher Emitter-Folgeschaltung, um den Signaleingang von Rückwirkungen freizuhalten und geben am Punkt 90 an der Basis des PN P-Transistors 92 ein Signal ab, das immer etwa denselben Wert hat wie die Eingangsspannung, wobei der Spannungsabfall zwischen Emitter und Basis vernachlässigt wird. Die Spannung an der Eingangsklemme 94 bei Fehlen eines Eingangssignals ist ungefähr gleich der positiven Speisespannung von 15 V. Die Spannung an der Eingangsklemme 94 ist bei Vorliegen eines Eingangssignals ungefähr gleich Massepotential.

Liegt kein Eingangssignal an Eingangsklemme 94 vor, dann ist das Potential am Punkt % ungefähr gleich der Versorgungsspannung, so daß ein Strom von etwa 1 A durch den Widerstand 98 zur Bais des Transistors 100 fließt, wodurch dieser leitend wird. Wegen der Induktivität des durch die Wicklungen 34 und 36

JO gebildeten Transformators beginnt der Strom über Widerstand 102, Primärwicklung 34, Diode 109 und Transistor 100 nur langsam zu fließen und erreicht seinen Spitzen- und Endwert von etwa 8 A etwa 3 ms nach Einschalten des Transistors 100. Der Widerstand

J5 der Primärwicklung 34 beträgt nur etwa 0,2 Ohm. Die Spannung am Punkt 106 zwischen Widerstand 102 und Primärwicklung 34 pendelt sich auf etwa 3 V ein und liegt auch am Emitter des Transistors 92. Da die Spannung an der Basis des Transistors 92 höher als

■to + 3 V ist, bleibt dieser abgeschaltet.

Wenn ein negativer Eingangsimpuls an Klemme 94 angelegt wird, sinkt das Potential an der Eingangsklemme und demzufolge auch das Potential am Punkt 96. Somit wird die an die Basis des Transistors 100 gelegte Spannung reduziert, und der Transistor wird gesperrt. Beim Sperren des Transistors 100 wird auch der Stromfluß in der Primärwicklung 34 unterbrochen. Der Strom fließt jedoch noch für eine kurze Zeitdauer weiter, während der die Transformatorkapazitäten aufgeladen werden, und führt zu einer Auswirkung in der Sekundärwicklung 36, die durch das schnell abfallende, mit dem Magnetisierungsstrom verbundene, magnetische Feld eine Hochspannung erzeugt.

Der Transistor 92 und der Kondensator 104 haben während der Zündzeit nur eine geringe Auswirkung auf den Transformatorausgang. Sie sollen ein zu großes Transformator-Ausgangssignal verhindern, wenn der Transistor 100 wieder eingeschaltet wird, weil dadurch eine Fehlzündung in der angeschlossenen Brennkraftmaschine herbeigeführt werden könnte. Wenn der Transistor 92 und der Kondensator 104 nicht im Stromkreis enthalten wären, würde die Spannung am Punkt 106 exponentiell zur Versorgungsspannung von + 15 V in demselben Verhältnis steigen, wie der Strom durch die Primärwicklung auf 0 reduziert wird. Da die Basis des Transistors 92 jedoch ungefähr auf Massepotential gehalten wird, kann die Spannung am Punkt 106 nicht wesentlich über Massepotential hinaus ansteigen.

Unmittelbar vor Einschalten des Transistors 100 beträgt die Spannung über der Primärwicklung 34 nicht mehr als 0 V. Wenn Punkt 108 plötzlich an Masse gelegt wird, erscheint zwischen Punkt 106 und Masse eine Spannung, die multipliziert mit dem Windungsverhältnis ■> an der Sekundärwicklung eine induzierte Spannung hervorruft. Wenn der Transistor 100 eingeschaltet und der Transistor 92 ausgeschaltet wird, ist die Anfangsspannung niedrig, und die an die Primärwicklung 34 gelegte Spannung steigt wegen der Wirkung des Kondensators 104 nur langsam an. Somit wird das Verhältnis der Spannungsänderung bezüglich der Zeit über dem Transformator niedrig gehalten, und die Ausgangsspannung an der Sekundärwicklung bleibt so weit unter einem kritischen Wert, daß die Zündkerzen nicht zum falschen Zeitpunkt zünden können.

