DE2658614A1

DE2658614A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtasten von fehlzuendungen in brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2658614A1
Application number: DE19762658614
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aono; Masaharu Asano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-12-25
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1977-07-07
Also published as: US4083234A; DE2658614C2; JPS5277920A; JPS5853177B2; GB1542476A

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTEB,. __or _Λ .

Zboob 14

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

PG 23-76269 2 3. 082, 1976

Nissan Motor Company, Limited No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten von Fehlzündungen in Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtasten von Fehlzündungen in Brennkraftmaschinen mit Funkenzündung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Einige moderne Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge sind mit katalytischen Konvertern zur Re-Oxidierung brennbarer Rückstände in den Auspuffgasen versehen, die aus den Antriebszylindern der Brennkraftmaschine abgegeben werden. Der in den Konvertern angeordnete Katalysator wird daher auf beträchtliche Temperaturen während des Betriebes der Maschine erhitzt. Daher ist eine der wichtigsten konstruktiven Überlegungen darauf gerichtet, die Katalysatoren gegenüber der Hitze zu schützen. Die Temperaturen in den Auspuffgasen steigen auf sehr hohe Werte an, wenn Fehlzündungen in den

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Antriebszylindern eintreten, die gelegentlich zu einem Verbrennen der Katalysatoren führen. Es sind daher Maßnahmen zum Abtasten der Fehlzündungen und zur Behebung der Ursachen der Fehlzündungen erforderlich. Es sind bisher verschiedene Verfahren zum Abtasten von Fehlzündungen bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, die zu dem Zweck dienen sollten, katalytische Konverter vor der Hitze zu schützen, die aufgrund von Fehlzündungen in den Zylindern entsteht.

Eines dieser Verfahren liegt in der Überwachung der Wellenform des Stromes in der Primärwicklung oder Sekundärwicklung der Zündspüle eines Funkenzündungssystems. Dieses Verfahren ist jedoch nicht vollständig geeignet, da Fehl- ' Zündungen bei Brennkraftmaschinen nicht nur auf einer Fehlfunktion des Zündsystems, sondern auch auf einem ungenügend eingestellten Luft-Brennstoff-Gemisch beruhen können, das den Arbeitszylindern der Maschine zugeführt wird.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zum Abtasten von Fehlzündungen in Brennkraftmaschinen besteht darin, die Temperaturen der Auspuffgase der einzelnen Arbeitszylinder der Maschine zu messen und die gemessenen Auspuffgastemperaturen miteinander zu vergleichen und damit unübliche Temperaturwerte aufgrund von Fehlzündungen festzustellen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es außerordentlich komplizierte und teure mechanische und elektrische Einrichtungen erfordert, wenn eine ausreichende Zuverlässigkeit gewährleistet sein soll.

Ein weiteres Verfahren zum Abtasten von Fehlzündungen besteht in einer Überwachung der Konzentration der Luft in den Auspuffgasen, die durch die Arbeitszylinder abgegeben werden. Eine mangelnde Verbrennung in einem der Zylinder

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kann festgestellt werden aufgrund einer ungewöhnlichen Zunahme der Konzentration von Luft in den Auspuffgasen, die ein nicht gezündetes und verbranntes Luft-Brennstoff-Gemisch enthalten. Die Konzentration der Luft in den Auspuffgasen wird abgetastet durch einen Sauerstoff-Sensor, der innerhalb des Auspuffsystems angeordnet ist und ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das sich mit der Konzentration der Luft in den Auspuffgasen ändert. Es ist beispielsweise aus der US-PS 3 827 237 bekannt, daß das Ausgangssignal eines derartigen Sauerstoff-Sensors im wesentlichen konstant ist, sofern nicht die Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen einen bestimmten Wert annimmt, der üblicherweise dem stöchxometrxschen Luft-Brennstoff-Verhältnis des in dem Brennstoffzufuhrsystem der Maschine erzeugten Gemisches entspricht. Der Sauerstoff-Sensor gestattet es daher nicht, kontinuierlich und zuverlässig Änderungen der Konzentration der Luft in den Auspuffgasen in analoger Weise zu folgen. Aus diesem Grunde kann nicht unterschieden werden, ob eine Fehlzündung eingetreten ist oder ob ein zu mageres Gemisch in der Maschine verbrannt worden ist.

Die Erfindung ist auf die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer Vorrichtung zum Abtasten von Fehlzündungen in einer Funkenzündungs-Brennkraftmaschine gerichtet, die ohne die bisher verwendeten, nachteiligen Merkmale auskommt.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs und des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Entsprechend einem wichtigen Merkmal der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Abtasten einer Fehlzündung das Auspuffgeräusch der Maschine zur Erzeugung einer kontinuierlichen Signalwelle abgetastet, die eine Auspuffgeräusch-Frequenz aufweist, die mit dem abgetasteten Auspuffge-

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rausch veränderlich ist. Die Signalwelle weist ein Frequenzspektrum mit Spitzenwerten auf, deren einer als Grundfrequenzbestandteil der Welle unabhängig von den Zündbedingungen in der Maschine erscheint, und deren andere bei bestimmten harmonischen Bruchteils-Schwingungen der Grundfrequenz auftreten, wenn es zu einer Fehlzündung in der Maschine kommt. Weiterhin wird die Ausgangsdrehzahl der Maschine zur Erzeugung eines Maschinendrehzahlsignals abgetastet, und die zuvor erwähnte Signalwelle wird in bezug auf den Grundfrequenzbestandteil der Welle und die harmonischen Bruchteils-Oberschwingungen auf der Basis des zuvor erwähnten Drehzahlsignals zur Abtastung von Fehlzündungen analysiert. Dies wird ermöglicht aufgrund der Beziehung zwischen den Spektrumsamplituden des Frequenzspektrums der Signalwelle bei der Grundfrequenz und den harmonischen Oberschwingungen. Die Signalwelle wird vorzugsweise analysiert durch Extraktion eines Grundfrequenzbandes der Signalwelle mit einer mittleren Frequenz bei dem obenerwähnten Grundfrequenzbestandteil und Niederfrequenzbändern mit den jeweiligen mittleren Frequenzen bei den erwähnten harmonischen Bruchteils-Schwingungen, durch Änderung der mittleren Frequenzen aller Bänder entsprechend dem Maschinendrehzahl-Signal und durch überwachung der jeweiligen Spektrumsdichtewerte der Niederfrequenzbänder in bezug auf den Spektrumsdichtewert des Grundfrequenzbandes.

