DE19756336C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Kompression sowie der Zündanlage einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Kompression sowie der Zündanlage einer Verbrennungskraftmaschine.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren bekannt (US-PS 4,135,154), wonach Durchschlagsspannngswerte an Zündkerzen einer Verbrennungskraftmaschine ausgewertet werden bei verschiedenen Winkelpositionen der Kurbelwelle. Aus den aufgenommenen Spannungsverläufen soll dann der Zustand der Zündanlage, die Kompression der Verbrennungskraftmaschine, die Zusammensetzung des Gemisches zur Zündung der Verbrennungskraftmaschine sowie der Zustand und die Funktionsweise der Einlaß- und Auslaßventile ableitbar sein. Die genannten Größen sollen aus aufgenommenen Spannungswerten ableitbar sein.

Es ist weiterhin eine Vorgehensweise zur Funktionsprüfung einer Zündkerze bekannt, bei der bei bekanntem Zylinderdruck die Durchbruchspannung der Zündkerze gemessen wird. Ist der Elektrodenabstand zu gering, zeigt sich dies in einer zu geringen Durchbruchspannung. Ist der Elektrodenabstand zu groß, zeigt sich dies in einer zu großen Durchbruchspannung. Sofern also der Zylinderdruck hinreichend genau definiert ist, wird durch eine Auswertung der Durchbruchspannung an den Elektroden der Zündkerze auf den Zustand der Zündkerze geschlossen. Eine derartige Vorgehensweise ist beispielsweise beschrieben in den folgenden Schriften: JP 07253075 A, DE 33 41 880 C2, DE 31 51 415 A1 und DT 26 08 707 A1.

Aus der Schrift EP 0 652 366 A2 ist es bekannt, auf den Zylinderdruck und den Temperaturverlauf zu schließen, indem die Durchbruchspannung der Zündkerze erfaßt wird. Bei dem Gegenstand dieser Anmeldung ist es erforderlich, daß die Zündkerze in Ordnung ist.

Bei diesem Stand der Technik ist es also erforderlich, zunächst sicherzustellen, daß die Kompression bzw. die Zündanlage in Ordnung ist, um anschließend eine Überprüfung vorzunehmen, wobei eine Überprüfung der Zündanlage möglich ist, wenn die Kompression in Ordnung ist, und wobei eine Überprüfung der Kompression möglich ist, wenn die Zündanlage in Ordnung ist.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst einfache Überprüfung der Kompression sowie der Zündanlage einer Verbrennungskraftmaschine vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem aus den ermittelten Durchschlagsspannungswerten ein gemittelter Wert wenigstens eines Parameters eines Gleichungssystems bestimmt wird, der den Elektrodenabstand der Zündkerze repräsentiert, wobei bei der Bestimmung des gemittelten Wertes des wenigstens einen Parameters weiterhin eine Fehlergröße ermittelt wird, die den Fehler bei der Mittelung des Parameters repräsentiert, wobei auf eine fehlerhafte Zündanlage geschlossen wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters von einem Sollparameter um einen Betrag abweicht, der größer ist als ein bestimmter Schwellwert, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig kleiner ist als eine bestimmte Schwelle, und wobei auf eine fehlerhafte Kompression geschlossen wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters im Vergleich zum Sollparameter einem kleineren Elektrodenabstand entspricht, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als ein bestimmtes Maß.