Die von der Sekundärwicklung 36 erzeugten Ausgangsimpulse werden auf den Zündverteiler geleitet, um die Zündkerzen zu den gewünschten Zeitpunkten zu zünden. Außerdem werden sie über zugeordnete Anzeigeleitungen auf den Speicher 67 übertragen, so daß die Zündspannung und die Zündkerzenspannung neben anderen interessanten Parametern gespeichert werden können. Die Masserückleitung für die Sekundärwicklung 36 verläuft durch einen Strommesser 40 des Zündfunkenende-Detektors 38 nach Masse.

Der Zündfunkenende-Detektor 38 ist schematisch genauer in F i g. 6 dargestellt. Er soll automatisch den Zündfunken-Endpunkt in einem Zündimpuls abfühlen. Der Zündfunken-Endpunkt kann aus der in F i g. 2 gezeigten Sekundärspannimg bestimmt werden. Die Bestimmung des Zündfunken-Endpunktes läßt sich jedoch aus der Sekundärspannung mit der gewünschten Genauigkeit und Zuverlässigkeit unter geringstem Aufwand nur sehr schwierig bestimmen, insbesondere J5 wenn Fehlerbedingungen oder Störungen vorliegen. Außerdem ist die Bestimmung des Zündfunken-Endpunktes aus dem Masserückstrom der Sekundärwicklung der Zündspule erwünscht In der Zündanlage einer Brennkraftmaschine ist jedoch die Masserückleitung der Sekundärwicklung völlig unzugänglich. Da in der Anordnung der vorliegenden Erfindung jedoch ein besonderer Impulsgenerator 28 mit einer ohne weiteres zugänglichen Masserückleitung der Sekundärwicklung der Zündspule verwendet wird, läßt sich vorteilhafterweise der Zündfunkenend-Detektor in die Masserückleitung der Sekundärwicklung schalten.

Der in F i g. 3 gezeigte Strommeser 40 besteht nach Darstellung in Fig.6 aus einem Gleichrichter 112, einem Widerstand 114 und einem Kondensator 116 in Parallelschaltung. Der Gleichrichter 112 beschneidet die Spannung in der Zündspulen-Masserückleitung; und die parallel geschalteten Teile, nämlich der Widerstand 114 und der Kondensator 116, arbeiten als Filter zur Formung des sich ergebenden Impulses. Der resultierende Impuls ist in F i g. 7 dargestellt und zeigt das Ende des Zündfunkens an dem Punkt, an welchem der Impuls die Null-Achse durchläuft. Durch Anlegen des Ausgangssignals des Strommessers an einen Nullstrom-Detektor läßt sich so der Nulldurchgang erfassen. In F i g. 6 ist ein derartiger Nullstrom-Detektor als Nulldurchgangsfühler dargestellt, der gegenüber gewöhnlichen Störsignalen unempfindlich ist. Das zu erfassende Signal gelangt an die Primärwicklung 118 eines Transformators mit einer in der Mitte angezapften Sekundärwicklung 120. Ein Ende 122 der Sekundärwicklung 120 ist mit einem NPN-Transistor 124 und das andere Ende 126 mit einem NPN-Transistor 128 verbunden.