In diesem Falle können die jeweiligen Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht werden durch Erzeugung von Signalwellen, deren eine ein Grundfrequenzband und deren andere die Niederfrequenzbänder aufweisen, durch Kombination der Signalwellen, die die Niederfrequenzbänder aufweisen, zur Erzeugung einer einzigen, zusammengesetzten Signalwelle und durch Vergleichen des Spektrumsdichtewertes des zusammengesetzten Signals mit dem Spektrumsdichtewert der Signalwelle, die das Grundfrequenzband aufweist, so daß ein Fehlzündungssignal gebildet werden kann, wenn das erstere größer als das letztere ist.

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Alternativ können die Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht werden, indem eine weiße Rauschsignalwelle in einer Anzahl entsprechend der Gesamtanzahl des erwähnten Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder erzeugt wird, wobei die Basisfrequenzbänder vorbestimmte harmonische Mittelfrequenzen aufweisen. Ausserdem wird als Drehzahlsignal eine Signalwelle mit veränderlicher Frequenz erzeugt, die mit der Zündfrequenz der Maschine synchronisiert ist. Es wird eine Bruchteilssignalwelle erzeugt, die eine veränderliche Frequenz aufweist, die einem vorbestimmten Bruchteil der Frequenz des Maschinendrehzahlsignals entspricht, die jeweiligen Mittelfrequenzen der Basisfrequenzbänder werden entsprechend der Frequenz der Bruchteilssignalwelle modifiziert, so daß das Grundfrequenzband und die Niederfrequenzbänder aus dem Basisband entstehen. Es werden Signalwellen erzeugt, die nur aus denjenigen Frequenzbestandteilen der erstgenannten Signalwelle bestehen, die in das Grundfrequenzband und die Niederfrequenzbänder hineinfallen. Die Wellen des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder werden zur Erzeugung eines einzigen zusammengesetzten Signals kombiniert, und aus der zusammengesetzten Signalwelle werden diejenigen Frequenzteile herausgenommen, die unterhalb einer bestimmten Grenze liegen, die sich unter der unteren Grenze des Grundfrequenzbandes befindet, so daß ein Fehlzündungssignal durch die herausgenommenen Frequenzteile gebildet werden kann.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband zu überwachen, indem man die Ausgangssignalwelle in eine vorbestimmte Anzahl von Teilwellen mit verschiedenen Frequenzbändern zerlegt, und anschließend die Teilwellen in Zyklen abzutasten, die Perioden aufweisen, die gleich dem Produkt der Anzahl der Arbeitszylinder der Maschine und der Periode jedes Zündzyklus der Maschine sind und damit nur die Fre quenzteile aus der ursprünglichen Signalwelle herauszu-

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nehmen, die niedriger als das obenerwähnte Grundfrequenzband sind, und ein Fehlzündungssignal aus den herausgenommenen Frequenzteilen zu erzeugen.

Entsprechend einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung wird eine Fehlzündungs-Abtastvorrichtung für eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die einen elektroakustischen Wandler zum Abtasten der akustischen Geräusche der Maschine zur Erzeugung eines kontinuierlichen Wellensignals mit Auspuff geräusch- Frequenz umfaßt, die mit dem abgetasteten Auspuffgeräusch veränderlich ist. Die Signalwelle weist ein FrequenzSpektrum mit Spitzenwerten auf, deren einer bei einer Grundfrequenz der Welle unabhängig von den Zündbedingungen der Maschine erscheint und deren andererbei bestimmten Bruchteils-Harmonischen der Grundfrequenz liegt, wenn eine Fehlzündung in der Maschine eintritt. Eine Drehzahlabtasteinrichtung dient zum Abtasten der Ausgangsdrehzahl der Maschine und zur Erzeugung eines Drehzahlsignals, das mit der abgetasteten Ausgangsdrehzahl der Maschine veränderlich ist. Eine Frequenz-Analyseeinrichtung zum Analysieren der erwähnten Signalwelle in bezug auf die Grundfrequenzteile der Welle und deren Bruchteils-Harmonischen auf der Basis des zuvor erwähnten Drehzahlsignals dient zur Abtastung von Fehlzündungen der Maschine aufgrund der Beziehung zwischen den jeweiligen Amplituden des Frequenzspektrums der Signalwelle bei der Grundfrequenz und den Bruchteils-Harmonischen dieser Grundfrequenz. In diesem Falle ist die Frequenz-Analyseeinrichtung vorzugsweise so angeordnet, daß die Signalwelle analysiert wird durch Extraktion eines Grundfrequenzbandes mit einer Mittelfrequenz bei der zuvor erwähnten Grundfrequenz und einiger Niederfrequenzbänder mit Mittelfrequenzen bei den erwähnten Bruchteils-Harmonischen aus der Signalwelle. Die jeweiligen Mittelfrequenzen aller Frequenzbänder werden entsprechend der Maschinendrehzahl geändert,und die jeweiligen Spektrumsdichtewerte der Niederfrequenzbänder in bezug

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auf den Spektrumsdichtewert des Grundfreguenzbandes werden überwacht.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbexspxele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Frequenzspektrums der Auspuffgeräusche einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine bei normalem Betrieb;

Fig. 2 ist ein Diagramm ähnlich Fig.1, zeigt jedoch ein Beispiel eines Frequenzspektrums, für eine Brennkraftmaschine, bei der in einem Zylinder Fehlzündungen auftreten;

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Darstellung der Arbeitshübe anhand des Drehwinkels der Kurbelwelle bei einer Viertakt-Vierzylindermaschine;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtastung von Fehlzündungen und eines Auspuffsystems für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine ;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein bevorzugtes Beispiel der Frequenz-Analyseeinrichtung zeigt, die ein Teil der Vorrichtung der Fig.4 bildet;

Fig. 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels des Frequenzspektrums von weißem Rauschen;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Reihe von Frequenzbändern zeigt, die sich durch weißes Rauschen

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gemäß Fig.6 in bekannter Weise erzielen lassen;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Veranschaulichung eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Analyseeinrichtung der Vorrichtung der Fig.4;

Fig. 9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung verschiedener Sinuswellenformen, die der Amplitude nach in vorbestimmten Intervallen in bezug auf die Frequenzen der Wellenform abgetastet sind;

Fig.10 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der

Frequenzbänder, die die Frequenzen der Wellenform der Fig.9 enthalten;

Fig.11 ist ein Diagramm, das Sinuswellenformen ähnlich Fig.9 zeigt, die jedoch in der Welle enthalten sind, die die Auspuffgeräusche einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine anzeigt;

Fig.12 ist ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Analyseeinrichtung gemäß Fig.4.