Sowohl bei einem Fehler in der Zündanlage, insbesondere der Zündkerze, als auch bei einer fehlerhaften Kompression ändert sich die Durchschlagsspannung der Zündkerze bei einer bestimmten Winkelposition. Wenn die Durchschlagsspannung nur bei einer bestimmten Winkelposition ausgewertet wird, ist keine Aussage möglich, ob eine Veränderung der Durchschlagsspannung auf eine Veränderung der Kompression oder einen Fehler in der Zündanlage wie beispielsweise einen veränderten Elektrodenabstand der Zündkerze zurückzuführen ist. Indem aber die Durchschlagsspannung bei verschiedenen Winkelpositionen der Kurbelwelle erfaßt wird, ist eine solche Zuordnung möglich. Im geschleppten, d. h. ungefeuerten, Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wird der Zylinderdruck im wesentlichen durch die Volumenänderung im Zylinder aufgrund der Kolbenbewegung bestimmt. Wenn der Kolben beispielsweise in seiner tiefsten Stellung ist, herrscht im Zylinder kein Überdruck. Eine fehlerhafte Kompression ist in diesem Arbeitspunkt also nicht feststellbar, weil kein Druckgradient zwischen dem Zylinder und der Umgebung besteht. Die Durchschlagsspannung ist in diesem Arbeitspunkt bei einer fehlerhaften Kompression also zumindest näherungsweise unverändert, solange die Zündanlage in Ordnung ist. Wenn der Kolben in Richtung des oberen Totpunktes bewegt wird, steigt der Druck im Zylinder an. Wegen des dann bestehenden Druckgradienten zur Umgebung wirkt sich eine fehlerhafte Kompression hier derart aus, daß der Istdruck absinkt gegenüber dem Solldruck. Die Durchschlagsspannung verringert sich also in diesem Arbeitspunkt gegenüber der Durchschlagsspannung bei fehlerfreier Kompression. Bei einer fehlerhaften Kompression ist also zu erwarten, daß sich die Durchschlagsspannung der Zündkerze bei größeren Werten des Zylinderdruckes, d. h. entsprechenden Winkelpositionen der Kurbelwelle um einen entsprechend Wert verringert.

Ist hingegen die Kompression in Ordnung aber die Zündkerze fehlerhaft, ist mit einer mehr oder weniger konstanten Änderung der Durchschlagsspannung über die unterschiedlichen Winkelpositionen der Kurbelwelle zu rechnen.

Bei diesem Verfahren wird vorteilhaft ausgenutzt, daß sich sowohl bei einem Fehler in der Zündanlage als auch bei einem Fehler in der Kompression die Durchschlagsspannung der Zündkerze ändert. Aus den beschriebenen Gründen ändert sich aber bei einer fehlerhaften Kompression die Durchschlagsspannung der Zündkerze bei unterschiedlichen Winkelpositionen der Kurbelwelle um unterschiedliche Werte, während bei einer defekten Zündanlage eine mehr oder weniger konstante Änderung der Durchschlagsspannung über den Bereich der Winkelpositionen der Kurbelwelle zu erwarten ist.

Indem also die Durchschlagsspannung zu wenigstens drei Winkelpositionen der Kurbelwelle ermittelt wird, können die beiden Fehlerfälle voneinander unterschieden werden. Durch diese Vorgehensweise können statistische Einflüsse ausgeglichen werden. Werden genau zwei Meßwerte aufgenommen, lassen sich die Abweichungen der gemessenen Durchschlagsspannungen von den Sollwerten ermitteln, eventuelle Abweichungen einzelner Meßpunkte schlagen dabei aber voll auf das Ergebnis durch. Indem wenigstens drei Meßwerte Verwendung finden, entsteht ein überbestimmtes Gleichungssystem, dessen Lösung mittels bekannter mathematischer Methoden so gesucht werden kann, daß der Fehler minimiert wird.

Da der Elektrodenabstand der Zündkerze sich im Gegensatz zu dem Zylinderdruck bei unterschiedlichen Winkelpositionen der Kurbelwelle nicht ändert, läßt sich mit dieser Größe die Kurve einfach parametrieren. Aus dem berechneten gemittelten Wert des Elektrodenabstandes und einer Streuung der Werte um diesen Mittelwert können dann die beschriebenen Fehlersituationen erkannt werden.

Wenn die beiden genannten Parameter - Mittelwert und Streuung - den Sollwerten dahingehend entsprechen, daß der berechnete gemittelte Elektrodenabstand dem Sollwert entspricht und daß die Streuung gering ist, kann geschlossen werden, daß sowohl die Kompression als auch die Zündanlage in Ordnung sind.