Vor dem Ende des Zündfunkens ist die Spannung am Wicklungs-Endpunkt 122 bezüglich Masse positiv und die Spannung am Wicklungsendpunkt 126 negativ. Somit ist der NPN-Transistor 124 leitend und der NPN-Transistor 128 nichtleitend. Wenn das in Fig.7 gezeigte Signal die Abszisse schneidet ändert sich die relative Polarität über Sekundärwicklung 120 des Transformators, so daß der Transistor 124 abschaltet und der Transistor 128 zu leiten beginnt. Die Ausgangsleitung 130 ist mit dem Kollektor des Transistors 124 verbunden. Somit verlagert sich ein Signal auf Leitung 130 in Richtung hohen Pegels genau zu dem Zeitpunkt, wenn der Zündfunke endet. Die Leitung 130 kann jedoch auch mit dem Kollektor des Transistors 128 verbunden sein, so daß sich ein Signal auf dieser Leitung 130 im Pegel zu dem Zeitpunkt nach unten verlagert, wenn der Zündfunke endet.

Die hier beschriebene Schaltungsanordnung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar, in welchem einerseits ein Standard-Zündimpuls erzeugt, andererseits aber das Ende der Zündfunken und auch das Öffnen der Unterbrecherkontakte genau ermittelt wird. Dank der vorgeschlagenen Ausgestaltung kann die Auswertung durch eine elektronische Anlage zur Datenverarbeitung vorgenommen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltungsanordnung zur Prüfung der Zündanlagen von Brennkraftmaschinen mit ^r> Einrichtungen zur Ermittlung der genauen Zeitpunkte des Schließens und öffnens der Unterbrecherkontakte zur Diagnose mittels Datenverarbeitung g e kennzeichnetdurch einen Impulsgenerator (28) zur Nachbildung und Abgabe von normalerweise von der Sekundärwicklung einer Zündspule gelieferten, für die digitale Datenverarbeitung geeigneten Impulsen, wobei als Ersatz für die Zündspule der Impulsgenerator (28) über seinen ersten Ausgang an den Verteilerrotor angeschlossen ist, fernerhin gekennzeichnet durch einen an den Unterbrecher (20) angeschlossenen Öffnungszeit-Detektor (44) zur jeweiligen Erfassung der exakten Öffnungszeitpunkte der Unterbrecherkontakte (20) mittels eines Impulsformers (46, 56, 50, 62) für die vom ₂o · Unterbrecher (20, 26) abgegebenen Impulse zur Abgabe entsprechender Anzeigesignale auf seiner Ausgangsleitung, weiter gekennzeichnet durch einen mit einem zweiten Ausgang des Impulsgenerators (28) verbundenen Zündfunkenende-Detektor (38), _>^r> bestehend aus einem Strommesser (40) mit nachgeschaltetem Nulldurchgangsfühler (42) zur Abgabe entsprechender Anzeigesignale auf seiner Ausgangsleitung und schließlich gekennzeichnet durch einen Systemtaktgeber (65), der zur _J0 Synchronisation des Impulsgenerators (28) und eines sowohl mit dem ersten Ausgang des Impulsgenerators (28) als auch mit den Anzeigeleitungen in Verbindung stehenden Datenspeichers (67) für die Anzeigesignale dient. S5

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (28) zur Abgabe von in ihren Parametern veränderbaren Impulsen steuerbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/ oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Steuereingänge des Impulsgenerators (28) mit den Zündkerzen-Funkenstrecken und mit dem Ausgang des Öffnungszeit-Detektors (44) in Verbindung stehen. 4>

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (28) einen Transformator (34/36) enthält, der mit seiner Sekundärseite (36) an den Zündverteiler (22) der Zündanlage angeschlossen ist, daß die Transformator-Primärseite (34) von einem Impulstreiber (32) erregbar ist und daß eine Impulssteuerschaltung (30) mit ihrem Ausgang am Eingang des Impulstreibers (32) und mit ihrem zweiten Eingang am gleichzeitig als erste Anzeige- « leitung dienenden Ausgang des Öffnungszeit-Detektors (44) liegt, so daß der Impulstreiber (32) im gewählten Zeitpunkt mit Bezug auf das öffnen der Unterbrecherkontakte (20) synchron mit den Systemtaktgeber-lmpulser. am ersten Eingang der mi Impulssteuerschaltung (30) ansteuerbar ist.