In Fig.1 stellt die Kurve a ein Beispiel eines Frequenzspektrums der Auspuffgeräusche einer üblichen Vierzylinder-Funkenzündungs-Brennkraftmaschine für den Fall dar, daß die Maschine unter normalen Bedingungen ohne Fehlzündungen oder Zündungsausfälle arbeitet. Unter diesen Bedingungen weist der Spektrumsdichtewert der Auspuffgeräusche einen Spitzenwert bei einer bestimmten harmonischen Grundkomponente der Welle auf, der mit f bezeichnet ist. In der folgenden Beschreibung soll die Frequenz f als Auspuffgeräusch-Frequenz bei normaler Zündung bezeichnet werden.

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In Fig.2 ist eine Kurve b dargestellt, die ein Beispiel einer Welle veranschaulicht, die das Frequenzspektrum der Auspuffgeräusche derselben Brennkraftmaschine bei einer Fehlzündung in einem der Arbeitszylinder der Maschine wiedergibt. Aus der Kurve b ist zu entnehmen, daß in diesem Fall der Spektrumsdichtewert der Auspuffgeräusche nicht nur einen Spitzenwert bei der Frequenz f , sondern Spitzenwerte bei Bruchteils-Harmonisehen der Frequenz f von 3/4, 2/4 und 1/4 aufweist, die mit (3/4)f , (2/4)f und (1/4)f bezeichnet sind. Die normale Auspuffgeräusch-Frequenz f und folglich deren subharmonische Frequenzen sind typisch für eine bestimmte Brennkraftmaschine und ändern sich mit der Ausgangsdrehzahl der Maschine, das heißt mit der Drehzahl der Kurbelwelle. Außerdem entspricht die 2/4-Bruchteils-Harmonische (2/4)f der Drehzahl der Kurbelwelle der Maschine mit vier Arbeitszylindern. Im Falle einer Sechszylinder-Maschine weist die Spektrumsdichtekurve der Auspuffgeräusche bei Fehlzündungen in einem der Zylinder Spitzenwerte bei der eigentlichen harmonischen Grundkomponente des Auspuffgeräusches der Maschine und bei den Bruchteils-Harmonischen von 5/6 bis 1/6 der besonderen Frequenzkomponente auf.

Wenn man im vorliegenden Fall davon ausgeht, daß bei einer Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine jeder der Arbeitszylinder der Maschine jeweils einen Betriebszyklus bei zwei vollen Umdrehungen der Kurbelwelle um ihre Achse durchläuft, liefern die einzelnen Arbeitszylinder eine Arbeit während ihrer jeweiligen Arbeitshübe, die in Fig.3 mit P., P_, P_ und P. für die jeweiligen Zylinder 1,2, 3, 4 bezeichnet sind. Unter Bezugnahme auf Fig.3 sei weiter angenommen, daß beispielsweise die Zündfolge der Zylinder 1 bis 4 auf 1-3-4-2 festgelegt ist und daß der Arbeitshub in jedem Betriebszyklus der einzelnen Arbeitszylinder während eines Zeitraums erfolgt, der einer Kurbelwellendrehung von 180° entspricht, während die übrigen

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Hübe jedes Zyklus, das heißt der Ansaughub, der Kompressionshub und der Ausstoßhub, während der restlichen Zeit ablaufen, die einer Kurbelwellenumdrehung von 540° entspricht. Wenn Fehlzündungen in aufeinander folgenden Betriebszyklen eines der Arbeitszylinder, beispielsweise des Zylinders Nr. 1 während des Arbeitshubes P. eintreten, können die Fehlzündungen als gleichbedeutend mit einem negativen Antrieb betrachtet werden, der zyklisch auf die Antriebsleistung der anderen Zylinder einwirkt, die normal arbeiten. Die Erzeugung der harmonischen Bruchteil skomponenten in dem FrequenzSpektrum der Auspuffgeräusche, die sich durch Fehlzündungen ergeben, können auf diese negativen Antriebseinflüsse zurückgeführt werden, die der fehlgezündete Arbeitszylinder den übrigen normal arbeitenden Zylindern erteilt. Experimente haben gezeigt, daß die harmonischen Bruchteilskomponenten unabhängig davon auftreten, welcher Zylinder fehlgezündet wird und sich sogar dann ergeben, wenn unregelmäßige Fehlzündungen in einem Zylinder oder regelmäßige oder unregelmäßige Fehlzündungen in zwei oder mehr Zylindern stattfinden.

Fig.4 zeigt schematisch ein Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine und eine allgemeine Anordnung einer Fehlzündungs-Abtastvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Die Brennkraftmaschine, die allgemein mit 20 bezeichnet ist, wird am Beispiel einer Vierzylindermaschine mit den Arbeitszylindern 20a, 20b, 20c und 2Od dargestellt. Das Auspuffsystem der Brennkraftmaschine 20 umfaßt einen Auspuffkrümmer 22, der von den jeweiligen, nicht gezeigten Auslässen der vier Zylinder ausgeht, ein Auspuffrohr 24, das mit dem äußeren Ende des Auspuffkrümmers 22 verbunden ist, einen Auspufftopf 26, der in dem Auspuffrohr 24 angeordnet ist, und ein Auspuffrohr 28, das von dem äußeren Ende des Auspuffrohres 24 ausgeht und ein offenes Ende 28a aufweist, wie es üblich ist. Das Auspuffsystem ist mit einem Konverter 30 zur Auspuffgasreinigung versehen, der einen nicht gezeigten Katalysator zur Re-

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Oxidierung brennbarer Rückstände in den Auspuffgasen in dem Konverter enthält. Gewünschtenfalls kann der Konverter 30 in dem Auspuffrohr 24 oder in dem Auspuffkrümmer 22 angeordnet sein. Die Brennkraftmaschine 20 umfaßt weiterhin ein Zündsystem zur Zündung einer brennbaren Füllung, die den einzelnen Arbeitszylindern 20a, 20b, 20c und 2Od zugeführt wird. Ein Zündverteiler 32 bestimmt die Reihenfolge und Frequenz der Zündung in den einzelnen Zylindern und bildet einen Teil des Zündsystems. Derartige Auspuff- und Zündsysteme für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt, so daß Einzelheiten nicht näher beschrieben werden müssen.

Das Fehlzündungs-Abtastsystem entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist mit dem herkömmlichen Auspuff- und Zündsystem verbunden und umfaßt einen Kopfhörer-Empfänger 34 als elektroakustischen Wandler, der kontinuierlich Änderungen des dem Wandler zugeführten Geräuschdrukkes in Änderungen einer geeigneten elektrischen Größe, wie etwa eines Stromes umwandelt. Der Empfänger 34 befindet sich in der Nähe des offenen Endes 28a des Auspuffrohres 28 und erzeugt kontinuierlich ein elektrisches Signal Sn mit einer Frequenz f , die sich mit der Frequenz der Tonwelle der Auspuffgeräusche ändert, die durch den Empfänger 34 abgetastet werden, wenn die Brennkraftmaschine 20 in Betrieb ist. Die veränderliche Frequenz f der durch den Empfänger 34 erzeugten Signalwelle soll im folgenden als Auspuffgeräusch-Frequenz bezeichnet werden. Gewünschtenfalls kann der Empfänger 34 in anderer Position in der Nähe des Auspuffsystems angeordnet sein, sofern die erzeugten Auspuff geräusche in dem Auspuffsystern genau abgetastet werden können.

