DE2326839A1

DE2326839A1 - Analysator fuer zuendspannungskurven bei brennkraftmaschinen mit funkenzuendung

Info

Publication number: DE2326839A1
Application number: DE2326839A
Authority: DE
Inventors: Klaus Roland Dipl Ing Kuhn; Viktor Dipl Ing Stigler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-25
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE2326839B2; IT1012722B; US3942102A; SE404404B; FR2230875A1; FR2230875B1; GB1464477A

Description

SIEMENS AKTIENGESELISCHAPT Erlangen, Berlin und München ' Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen:

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Analysator für Zündspannungskurven hei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analysator für Zündspannungskurven hei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung mit einem Abgriff auf der Hochspannungsseite der Zündspule und mit zwei daran angeschlossenen Meßkanälen.

Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung können Fehlzündungen auftreten, die von Fehlern an der Zündkerze herrühren. Diese Fehler können an dem zeitlichen Verlauf der Zündspannungskurve erkannt werden. Der Spannungsverlauf der Zündspannungskurven wird dabei an der Hochspannungsseite der Zündspule abgegriffen. Fehlzündungen, die durch Zündkerzenfehler hervorgerufen werden, beruhen beispielsweise auf verbleiten oder verölten Zündkerzen, auf Rissen im Kerzenisolator oder Funkenüberschlagen in den Kerzensteckern.

Die genannten Fehler können bei einer Analyse des Zündspannungsverlaufs mit Hilfe eines Oszillographen festgestellt werden. Eine Einrichtung dazu ist beispielsweise in der DAS 1 288 853 beschrieben. Die Benutzung von Oszillo graphen setzt große praktische Erfahrung voraus, wenn aus dem Kurvenverlauf eine richtige Diagnose gestellt werden soll. Die Auswertung des Schirmbildes des Oszillographen wird zusätzlich erschwert, wenn Fehlzündungen nur sporadisch erfolgen und bei Mehrzylindermotoren dann diese kurzzeitig auftretende Fehlerkurve unter mehreren in sich voneinander abweichenden fehlerfreien Kurvenzügen beurteilt werden soll.

In der DAS 2 040 913 ist eine Einrichtung zur'automatischen Erfassung des seitlichen Verlaufs der Zündspannungen

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in einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine "beschrieben, die ohne Oszillographen auskommt. Datei sind mehrere Meßkanäle vorgesehen, die dazu dienen, über eine Steuereinheit mit den einzelnen Kanälen zugeordneten Zeitstufen die Zündspannungskurven in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abzutasten und die abgetasteten Werte zu speichern. Ein Zuordner stellt dabei sicher, daß die Zündspannungskurven den entsprechenden Zylindern der Maschine zugeordnet werden.

Dem bekannten Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einzelner Diskri— minatoren Spannungswerte der Zündspannungskurve zu erfassen und je nach Größe der Meßwerte zu entscheiden, ob eine einwandfreie Zündung oder einer der am häufigsten vorkommenden Zündfehler vorliegt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen vorausgehend drei verschiedene mögliche Zündkurven erläutert werden, an deren charakteristischen Teilen Zündfehler bzw. eine einwandfreie Zündung erkannt werden können. Die Zündspannungskurven sind in den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Figur 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung an der Hochspannungsseite der Zündspule einer Brennkraftmaschine mit Funkenzündung während eines einwandfreien Zündvorganges. In Figur 2 ist der Zündspannungsverlauf bei verbleiter Zündkerze dargestellt.

Figur 3 zeigt eine Zündspannungskurve bei durchschlagendem Kerzenstecker.

Die Figuren 4 bis 6 geben in der gleichen Reihenfolge Zündspannungskurven des gleichen Charakters, jedoch mit größerer zeitlicher Auflösung wieder.