Es kann also durch eine weitergehende Auswertung ein zu geringer Elektrodenabstand der Zündkerze erkannt werden, wenn zum einen der berechnete gemittelte Elektrodenabstand geringer ist als der Sollwert des Elektrodenabstandes und wenn zum anderen die Streuung der einzelnen Werte des Elektrodenabstandes um diesen Mittelwert eine bestimmte Schwelle nicht überschreitet. Ein zu geringer Elektrodenabstand führt dazu, daß sich bei allen Winkelpositionen der Kurbelwelle eine zu geringe Durchschlagsspannung einstellt. Da es sich um einen systematischen Fehler handelt, der für alle Arbeitspunkte gleich groß ist, ist in diesem Fall die Streuung gering.

Weiterhin kann ein zu großer Elektrodenabstand der Zündkerze erkannt werden, wenn zum einen der berechnete gemittelte Elektrodenabstand größer ist als der Sollwert des Elektrodenabstandes und wenn zum anderen die Streuung der einzelnen Werte des Elektrodenabstandes um diesen Mittelwert eine bestimmte Schwelle nicht überschreitet. Auch hier liegt ein systematischer Fehler vor, der aber im Gegensatz zu den vorstehend geschilderten Verhältnissen nicht darauf zurückzuführen ist, daß der Elektrodenabstand zu gering ist sondern daß der Elektrodenabstand zu groß ist. Auch hier ergibt sich eine geringe Streuung, weil es sich um einen systematischen Fehler handelt, der für alle Arbeitspunkte annähernd gleich groß ist.

Bei einer fehlerhaften Kompression handelt es sich um einen Fehler, der für verschiedene Arbeitspunkte zu unterschiedlich berechneten Elektrodenabständen führt. Aus den eingangs bereits erläuterten Gründen nimmt die Durchbruchspannung bei den Winkelpositionen der Kurbelwelle entsprechend stärker ab, die einem großen Zylinderdruck entsprechen, so daß also für diese Winkelpositionen der Elektrodenabstand entsprechend geringer berechnet wird. Aufgrund der unterschiedlich berechneten Elektrodenabstände verringert sich zum einen der berechnete gemittelte Elektrodenabstand. Da sich der Fehler aufgrund der fehlerhaften Kompression bei unterschiedlichen Arbeitspunkten unterschiedlich auf den berechneten Elekrodenabstand auswirkt, nimmt weiterhin die Streuung zu. Über die Streuung kann also dieser Fall einer fehlerhaften Kompression von dem Fehlerfall eines zu geringen Elekrodenabstandes unterschieden werden.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 wird das bestimmte Maß größer, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters kleiner werdenden Elektrodenabständen entspricht.

Bei einem bestimmten Fehler der Kompression stellt sich ein bestimmter gemittelter berechneter Elektrodenabstand sowie eine bestimmte Streuung der berechneten Elektrodenabstände ein, wobei die Streuung abhängig ist von dem berechneten gemittelten Elektrodenabstand, so daß also auch über eine Zuordnung eines bestimmten berechneten gemittelten Elektrodenabstandes zu einer bestimmten Streuung dieser Fehlerfall erkannt werden kann. Mit kleiner werdendem gemittelten Elektrodenabstand nimmt die Streuung zu.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 3 wird eine fehlerhafte Zündanlage erkannt, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters einem Elektrodenabstand entspricht, der kleiner ist als der Sollwert des Elektrodenabstandes, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als die bestimmte Schwelle aber kleiner ist als das bestimmte Maß.