Das auf diese Weise durch den Empfänger 34 erzeugte Signal Sn durchläuft einen Verstärker 36 und gelangt an eine Eingangsklemme g eines Frequenz-Analysators 38 über eine Leitung 40. Der Analysator 38 ist mit einer anderen Eingangsklemme h elektrisch über eine Leitung 42 mit einem auf die Maschinendrehzahl ansprechenden Frequenzgenerator 44 ver-

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bunden, der eine Frequenz erzeugt, die mit der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine 20 veränderlich ist. Der Frequenzgenerator 44 ist im dargestellten Beispiel mit dem erwähnten Zündverteiler 32 des Zündsystems verbunden, so daß ein Signal Si mit einer veränderlichen Frequenz f. erzeugt wird, die mit der Frequenz der in der Sekundärwicklung der nicht gezeigten Zündspule erzeugten Impulse synchronisiert und folglich repräsentativ für die Drehzahl der nicht gezeigten Kurbelwelle ist. Die Frequenz f. des Signals Si, die auf diese Weise von dem Zündverteiler 32 an den Analysator 38 übertragen wird, soll im folgenden als zündungssynchronisierte Frequenz bezeichnet werden.

Der Analysator 38 überwacht Änderungen der Auspuffgeräusch-Frequenz f des von dem Empfänger 34 zugeführten Signals und entdeckt etwa auftretende Fehlzündungen in einem der Arbeitszylinder 20a, 20b, 20c und 2Od der Brennkraftmaschine 20 auf der Basis von Kriterien, die sich kontinuierlich mit der Drehzahl der Maschinenkurbelwelle ändern, die durch die zündungssynchronisierte Frequenz f. repräsentiert wird. Dies soll im folgenden näher erläutert werden. Wenn der Analysator 38 eine Fehlzündung in der Brennkraftmaschine 20 abtastet, liefert er ein Ausgangssignal Sf an der Ausgangsklemme j, das als Fehlzündungssignal dient. Die Ausgangsklemme j des Analysators 38 ist mit einer geeigneten, nicht gezeigten Steuerschaltung verbunden, die die Betriebsbedingungen des Gemischzufuhrsystems und/oder des Zündsystems der Maschine unterbindet, die für die Fehlzündungen verantwortlich sind.

Gemäß Fig.5 umfaßt der Analysator 38, der die oben beschriebene allgemeine Funktion ausübt, erste, zweite, dritte und vierte Bandfilter 46a, 46b, 46c und 46d, die jeweilige erste Eingangsklemmen aufweisen, die parallel mit einer Eingangsklemme g des Analysators 38 in Verbindung stehen. Zweite Eingangsklemmen sind parallel mit dem weiteren Eingang h

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des Analysators 38 verbunden. Die Bandfilter 46a, 46b, 46c und 46d werden daher kontinuierlich mit dem Signal Sn mit der Auspuffgeräusch-Frequenz f von dem Empfänger 34 und dem Signal Si mit der zündungssynchronisierten Frequenz f. des auf die Maschinendrehzahl ansprechenden Frequenzgenerators AA versorgt. Das erste Bandfilter 46a weist ein Übertragungsband mit einer Mittelfrequenz auf, die gleich der Auspuffgeräusch-Frequenz Sn bei normalen Zündbedingungen ist, so daß nur Frequenzen innerhalb der bestimmten Bandbreite durchgelassen werden und ein Ausgangssignal Sa entsteht, das diese Frequenzkomponenten der Auspuffgeräusch-Frequenz Sn enthält. Die zweiten, dritten und vierten Bandfilter 46b, 46c und 46d weisen Übertragungsbänder auf, deren Mittelfrequenzen den harmonischen Bruchteilsfrequenzen von 3/4, 2/4 und 1/4, das heißt (3/4)f_Q, (2/4)£_q und (1/4)f_Q, bezogen auf die normale Auspuffgeräusch-Frequenz f entsprechen. Die Filter lassen jeweils nur Frequenzen innerhalb der bestimmten Übertragungsbandbreite der Filter durch. Die zweiten, dritten und vierten Bandfilter 46b, 46c und 46d liefern Ausgangssignale Sb, Sc und Sd, die diejenigen Frequenzkomponenten der Auspuffgeräusch-Frequenz f enthalten, die innerhalb der jeweiligen Bandbreiten liegen. Die Auspuff geräusch-Frequenz f und deren harmonische Bruchteils frequenzen (3/4) f , (2/4)f und (1/4)f sind veränderlich in Abhängigkeit von der Drehzahl der nicht gezeigten Kurbelwelle, wie bereits erwähnt wurde. Die zündungssynchronisierte Frequenz f.der Signalwelle Si, die an die Bandfilter 46a, 46b, 46c und 46d von dem Frequenzgenerator 44 abgegeben wird, dient zur Modifizierung der Mittelfrequenz der Bandfilter entsprechend Drehzahländerungen der Kurbelwelle im Betrieb.

Das erste Bandfilter 46a weist eine Ausgangsklemme auf, die mit einer ersten Eingangsklemme eines mit zwei Ein-

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gangen versehenen Komparators 48 verbunden ist. Die zweiten, dritten und vierten Bandfilter 46b, 46c und 46d sind mit ihren Ausgangsklemmen parallel mit einem Mischer 50 mit drei Eingängen verbunden. Der Mischer 50 kombiniert die drei Ausgangssignale Sb, Sc und Sd der Bandfilter 46b, 46c und 46d und erzeugt ein zusammengesetztes Signal Sm, das nur diejenigen Frequenzkomponenten der Auspuffgeräusch-Frequenz f enthält, die durch die Filter 46b, 46c und 46d hindurchgegangen sind. Der Mischer 50 weist eine Ausgangsklemme auf, die mit dem zweiten Eingang des Komparators 48 verbunden ist. Der Komparator 58 vergleicht das Signal Sa des ersten Bandfilters 46a mit dem Signal Sm des Mischers 50 im Hinblick auf die Spektrumsamplitude oder die.Spektrumsdichtekurve und gibt das zuvor erwähnte Fehlzündungssignal Sf an die Ausgangsklemme j des Analysators 38 ab, wenn das Signal Sm in der Spektrumsamplitude größer als das Signal Sa ist.