In Figur'1 werden die charakteristischen Teile einer Zünd-.kurve vorgestellt. Mit 1 wird ein Zündspannungskurventeil bezeichnet, der in der Fachwelt als "Vorspannungslinie" bekannt ist. Der im wesentlichen waagerechte Teil 2 der Kurve nach Figur 1 wird mit "Brennapannangslinie" bezeichnet.

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Teil 3 stellt einen Ausschwingvorgang dar und Teil 4 wird durch den Schließvorgang des Unterbrecherkontaktes verursacht.

In Figur 4 werden die einzelnen Teile der Kurve infolge der größeren zeitlichen Auflösung besser erkennbar. Insbesondere stellt sich die Vorspannungslinie nicht als einheitlicher Spannungsanstieg dar. Vielmehr besteht sie aus einem nahezu linearen Anstiegsteil 5, dem ein kurzer Einbruch 6 folgt. Dieser Einbruch wird durch den Funkenüberschlag im Zündverteiler der Maschine hervorgerufen. Auf den Einbruch 6 folgt ein weiterer Spannungsanstieg 7 bis zum Einsetzen des Überschlages zwischen den Elektroden der Zündkerze. Im Abschnitt 8 der Figur 4, dem sogenannten Funkenkopf, bricht die Spannung auf den Wert der Brennspannung 9 des Zündfunkens zusammen. Figur 5 zeigt die Zündspannungskurve bei verbleiter oder verölter Zündkerze. Die Vorspannungslinie ist gleich der bei der einwandfreien Zündung. Die Spannung baut sioh an der Zündspule wie bei der Figur 4 auf. Die Energie ist jedoch nicht ausreichend, den Funkenkopf 8 zu bilden. Statt des steilen Spannungsabschwungs, wie er in der Figur 4 zu beobachten ist, bricht die Spannung langsamer über Nebenwiderstände zusammen. Dies ist im Abschnitt der Zündspannungskurve nach Figur 5 erkennbar. Die Figur 6 stellt eine Zündspannungslinie bei Funkenüberschlag außerhalb des Brennraumes (durchschlagender Kerzenstecker) dar. Die Spannung baut sioh wie bei der einwandfreien Zündung in den Teilen 5_f 6 und 7 auf. Es erfolgt auch ein Funkenüberschlag, der einen steilen Abschwung zur Folge hat. Es entsteht jedooh keine Brennlinie. Die Spannung steigt vielmehr nach einem oder auch mehreren Überschlägen immer wieder an und geht dann in den Ausschwingvorgang 3 der Figur 1 über. Aus den sechs Figuren ist zu entnehmen, daß erstens die Zündspannungskurve bei einer einwandfreien Zündung einen steilen Spannungsabschwung und eine nahezu waagerechte Brennlinie 9 aufweist. Zweitens ist erkennbar, daß bei einer Fehlzündung infolge

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verbleiter oder verölter Zündkerzen der Spannungsabschwung 8 fehlt, die Spannung vielmehr nur langsam entsprechend dem Abschnitt 10 der Figur 5 fällt. Drittens, beim Kerzensteckerdurohechlag ergibt sioh ein oder mehrere steile Ab-Bohwünge 11 naoh Figur 6 mit einem Aussohwingvorgang großer Amplitude.

Bei einem Analysator für die Zündspannungskurven bei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung mit einem Abgriff auf der Hochspannungsseite der Zündspule und mit zwei daran angeschlossenen Meßkanälen werden die drei möglichen Fälle gemäß der Erfindung dadurch erkennbar, daß der Abgriff mit den Eingangsklemmen eines Amplitudendiskriminators für die Rüokflanke der "Vorspannungslinie" und eines Amplitudendiskriminators für die "Brennspannungslinie" verbunden ist und Ausgangssignale der Diskriminatoren parallel an Logikelemente der Funktionen »UND», "NICHT-UND" und "UND-NICHT" angelegt sind. Die Wirksamkeit der Erfindung beruht darauf, daß durch eine Erfassung der Rüokflanke der Vorspannungslinie eine Aussage über den erfolgten oder nicht erfolgten Spannungsabschwung erhalten wird. Mit der Diskrimination der Brennspannungelinie wird ein Anhalt dafür erhalten, ob eine Zündung im Zylinder stattgefunden hat oder nicht. Mit Hilfe der logischen Auswertung der beiden Meßwerte kann über eine einwandfreie Zündung bzw. über häufig vorkommende Zündfehler entschieden werden. Die Entscheidung liegt als "Ja/Nein"-Aussage von logischen Elementen vor.