Der Fehler in der Zündanlage kann dann insbesondere ein Isolationsfehler sein. Es zeigt sich also, daß auch Fehler der Zündanlage erkannt werden können, die nicht den Elektrodenabstand der Zündkerze betreffen. Eine Veränderung des Elektrodenabstandes der Zündkerze führt aus den bereits erläuterten Gründen zu einer Veränderung des berechneten gemittelten Elektrodenabstandes, wobei die Streuung gering bleibt. Wird aufgrund der berechneten Elektrodenabstände ein gemittelter Elektrodenabstand berechnet, der nicht dem Sollwert entspricht und entspricht weiterhin die Streuung nicht dem Wert, der bei einer Veränderung des berechneten gemittelten Elektrodenabstandes aufgrund einer Veränderung der Kompression zu erwarten ist, so kann auf einen anderweitigen Fehler der Zündanlage geschlossen werden. Ein solcher Fehler kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Zündfunke im Isolator erzeugt wird.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 4 wird eine fehlerhafte Zündanlage erkannt, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters um nicht mehr als einen Grenzwert von dem Sollwert abweicht und die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als ein bestimmter Wert.

Ein solcher Fehler kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Zündfunke nur hin und wieder im Isolator erzeugt wird. Der gemittelte Elektrodenabstand ist dann im wesentlichen korrekt, während die Streuung zunimmt.

Es können also die Durchlagsspannungswerte zu den Winkelpositionen der Kurbelwelle mit Sollwerten verglichen werden, die ermittelt wurden bei einer baugleichen Verbrennungskraftmaschine mit ordnungsgemäßer Kompression und fehlerfreier Zündanlage. Mittels dieser Sollwerte, die beispielsweise auch durch eine Extrapolation zu einer Sollkurve ergänzt werden können, ist eine vergleichsweise einfache Möglichkeit gegeben, festzustellen, ob überhaupt eine Abweichung der Durchschlagsspannung vom jeweiligen Sollwert vorliegt und, wenn eine solche Abweichung vorliegt, weiterhin festzustellen, worauf diese Abweichung zurückzuführen ist. Die Sollwerte können beispielsweise meßtechnisch bestimmt werden, indem bei einer baugleichen Verbrennungskraftmaschine mit ordnungsgemäßer Kompression der Zylinderdruckverlauf und insbesondere die Durchschlagsspannung gemessen wird. Es ist auch möglich, bei der Verbrennungskraftmaschine mit ordnungsgemäßer Kompression und fehlerfreier Zündung den Zylinderdruck zu ermitteln und die Durchschlagsspannung anhand der Paschen-Gleichung zu bestimmen.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 5 weist die Zündanlage eine Hochspannungs-Kondensator-Zündung, eine Wechselspannungszündung oder eine Transistor-Spulen-Zündung auf.

Insbesondere die Hochspannungs-Kondensator-Zündung und die Wechselspannungszündung weisen kurze Ladezeiten auf, so daß über ein Arbeitsspiel ein Meßvorgang mit entsprechend vielen Meßstellen möglich ist. Die Ladezeiten dieser Zündanlagen liegen im Bereich von µs, so daß ohne Schwierigkeiten die Messung der Durchbruchspannung in Schritten von etwa 10° Winkeländerung der Position der Kurbelwelle möglich ist. Bei einer Transistor-Spulen- Zündung sind die Ladezeiten etwas länger, so daß unter Umständen die Zahl der Meßstellen pro Arbeitszyklus verändert werden muß. Es ist auch denkbar, eine Messung durchzuführen, indem die Werte der Durchbruchspannungen aus mehreren Arbeitsspielen herangezogen werden. Bei dieser Vorgehensweise spielen die Ladezeiten der Zündanlage keine wesentliche Rolle mehr.

Bei der Vorrichtung nach Anspruch 6 erfolgt die Spannungsmessung mittels eines Hochspannungstastkopfes an der Zündkerze.

Durch die Verwendung eines solchermaßen ausgebildeten speziellen Zündkerzensteckers ist eine genaue Messung der Durchbruchspannung möglich.

Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 7 wird die Durchbruchspannung aus einer an der Primärseite oder der Sekundärseite der Zündspule gemessenen Spannung abgeleitet.