Sofern in allen Zylindern 20a, 20b, 20c und 2Od der Brennkraftmaschine 20 (Fig.4) keine Fehlzündungen auftreten, ist das Verhältnis der Spektrumsdichte der Frequenzkomponenten der Auspuffgeräusch-Frequenz f , die durch das zweite, dritte und vierte Bandfilter 46b, 46c und 46d hindurchgehen, zu den Frequenzkomponenten der Auspuffgeräusch-Frequenz f , die durch das erste Bandfilter 46a hindurchgeht, relativ klein, so daß das Signal Sa, das dem Komparator 48 von dem ersten Bandfilter 46a zugeführt wird, in der Spektrumsamplitude größer als das Signal Sm des Mischers 50 ist. Der Komparator 48 gibt daher kein Ausgangssignal Sf ab. Wenn in wenigstens einem der Zylinder 20a, 20b, 20c und 2Od der Brennkraftmaschine 20 (Fig.4) eine Fehlzündung eintritt, vergrößert sich das erwähnte Verhältnis der Signale Sa und Sm, wie ein Vergleich der Kurven a und b in Fig.1 und 2 zeigt. Die Spektrumsamplitude des Signals Sm wird größer

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als diejenige des Signals Sa, so daß der Komparator 48 das Ausgangssignal Sf an der Ausgangsklemme j des Analysator s 38 abgibt, wie bereits erwähnt wurde.

Bei dem Schaltbild der Fij.5 ist von vier Bandfiltern für vier Zylinder 20a, 20b, 20c und 2Od gemäß Fig.4 ausgegangen worden. Selbstverständlich umfaßt der Analysator bei einer Sechs.zylindermaschine sechs Bandfilter, deren eines ein Übertragungsband um die Auspuffgeräusch-Frequenz f bei normaler Zündung als Mittelwert herum, bezogen auf die jeweilige Maschine, und deren andere Übertragungsbänder um die Bruchteils-Harmonisehen(5/6)f_Q, (4/6)f , (3/6)f, (2/6)f und (1/6)f der normalen Auspuffgeräusch-Frequenz f herum aufweist. Im allgemeinen umfaßt ein Analysator für eine Fehlzündungs-Abtastvorrichtung zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Brennkraftmaschine mit η Arbeitszylindern ebenfalls η Bandfilter, deren eines ein Übertragungsband aufweist, das um die Auspuffgeräusch-Frequenz f bei normaler Zündung zentriert ist und deren andere Übertragungsbänder aufweisen, deren Mittelfrequenzen den Bruchteils-Harmonischen der Frequenz f entsprechen, die die Zahl η als Nenner aufweisen.

Fig.6 zeigt eine Kurve c, die die Frequenzabhängigkeit eines weißen Rauschens mit einem flachen Frequenzspektrum über den gesamten in Betracht kommenden Bereich veranschaulicht. Aus dem weißen Rauschen dieser Art kann eine Anzahl von bestimmten Frequenzbändern B , B-, B₃, B. mit den jeweiligen Mittelfrequenzen 1/T, 2/T, 3/T, 4/T ... erzielt werden, wie in Fig.7 angegeben ist, wenn ein derartiges Rauschen in geeigneter und bekannter Weise behandelt wird. Wenn in diesem Falle die zuvor erwähnte, zündungsabhängige Frequenz f. durch einen bestimmten Divisor k geteilt wird, so daß der entstehende Wert f./k einem Zyklus mit einer Periode k.Ti entspricht,

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wobei Ti die Periode für jeden der Zyklen ist, in denen das Zündsystem Zündimpulse in der Sekundärwicklung der Zündspule erzeugt, und wenn der Wert k. Ti für den Nenner T in jeder der obenerwähnten Mittelfrequenzen 1/T, 2/T, 3/T, 4/T ... eingesetzt wird, können die jeweiligen Mittelfrequenzen beschrieben werden als 1/k.Ti, 2/k.Ti, 3/k.Ti, 4/k.Ti ..., wie ohne weiteres ersichtlich ist. Wenn daher der Wert des Divisors k in geeigneter Weise unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen den Frequenzen f und f. gewählt wird, können die obenerwähnten Frequenzen f , (3/4)f , (2/4)f und (1/4)f dargestellt werden durch die entstehenden Werte '4/k.Ti, 3/k.Ti, 2/k.Ti und 1/k.Ti, und sie können ohne weiteres und genau mit der Ausgangsdrehzahl der Maschine variiert werden, die wiedergegeben wird durch die zündungssynchronisierte Frequenz 1/Ti. Fig.8 zeigt schematisch ein Beispiel eines Frequenz-Analysators zur Verwirklichung dieses Grundkonzeptes bei einer Fehlzündungs-Abtastungsvorrichtung gemäß Fig.4.

Wie Fig.8 zeigt, wird das Signal Si mit der zündungssynchronisierten Frequenz f. kontinuierlich von dem Frequenzgenerator 44 der Fig.4 einem Frequenzteiler 52 zugeführt, der die Eingangsfrequenz f. durch einen geeigneten Divisor k teilt und ein Ausgangssignal Sk mit einer Frequenz f./k abgibt. Das Signal Sk gelangt an eine Eingangsklemme einer Abtastschaltung 54, deren andere Eingangsklemme mit dem Empfänger 34 gemäß Fig.4 verbunden ist und konstant mit dem Signal Sn mit der Auspuffgeräusch-Frequenz f versorgt wird. Die Abtastschaltung 54 weist nicht gezeigte Bandfilter auf, deren Zahl derjenigen der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine entspricht und die als Fehlzündungs-Abtastvorrichtung dienen und veränderliche Übertragungsbänder haben, die sich aus einem weißen Rauschen der zuvor in Fig.6 beschriebenen Art ergeben. Die Übertragungsbänder, die in der Abtastschaltung 54 eingestellt sind, weisen