Zweckmäßig besteht dabei der Amplitudendiskriminator für die Rückflanke aus einem Differenzierglied, dessen Auegang mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist. An den zweiten Eingang des Diffarenzverstärker s ist dabei eine Vergleiohsspannung angelegt. Als Amplitudendiskriminator für die Brennspannungslinie wird zweckmäßig ein Integrierglied vorgesehen, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines Differenzveretärkers verbunden ist, dessen zweiter Eingang an eine Vergleiohsspaimung angelegt ist. Der Ausgang d@e Differensnrers^&xkere liegt

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dabei an einem Eingang eines UND-Gatters, dessen zweiter Eingang über ein Zeitglied mit dem Eingang des Integriergliedes verbunden ist.

Dem Differenzierglied des Amplitudendiskriminators für die Rückflanke der Vorspannungslinie wird mit Vorteil ein Tiefpaß vorgeschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Figur 7 als Prinzipschaltbild gezeigt. Klemmen K1 und K2 des Schaltbildes werden an einen Abgriff der Hochspannungsseite der Zündspule angelegt. Der Klemme K1 folgt der Diskriminator für die Rückflanke der Vorspannungslinie, der im einzelnen aus einem !Tiefpaß, aus einem Längswiderstand R2 und einer Querkapazität C2 besteht. An den Verbindungspunkt des Widerstandes R2 mit der Kapazität C2 ist ein aus einer Längskapazität C1 und einem Querwiderstand R1 bestehendes Differenzierglied angeschlossen. Der Abgriff des Differenziergliedes ist mit der einen Eingangsklemme eines Differenzverstärkers V1 verbunden. Die andere Eingangsklemme des Differenzverstärkers liegt am Abgriff eines Potentiometers P1, das Bestandteil eines Spannungsteilers mit den zusätzlichen Widerständen R3 und R4 ist. Am Potentiometer P1 kann eine Vergleichsspannung eingestellt werden. Die mit · der Vergleichsspannung beaufschlagte Eingangsklemme des Verstärkers V1 ist über einen Kondensator G3 geerdet. Die Ausgangsklemme S1 des Differenzverstärkers V1 liegt parallel an ersten Eingängen dreier logischer Schaltungen, die von oben nach unten die Funktionen "UND-NICHT", "UND" und "NICHT-UND" erfüllen.

An die Eingangsklemme K2 schließt sich der Amplitudendiskriminator für die Brennspannungslinie an. Im einzelnen ist die Eingangsklemme K2 über ein Integrierglied aus einem Längswiderstand R5 und einer Querkapazität C5 mit der einen Eingangsklemme eines Differenzverstärkers V2 verbunden. Die andere Eingangsklemme des Differenzverstärkers V2 liegt am Abgriff eines Potentiometers P2, das

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Bestandteil eines Spannungsteilers mit den zusätzlichen Widerständen R6 und R7 ist, und über eine Kapazität 06 an Erde. Der Ausgang des Differenzverstärker V2 ist an den einen Eingang eines weiteren UND-Gatters gelegt. Der • zweite Eingang dieses UND-Gatters ist über ein Zeitglied T mit der Eingangsklemme K2 verbunden. Die Ausgangsklemme des zusätzlichen UND-Gatters UND2 steht parallel mit den zweiten Eingängen der oben erwähnten drei logischen Elemente in Verbindung.