Die Messung auf der Primärseite ist möglicherweise mit Fehlern aufgrund der Übertragung der Hochspannungswerte durch die Zündspule behaftet. Von daher bietet es sich gegebenenfalls an, auf der Sekundaärseite zu messen. Gegenüber der Vorrichtung nach Anspruch 11 erweist es sich als vorteilhaft, daß kein spezieller Zündkerzenstecker vorgesehen sein muß.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ansprüchen kann die Messung im geschleppten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden. Das bedeutet, daß die Verbrennungskraftmaschine von einem Elektromotor geschleppt wird. Ebenso ist es auch denkbar, die Messung im gefeuerten Betrieb durchzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:

Fig. 1 ein Diagramm des Zylinderdruckverlaufes und der Durchbruchspannungen über der Winkelposition der Kurbelwelle,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine Darstellung des mittleren quadratischen Fehler über dem berechneten gemittelten Elektrodenabstand sowie die Zuordnung von Wertepaaren zu bestimmten Fehlersituationen.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm des Zylinderdruckverlaufes (durchgezogene Linie) über der Winkelposition der Kurbelwelle. Das Diagramm ist im Rahmen einer Kalttestprüfung einer Zündanlage aufgenommen worden. Vorteilhaft handelt es sich um eine Hochspannungs- Kondensator-Zündung oder eine Wechselspannungszündung. Diese weisen Ladezeiten im µs- Bereich auf. Damit ist es beispielsweise möglich, alle 10° Kurbelwinkeländerung der Kurbelwelle einen Zündfunken zu erzeugen. Eine Transistor-Spulen-Zündung weist größere Ladezeiten auf. Hier erweist es sich als vorteilhaft, die Abstände zwischen den Zündtunken zu vergrößern oder die Motordrehzahl zu reduzieren sowie eine Mittelung der Messung über mehrere Arbeitsspiele vorzunehmen.

Wird wie in Fig. 1 gezeigt über die Zündanlage alle 10° Kurbelwinkel ein Funke erzeugt und die Durchbruchspannung des Funkens mit einem Hochspannungstastkopf direkt an der Zündkerze gemessen, so ergibt sich eine Folge von Durchbruchspannungswerten (punktiert eingezeichnet), die abhängig vom Kompressionsdruck und Elektrodenabstand sind. Die Durchbruchspannung eines Funkens wird vom Paschengesetz im Hochdruckfall beschrieben:

U_d = k.p.d

U_d ist die Durchbruchspannung des Funkens,
k ist eine Konstante, die für Luft etwa 3 kV/(bar.mm) beträgt,
p ist der Druck zum Zündzeitpunkt und
d ist der Elektrodenabstand.

Aus dem Paschengesetz ist ersichtlich, daß die Durchbruchspannung des Funkens sowohl vom Druck p zum Zündzeitpunkt als auch vom Elektrodenabstand d abhängig ist. Die Konstante k ändert sich bei Verwendung eines anderen Mediums als Luft.

Der Zylinderdruckverlauf wird an einem Fahrzeugmotor üblicherweise nicht gemessen, so daß der aktuelle Wert des Zylinderdruckes nicht bekannt ist. Während der Entwicklungszeit des Motors werden allerdings Zylinderdruckverläufe gemessen, so daß ein Zylinderdruckverlauf ohne Leckrate vermessen werden kann.

Aus den Werten der Durchbruchspannung der Einzelfunken während eines Arbeitsspieles kann auf die Form des Druckverlaufes des Arbeitsspieles geschlossen werden. Der Absolutwert des Drucks kann allerdings aufgrund der Abhängigkeit vom Elektrodenabstand nicht bestimmt werden.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemaßen Verfahrens, bei dem in dem Schritt 201 die gemessenen Durchbruchspannungswerte, die im Abstand von 10° Kurbelwinkeländerung der Kurbelwelle aufgenommen wurden, über eine Minimierung der Fehlerquadrate an die aus dem Paschengesetz bei bekanntem Druck berechneten Durchbruchswerte angefittet werden. Dabei wird der bekannte Zylinderdruckverlauf verwendet, der (von einer baugleichen Verbrennungskraftmaschine) ohne Leckrate aufgenommen wurde. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, stimmen die Werte der Durchbruchspannungen der Funken größtenteils nicht mit den Druckwerten überein, was auf die Variation des Parameters k.d zurückzuführen ist. Die numerische Anfittung liefert zwei Werte, den Wert von k.d und den mittleren quadratischen Fehler σ, der bei der Anfittung auftritt. Wird der Wert des mittleren quadratischen Fehlers σ über dem Wert von k.d aufgetragen, ergeben sich verschiedene Bereiche, die in Fig. 3 dargestellt sind.