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jeweils Mittelfrequenzen auf, die dem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz f^/k des Signals Sk entsprechen, das von dem Frequenzteiler 52 zugeführt wird. Wenn die Ausführungsform der Fig.8 für eine Brennkraftmaschine mit vier Arbeitszylindern verwendet wird, läßt die Abtastschaltung 54 somit diejenigen Frequenzen durch, die innerhalb der Bandbreiten mit den jeweiligen Mittel frequenzen f./k, 2f./k, 3f./k: und 4f./k liegen. In diesem Falle wird der Wert k so gewählt, daß der Wert 4f./k im wesentlichen gleich der eigentlichen Auspuffgeräusch-Frequenz f bei Normalzündung ist. Die auf diese Weise durch die einzelnen Bandfilter in der Abtastschaltung 54 hindurchgehenden Signale bestehen daher lediglich aus denjenigen Frequenzen, die innerhalb der jeweiligen Bandbreiten liegen, die um die Auspuffgeräusch-Frequenz f und deren Bruchteils-Harmonische, die in der Auspuffgeräusch-Frequenz f des Signals Sn, das der Abtastschaltung 54 zugeführt wird, enthalten sind, zentriert sind. Die von der Abtastschaltung 54 abgegebenen Signale gelangen an eine Halteschaltung 56, die die Eingangssignale zu einem einzigen zusammengesetzten Signal zusammenfaßt und das zusammengesetzte Signal sammelt. Die Halteschaltung 56 weist eine Ausgangsklemme auf, die mit einem Niederfrequenzfilter verbunden ist, das lediglich Niederfrequenzkomponenten der zusammengesetzten Welle von der Halteschaltung 56 als Fehlzündungssignal Sf an die Ausgangsklemme des Niederfrequenzfilters 58 hindurchläßt.

Fig.9 zeigt Sinuswellen W₁, W, und W₃ mit unterschiedlichen Frequenzen f.., f_ und f_, die Bruchteils-Harmonische 1/(4t), 3/(4t) und 5/(4t) einer bestimmten Grundfrequenz 1/t sind. Wenn die Wellen W , W₉ und W, in bezug auf ihre Amplitude in Intervallen t abgetastet werden, so weisen die Amplituden in jedem Falle dieselben

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Werte auf, so daß sie, obgleich sie unterschiedliche Frequenzen f., f„, f₃ besitzen, als Wellen gleicher Frequenz erscheinen. Das bedeutet, daß beim Abtasten von Frequenzen, die in einer Reihe von aufeinander folgenden Frequenzbändern b., b₀, b_ ... mit gleichen Bandbreiten 1/(2t) und jeweiligen Mittelfrequenzen f₁, f _, f_ ... liegen, in den obenerwähnten Intervallen t die Frequenzcharakteristika aller Bänder b.., b₂, b₃ einander gleichen, so daß alle Frequenzen der Welle, die die abgetasteten Punkte glatt verbinden, in einem der Bänder b., b„, b₃ ..., beispielsweise b. enthalten sein können. Wenn eine Welle mit Frequenzkomponenten, die ganzzahlige Vielfache von 1/t sind, in Intervallen t abgetastet wird, können die bestimmten Frequenzkomponenten als Gleichstrom betrachtet werden. Daher enthält die Ausgangssignalwelle des Niederfrequenzfilters 58 der Anordnung der Fig.8 alle Frequenzkomponenten, die ein ganzzahliges Vielfaches des Wertes k.Ti sind. Fig.11 zeigt Beispiele von Wellen mit derartigen Frequenzkomponenten, die in den Auspuffgeräuschen einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine auftreten, wobei die Intervalle t als 4Ti angesetzt sind.

Fig.12 veranschaulicht ein weiteres Beispiel des Frequenz-Analysators der Fehlzündungs-Abtastvorrichtung der Fig.4. Dieser Analysator umfaßt erste und zweite Drehschalter 60 und 62 mit mehreren Kontakten sowie ein Niederfrequenzfilter 64. Der erste Drehschalter 60 umfaßt ein drehbares Kontaktglied 66, das auf einer feststehenden Achse angebracht und elektrisch über die Eingangsklemme g mit dem Empfänger 34 gemäß Fig.4 verbunden ist. Das drehbare Kontaktglied 66 wird daher kontinuierlich mit dem Signal Sn mit der Auspuffgeräusch-Frequenz f beaufschlagt. Der erste Drehschalter 60 weist weiterhin eine Anzahl von feststehenden Kon-

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taktelementen 68a, 68b,... 68n auf, deren Anzahl derjenigen der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine entspricht, auf die die Ausführungsform gemäß Fig.12 angewendet werden soll. Die feststehenden Kontaktglieder 68a, 68b ... 68n liegen id einem Kreis, dessen Mittelpunkt durch die Drehachse des drehbaren Kontaktgliedes 66 gebildet wird, und sie weisen im wesentlichen gleiche Winkelabstände voneinander um diese Drehachse herum auf. Das Kontaktglied 66 ist in Richtung des Pfeiles r um diese Drehachse schwenkbar.

Der zweite Drehschalter 62 ist ähnlich wie der erste Drehschalter 60 aufgebaut und umfaßt ein drehbares Kontaktglied 70, das um eine feste Achse in Richtung des Pfeiles r¹ schwenkbar und mit einer Ausgangsklemme j¹ ver bunden ist, sowie eine Anzahl von feststehenden Kontaktelementen 72a, 72b, ... 72n, die im wesentlichen in gleichen Winkelabständen in einem Kreis um die Drehachse des Kontaktgliedes 70 angeordnet sind. Die drehbaren Kontaktelemente 66 und 72 des ersten und zweiten Drehschalters 60,62 sind miteinander durch ein geeignetes mechanisches Gestänge 74 verbunden. Das mechanische Gestänge 74 ist mit der nicht gezeigten Kurbelwelle der Maschine verbunden, so daß die drehbaren Kontaktglieder 66 und 70 des ersten und zweiten Drehschalters 60,62 zugleich um ihre Achsen mit einer Geschwindigkeit gedreht werden, die proportional zu der Ausgangsdrehzahl der Maschine ist. Das drehbare Kontaktglied 66 wird elektrisch nacheinander mit den feststehenden Kontaktelementen 68a, 68b, ... 68n des ersten Drehschalters 60 verbunden, und zugleich tritt das drehbare Kontaktglied elektrisch nacheinander mit den feststehenden Kontaktelementen 72a, 72b, ...72n des zweiten Drehschalters 62 in Verbindung, und zwar in Intervallen, die proportional zu der Ausgangsdrehzahl der Maschine sind. Daher bildet das mechanische Gestänge 74 eine Alternativlösung zu dem drehzahlabhängigen Frequenz-

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generator 44 der Fig.4. Auf der anderen Seite umfaßt das Niederfrequenzfilter 64 eine Anzahl von Filtern 64a, 64b, ... 64n, die jeweils aus einer Kombination eines Widerstandes und eines Kondensators bestehen, die mit R und C und den Indexen a, b und η bezeichnet sind. Die feststehenden Kontaktglieder 68a, 68b, ... 68n des ersten Drehschalters 60 sind über diese Filter 64a, 64b, ... 64n mit den feststehenden Kontaktgliedern 72a, 72b, ... 72n des zweiten Drehschalters 62 verbunden. Die Ausgangsklemme j¹ des zweiten Drehschalters 62 ist elektrisch mit einer geeigneten, nicht gezeigten Steuerschaltung verbunden, die Fehlzündungen anhand der Signalwellen abtastet, die sich an der Klemme j' einstellen, wie sich im folgenden ergeben wird.