Der Tiefpaß R2, 02 vor dem Differenzierglied 01, R1 bewirkt bei geeigneter Dimensionierung, daß der Differentialquotient der Rückflanke der Vorspannungslinie je nach Größe des Abschwungs unterschiedlich groß wird. Mit Hilfe der am Differenzverstärker V1 über P1 angelegten Vergleichsspannung gelingt es, den großen Spannungsäbschwung, der zur Funkenbildung an der Zündkerze oder bei fehlerhaftem Kerzenstecker auch zu Durchbrüchen an diesem führt, von den Differentialquotienteri der Vorfunkenstrecke (Abschnitt 6 der Figuren 4, 5 und 6) oder auch von kurzen, im Abschnitt 9 der Figur 4 erkennbaren Wiederzündungen bei schon eingeleiteter, aber beispielsweise-durch den Gasstrom wieder unterbrochener Zündung zu unterscheiden. Bei genügend großem Spannungsabschwung erscheint ein Ausgangssignal an der Klemme S1.

Bei der Integration im Integrationsglied R5, 05 erhält man, wenn mit der Integration zu Beginn der Vorspannungslinie begonnen wird, nach einem kurzen Anstieg durch die Vorspannung bei einer einwandfreien Zündung einen linearen langsamen Anstieg des Integrals. Bei Fehlzündungen durch verbleite Kerzen oder Kerzensteckerdurob-schläge wird dagegen ein schneller Anstieg des Integrals hervorgerufen. Mit Hilfe des Potentiometers P2 am einen Eingang des Differenzverstärkers V2 wird eine Spannungsschwelle für das Integral festgelegt und mit Hilfe des Zeitgliedes naoh einer vorgegebenen Zeit festgestellt, ob ein gewisser Spannungswert des Integrals erreicht ist. Wird dieser Wert erreicht, so ist eine Fehlzündung erfolgt.

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Die Auswertung der beiden an den Ausgängen S1 und S2 anliegenden Signale ergehen folgendes Schema:

S1 = 1 S2 = 0 einwandfreie Zündung S1 = 1 S2 = 1 keine Zündung, da Spannungs-

durchsohlag im Kerzenstecker

S1 = 0 S2 = 1 Zündkerzen verbleit oder verölt

Sie Beurteilung nach diesem Schema erfolgt in den an die Ausgangsklemmen 51 und S2 angeschalteten logischen Elementen.

4 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

1J Analysator für Zündspannungskurven bei Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung mit einem Abgriff auf der Hochspannungsseite der Zündspule und mit zwei daran angeschlossenen Meßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff mit den Eingangsklemmen (K1, Z2) eines Amplitudendiskriminators "(01, R1, Y1) für die Rückflanke der Vorspannungslinie und eines Amplitudendiskriminators (R5, 05, V2) für die Brennspannung slinie verbunden ist und Ausgangssignale der Diskriminatoren parallel an Logikeletnente der Punktionen "UND", "NICHT-UND" und "UND-NICHT" angelegt sind.
2. Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudendiskriminator für die Rückflanke der Vorspannungslinie aus einem Differenzierglied

■ (C1, R1) besteht, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (V1) verbunden ist und an den zweiten Eingang des Differenzverstärker (V1) eine Vergleichsspannung angelegt ist.
3. Analysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzierglied (C1, R1) ein Tiefpaß (R2, 02) vorgeschaltet ist.
4. Analysator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudendiskriminator für die Brennspannungslinie aus einem Integrierglied (R5, C5) besteht, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines Differenzverstärkers (V2) verbunden ist und an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (V2) über den Abgriff eines Spannungsteilers (P2) eine Vergleichsspannung angelegt ist, und daß der Ausgang des Differenzverstärkers (V2) an einem Eingang eines UND-Gatters (UND2) liegt, dessen zweiter Eingang über ein Zeitglied (T) mit dem Eingang (K2) des Integriergliedes (R5, 05) verbunden ist.

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