Nachdem also mittels der Anfittung der gemittelte Elektrodenabstand bzw. die diesem entsprechende Größe k.d sowie der mittlere quadratische Fehler σ als Maß der Streuung berechnet worden sind, wird in dem Schritt 202 mit einer Überprüfung begonnen, ob die Kompression und die Zündanlage in Ordnung sind.

Dazu wird zunächst überprüft, ob der berechnete gemittelte Elektrodenabstand um nicht mehr als einen bestimmten Schwellwert von dem Sollwert abweicht und ob gleichzeitig der mittlere quadratische Fehler σ kleiner ist als eine vorgegebene Grenze.

Ist dies der Fall, ist die Kompression und die Zündanlage in Ordnung. Der Durchlauf des Verfahrens wird dann beendet, indem in dem Schritt 203 eine Kennung gesetzt wird, die bedeutet, daß die Kompression und die Zündanlage in Ordnung sind.

Andernfalls erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 204, um den aufgetretenen Fehler näher zu untersuchen. In dem Schritt 204 wird untersucht, ob der mittlere quadratische Fehler σ kleiner ist als die vorgegebene Grenze.

Ist dies der Fall, so liegt der Fehler in einer Abweichung des Elektrodenabstandes der Zündkerze. Eine solche Abweichung führt zu einem über das Arbeitsspiel konstanten Fehler, so daß sich bei einer Abweichung des Elektrodenabstandes vom Sollwert dennoch ein entsprechend geringer mittlerer quadratischer Fehler σ einstellt.

In dem Schritt 205 wird überprüft, ob der berechnete gemittelte Elektrodenabstand kleiner ist als der Sollwert.

Ist dies der Fall, wird in dem Schritt 206 eine entsprechende Kennung gesetzt, die bedeutet, daß der Elektrodenabstand der Zündkerze zu klein ist.

Ergab die Überprüfung in dem Schritt 205, daß der berechnete gemittelte Elektrodenabstand nicht kleiner ist als der Sollwert, so muß der Elektrodenabstand größer sein. Es wird also in diesem Fall in dem Schritt 207 eine Kennung gesetzt, die bedeutet, daß der Elektrodenabstand der Zündkerze zu groß ist.

Wurde in dem Schritt 204 festgestellt, daß der mittlere quadratische Fehler σ größer ist als die vorgegebene Grenze, so kann dies darauf zurückzuführen sein, daß die Kompression fehlerhaft ist, d. h., daß der Zylinder ein Leck hat. Verliert der Zylinder wegen dieses Leckes Luft so führt dies zu einer Absenkung des Spitzendruckes und vor allem zu einem Druckverlauf, der nicht mehr symmetrisch zum oberen Totpunkt verläuft. Ursache dafür ist der dauernde Verlust von Gas aus dem Zylinder aufgrund des Druckgefälles zwischen Zylinder und Umgebung. Der geringere Spitzendruck verursacht einen geringeren berechneten gemittelten Elektrodenabstand, da sich die Durchbruchspannung bei den Positionen des Kolbens nahe dessen oberen Totpunktes verringert. Diese Verringerung des berechneten gemittelten Elektrodenabstandes war jedoch auch bei einem zu geringen Elektrodenabstand der Zündkerze zu beobachten. Aufgrund der geänderten Kurvenform des Zylinderdruckverlaufes nimmt aber im Falle einer fehlerhaften Kompression der mittlere quadratische Fehler σ zu aufgrund des nicht mehr symmetrischen Druckverlaufes, der aber nach wie vor mit der Gleichung angenähert wird, die dem Druckverlauf einer fehlerfreien Kompression entspricht. Dies liegt daran, daß die Werte der Durchbruchspannung des Funkens proportional zum Druck sind und die so gemessenen Durchbruchspannungswerte mit der idealen Druckkurve ohne Leck, die für die Anfittung verwendet wird, verglichen werden.