Die einzelnen Filter 64a, 64b, ... 64n sind so aufgebaut und angeordnet, daß die abgeschnittenen Frequenzen in dieser Reihenfolge niedriger werden und daß die abgeschnittene Frequenz des letzten Filters 64n bei 0 liegt. Wenn die drehbaren Kontaktglieder 66 und 70 um ihre jeweiligen Achsen gedreht werden und nacheinander die zugehörigen Kontaktglieder 68a, 68b, ... 68n und 72a, 72b, ... 72n mit einer Geschwindigkeit berühren, die proportional zu der Ausgangsdrehzahl der Maschine ist, ergibt sich eine Reihenfolge von bestimmten Wellen an der Ausgangsklemme j' des zweiten Drehschalters 62 mit Intervallen, die bestimmt werden durch die Drehgeschwindigkeit der Kontaktglieder 66 und 70.

In diesem Falle weisen die Impulse an der Ausgangsklemme j' des zweiten Drehschalters 62 eine Amplitude auf, die stufenweise abnimmt, wenn die Kontaktglieder 66 und 70 die jeweiligen feststehenden Kontaktglieder von den Kontaktgliedern 68a und 72a bis zu den Kontaktgliedern 68n und 72n berühren, und zwar aufgrund der erwähnten Charakteristika der einzelnen Filter 64a, 64b, ... 64n. Wenn

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die Drehgeschwindigkeit der drehbaren Kontaktglieder 66 und 70 der Schalter 60 und 62 so gewählt wird, daß die beiden Kontaktglieder eine volle Umdrehung pro Zeit Tr durchführen, ergeben sich an der Ausgangsklemme j' des zweiten Drehschalters 62 Mittelfrequenzen der Bandbreiten der Wellen von i/Tr, wobei i eine ganze Zahl, beginnend bei 0 ist. Daraus ergibt sich, daß dann, wenn die feststehenden Kontaktelemente der Drehschalter 60 und 62 in der Anzahl derjenigen der Zylinder entsprechen und wenn weiterhin die obenerwähnte Zeitperiode Tr des Umdrehungszyklus der Kontaktglieder 66 und 70 der Drehschalter als Produkt der Anzahl der Maschinenzylinder und der Periode des Zündzyklus des Zündsystems bei einem Zweitakt- oder Viertaktbetrieb der Maschine gewählt wird, daß die zuvor erwähnte Auspuffgeräusch-Frequenz f bei normaler Zündung, die anfänglich in der Signalwelle Sn an der Eingangsklemme g des ersten Drehschalters 60 enthalten ist, nicht über die Eingangsklemme j' des zweiten Drehschalters 62 hinweggeht. Nur die harmonischen Bruchteilskomponenten der Frequenz f können von der Eingangsklemme g zu der Ausgangsklemme j' übertragen werden. Das Auftreten von Fehlzündungen in der Maschine kann daher ohne weiteres festgestellt werden durch Überwachung der Wellen an der Ausgangsklemme j' des zweiten Drehschalters 62.

Obgleich die vorstehende Beschreibung auf eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine mit einem katalytischen Konverter zur Reinigung der Auspuffgase in dem Auspuffsystem der Maschine Bezug nimmt, kann das Grundkonzept des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bei jeder beliebigen Funkenzündungs-Brennkraftmaschine angewendet werden, die nicht mit derartigen Konvertern ausgerüstet ist.

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sprechend einem Zyklus verbunden ist, dessen Periode gleich dem Produkt der Anzahl der Arbeitszylinder und der Periode jedes der Zündzyklen in der Maschine ist.

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Leerseite

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER £00 Q Q I Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtasten von Fehlzündungen einer V.. Funkenzündungs-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet , daß man die Auspuffgeräusche der Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines kontinuierlichen Signals mit einer mit den abgetasteten Auspuffgeräuschen veränderlichen Auspuffgeräusch-Frequenz abtastet, wobei das Signal ein Frequenz-Spektrum mit Spitzenwerten umfaßt, deren.einer bei einer Grundfrequenzkomponente des Signals unabhängig von den Zündbedingungen in der Maschine liegt und deren andere bei bestimmten harmonischen Bruchteils-Frequenzen der Grundfrequenzkomponente bei Fehl-' Zündungen in der Maschine auftreten, daß man die Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines mit der Drehzahl veränderlichen Signals abtastet und daß man das aufgrund der Auspuffgeräusche ermittelte Signal im Hinblick auf die Grundfrequenzkomponente und die harmonischen Bruchteils-Frequenzen analysiert und Fehlzündungen aufgrund der Beziehung zwischen den jeweiligen Spektrumsamplituden des Frequenzspektrums bei der Grundfrequenzkomponente und den harmonischen Bruchteils-Frequenzen ermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das Auspuffgeräusch-Signal mit einem Grundfrequenzband mit einer Mittelfrequenz bei der Grundfrequenzkomponente und Niederfrequenzbändern mit Mittelfrequenzen bei den Bruchteils-Harmonisehen erzeugt, daß man die Mittelfrequenzen aller Bänder entsprechend dem Maschinendrehzahl-Signal variiert und daß man die jeweiligen Spektrumsdichtewerte der Niederfrequenzbänder in bezug auf den Spektrumsdichte-

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wert des Grundfrequenzbandes überwacht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht werden durch Erzeugung von Signalen, deren eines gebildet wird durch das Grundfrequenzband und deren andere gebildet werden durch die Niederfrequenzbänder, daß die Signale der Niederfrequenzbänder zur Erzeugung eines einzigen gemischten Signals miteinander kombiniert werden und daß der Spektrumsdichtewert des zusammengesetzten Signals mit dem Spektrumsdichtewert des Grundfrequenzbandes zur Erzeugung eines Fehlzündungssignals bei größerem kombinierten Signal verglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht durch Erzeugung eines weißen Rauschsignals mit einem FrequenzSpektrum mit festliegender Amplitude, daß man vorbestimmte Basisfrequenzbänder aus dem weißen Rauschsignal entsprechend der Gesamtzahl des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder erzeugt, wobei die Basisfrequenzbänder vorbestimmte harmonische Mittelfrequenzen aufweisen, daß man als maschinendrehzahl-abhängiges Signal ein Signal mit veränderlicher Frequenz erzeugt, das mit der Zündfrequenz der Maschine synchronisiert ist, daß man ein Bruchteilssignal mit veränderlicher Frequenz erzeugt, die gleich einem vorgegebenen Bruchteil der Frequenz des Maschxnendrehzahlsxgnals ist, daß man die Mittelfrequenzen der Basisfrequenzbänder ent-