Da eine bestimmte Leckrate zu einer bestimmten Änderung des berechneten gemittelten Elekrodenabstandes führt und zu einem bestimmten mittleren quadratischen Fehler σ, wird in dem Schritt 208 überprüft, ob der aktuelle mittlere quadratische Fehler σ dem mittleren quadratischen Fehler σ entspricht, der bei dem aktuellen Wert des berechneten gemitteiten Elektrodenabstandes zu erwarten ist, wenn der Fehlerfall in einer fehlerhaften Kompression zu suchen ist.

Ist dies der Fall, erfolgt ein Übergang zu dem Schritt 209, in dem eine Kennung gesetzt wird, die bedeutet, daß die Kompression der Verbrennungskraftmaschine fehlerhaft ist.

Ergab die Überprüfung in dem Schritt 208, daß der mittlere quadratische Fehler σ keinen Wert annimmt, der bei einer fehlerhaften Kompression vorliegen würde, so wird in dem Schritt 210 eine Kennung gesetzt, die bedeutet, daß ein Isolationsfehler in der Zündanlage vorliegt.

Ist die Zündkerze defekt, weil zum Beispiel der Isolatorfuß gebrochen ist, so kommt es zu Funkendurchbrüchen im Isolator, die mit wesentlich geringerer Spannung erfolgen, als in der komprimierten Luft. Dies führt in jedem Fall zu einem erhöhten mittleren quadratischen Fehler σ, da die Anfittung an die Druckkurve ohne Leck nicht mehr stimmt. Der Bereich, der in Fig. 3 beispielsweise mit 320 bezeichnet ist, repräsentiert eine Zündkerze, bei der der Funken immer im Isolator erzeugt wird mit sehr geringer Durchbruchspannung. Die Zündkerze, die durch den Bereich 321 repräsentiert wird, erzeugt nur teilweise Funken im Isolator, während sie manchmal auch funktionstüchtig ist. Daher ergibt sich ein im wesentlichen korrekter Wert für den berechneten gemittelten Elektrodenabstand, jedoch ein erhöhter mittlerer quadratischer Fehler σ.

In dem mit 303 markierten Bereich ist sowohl die Zündanlage in Ordnung als auch die Kompression korrekt. In dem 306 bezeichneten Bereich ist der Elektrodenabstand der Zündkerze zu gering und in dem Bereich 307 ist der Elektrodenabstand der Zündkerze zu groß. Der mit 308 bezeichnete Bereich repräsentiert das Verhalten bei einem Kompressionsfehler. Je größer die Leckrate, um so geringer wird der berechnete gemittelte Elektrodenabstand und um so größer wird der mittlere quadratische Fehler σ.

Es ist vorteilhaft, bei der Berechnung nicht unmittelbar den Elektrodenabstand zu bestimmen sondern die Größe k.d. Typische Werte von k.d liegen in der Größenordnung von 600 V/bar bis 2000 V/bar und einem mittleren quadratischen Fehler von 600 V/bar bei Elektrodenabständen von 0,3 mm bis 1,3 mm und einem Spitzendruck der Kompression ohne Leckrate von etwa 1 2 bar.

Für die Leckraten ergibt sich ein Bereich von 600 V/bar bis 1600 V/bar bei einem mittleren quadratischen Fehler von 600 V/bar bis 2200 V/bar, wenn der Spitzendruck von 12 bar ohne Leck auf 6 bar absinkt.

Es hat sich gezeigt, daß die Messung eines Zyklus und die Anfittung der Durchbruchspannungswerte an die Modelldruckkurve bereits gute Werte liefert für den berechneten gemittelten Elektrodenabstand und den mittleren quadratischen Fehler. Durch die auch in Fig. 1 zu erkennenden Schwankungen in der Durchbruchspannung ist allerdings ein Fehler vorhanden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Messung mehrerer Arbeitsspiele vorzunehmen mit einer Mittelung der Einzelergebnisse der Durchbruchspannung mit anschließender Anfittung an die Druckkurve ohne Leckrate. Bei dieser Vorgehensweise sind die Fehler der einzelnen Durchbruchspannungswerte schon bei der Anfittung minimiert.

Das Verfahren kann sowohl bei einer geschleppten als auch bei einer gefeuerten Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden.

Im geschleppten Zustand kann das Verfahren sowohl bei der Produktion als Bandende- Kalttest durchgeführt werden als auch in der Werkstatt beim Kundendienst.

Die Ausgestaltung der Zündanlage kann beispielsweise einen Hochspannungstastkopf mit anschließender Spitzenwerterfassung umfassen, die die von einer Hochspannungs- Kondensator-Zündung alle 10° Kurbelwelle, beginnend bei 90° Kurbelwelle vor dem Zündungs-OT, erzeugten Funken vermißt. Das Ende der Funkenerzeugung kann beispielsweise 90° Kurbelwelle nach Zündungs-OT liegen, wodurch sich insgesamt 19 Durchbruchspannungswerte ergeben. Diese Durchbruchspannungswerte werden über einen A/D-Wandler in einem Computer eingelesen und dort die Mittelwertbildung über mehrere Arbeitsspiele durchgeführt, sowie die Anfittung mit anschließender Bewertung des Ergebnisses. Bei Verwendung einer Wechselspannungszündanlage muß der Absolutwert der Hochspannung gebildet werden, da der Funkendruchbruch sowohl bei negativer wie auch bei positiver Polung erfolgen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zur Prüfung der Kompression sowie der Zündanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei bei verschiedenen Winkelpositionen der Kurbelwelle in den einzelnen Zylindern die Zündkerze mit einer solchen Spannung beaufschlagt wird, daß sich ein Funkenüberschlag einstellt, wobei aus den zu den einzelnen Winkelpositionen ermittelten Durchschlagsspannungswerten, bei denen sich der Funkenüberschlag einstellt, auf die Kompression und den Zustand der Zündanlage geschlossen wird (202, 204, 205, 208), dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten Durchschlagsspannungswerten ein gemittelter Wert wenigstens eines Parameters eines Gleichungssystems bestimmt wird, der den Elektrodenabstand der Zündkerze repräsentiert, wobei bei der Bestimmung des gemittelten Wertes des wenigstens einen Parameters weiterhin eine Fehlergröße ermittelt wird, die den Fehler bei der Mittelung des Parameters repräsentiert, wobei auf eine fehlerhafte Zündanlage geschlossen wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters von einem Sollparameter um einen Betrag abweicht, der größer ist als ein bestimmter Schwellwert, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig kleiner ist als eine bestimmte Schwelle (202, 204, 205, 306, 307), und wobei auf eine fehlerhafte Kompression geschlossen wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters im Vergleich zum Sollparameter einem kleineren Elektrodenabstand entspricht, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als ein bestimmtes Maß (202, 204, 208, 308).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bestimmte Maß größer wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters kleiner werdenden Elektrodenabständen entspricht (308).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine fehlerhafte Zündanlage erkannt wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters einem Elektrodenabstand entspricht, der kleiner ist als der Sollwert des Elektrodenabstandes, wenn gleichzeitig die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als die bestimmte Schwelle aber kleiner ist als das bestimmte Maß (320).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine fehlerhafte Zündanlage erkannt wird, wenn der gemittelte Wert des wenigstens einen Parameters um nicht mehr als einen Grenzwert von dem Sollwert abweicht und die Fehlergröße betragsmäßig größer ist als ein bestimmter Wert (321).

5. Vorrichtung zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündanlage eine Hochspannungs-Kondensator-Zündung, eine Wechselspannungszündung oder eine Transistor-Spulen-Zündung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmessung mittels eines Hochspannungstastkopfes an der Zündkerze erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchspannung aus einer an der Primärseite oder der Sekundärseite der Zündspule gemessenen Spannung abgeleitet wird.