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sprechend der Frequenz des Bruchteilssignals variiert und das Grundfrequenzband und die Niederfrequenzbänder aus dem Basisfrequenzband erzeugt, daß man Signale erzeugt, die nur aus denjenigen Frequenzkomponenten des Basisfrequenzsignals bestehen, die in das Grundfrequenzband und die Niederfrequenzbänder fallen, daß man diese Signale des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder miteinander zur Erzeugung eines einzigen zusammengesetzten Signals kombiniert, daß man aus dem kombinierten Signal diejenigen Frequenzkomponenten entnimmt, die niedriger als ein bestimmter Grenzwert unterhalb des Grundfrequenzbandes sind und ein Fehlzündungssignal aus den herausgenommenen Frequenzkomponenten erzeugt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht durch Unterteilung des Auspuffgeräusch-Signals in eine vorbestimmte Anzahl von Komponenten mit unterschiedlichen Frequenzbändern und daß man nacheinander die Komponenten in Zyklen mit Perioden abtastet, die gleich dem Produkt der Anzahl der Arbeitszylinder der Maschine und der Periode jedes Zündzyklus der Maschine sind und nur diejenigen Frequenzkomponenten aus dem Signal herausnimmt, die niedriger als das Grundfrequenzband sind und ein Fehlzündungssignal aus den herausgenommenen Frequenzen erzeugt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtzahl aus dem Grundfrequenzband und den Niederfrequenzbändern gleich der Anzahl der Arbeitszylinder der Maschine ist.

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- 26586H .f.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen elektroakustischen Wandler (34) zur Abtastung der Auspuffgeräusche der Maschine und zur Erzeugung eines kontinuierlichen Signals mit Auspuffgeräusch-Frequenz, das sich mit den Auspuffgeräuschen ändert und ein FrequenzSpektrum mit Spitzenwerten aufweist, deren einer bei einer Grundfrequenzkomponente des Signals unabhängig von den Zündbedingungen der Maschine und deren andere bei bestimmten harmonischen Bruchteils-Frequenzen der Grundfrequenzkomponente bei Fehlzündungen auftreten, durch eine Abtasteinrichtung (32,44) zur Abtastung der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine (20) und zur Erzeugung eines entsprechenden, mit der Drehzahl veränderlichen Signals, und durch einen Frequenzanalysator (38) zum Analysieren des Signals in bezug auf die Grundfrequenzkomponente des Signals und deren harmonische Bruchteils-Frequenzen auf der Basis des drehzahlabhängigen Signals und zur Abtastung von Fehlzündungen aus der Beziehung zwischen den Amplituden des Frequenzspektrums des Signals bei der Grundfrequenzkomponente und den harmonischen Bruchteils-Frequenzen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Frequenz-Analysator (38) derart ausgebildet ist, daß er aus dem Auspuffgeräusch-Signal ein Grundfrequenzband mit einer Mittelfrequenz bei der Grundfrequenzkomponente und Niederfrequenzbänder mit Mittelfrequenzen bei den harmonischen Bruchteils-Frequenzen herausnimmt, die Mittelfrequenzen aller Frequenzbänder

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entsprechend dem Maschinendrehzahl-Signal variiert und die jeweiligen Spektrumsdichtewerte der Niederfrequenzbänder in bezug auf das Grundfrequenzband überwacht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysator (38) eine Anzahl von Bandfiltern (46a, 46b, ...) umfaßt, deren eines(46a) das Grundfrequenzband und deren andere die Niederfrequenzbänder aufweisen, daß jedes der Bandfilter an einer Eingangsklemme mit dem elektroakustischen Wandler (34) zur Aufnahme des Auspuffgeräusch-Signals und an einer anderen Eingangsklemme mit der Maschinendrehzahl-Abtasteinrichtung (32,44) verbunden ist, daß die Maschinendrehzahl-Abtasteinrichtung als Signal ein kontinuierliches Signal mit einer mit der Ausgangsdrehzahl der Maschine veränderlichen Frequenz erzeugt, daß ein Mischer (50) an Eingangsklemmen parallel mit den Ausgängen der Bandfilter (46) der Niederfrequenzbänder verbunden ist und deren Signale kombiniert und ein einziges, zusammengesetztes Signal erzeugt und daß ein Komparator (48) vorgesehen ist, der an einem Eingang mit dem Ausgang des Bandfilters mit dem Grundfrequenzband und an einem anderen Eingang mit dem Ausgang des Mischers verbunden ist und beide Spektrumsdichtewerte vergleicht und ein Fehlzündungssignal erzeugt, wenn das kombinierte Signal des Mischers (50) größer als das Signal des Bandfilters (46a) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Bandfilter (46) in ihrer Anzahl der Anzahl der Arbeitszylinder in der Brennkraftmaschine (20) entsprechen.

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. 6.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Analysator (38) einen Frequenzteiler (52) umfaßt, der mit einer Eingangsklemme (h) mit der Maschinendrehzahl-Abtasteinrichtung verbunden ist, daß die Maschinendrehzahl-Abtasteinrichtung (32,44) als Drehzahlsignal ein kontinuierliches Signal mit variabler Frequenz erzeugt, das mit der Zündfrequenz der Maschine synchronisiert ist, daß der Frequenzteiler 52 ein Bruchteilssignal mit veränderlicher Frequenz erzeugt, die gleich einem vorbestimmten Bruchteil der Frequenz des Maschinendrehzahl-Signals ist, daß eine Abtastschaltung (54) vorgesehen ist, die ein weißes Rauschsignal mit einem Frequenzspektrum mit festliegender Amplitude erzeugt und vorbestimmte Basisfrequenzbänder aus dem weißen Rauschsignal entsprechend der Anzahl des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder bildet, daß die Basisfrequenzbänder vorbestimmte harmonische Mittelfrequenzen aufweisen, daß die Abtastschaltung (54) mit einer Ausgangsklemme des Frequenzteilers (52) verbunden ist und die Variierung der Mittelfrequenzen der Basisfrequenzbänder entsprechend der Frequenz des Bruchteilssignals zur Erzeugung des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder aus den Basisfrequenzbändern gestattet, daß die Abtastschaltung (54) mit einem weiteren Eingang mit dem elektroakustisehen Wandler (34) verbunden ist und dessen Signal aufnimmt und Signale abgibt, deren Frequenzkomponenten ausschließlich im Bereich des Grundfrequenzbandes und der Niederfrequenzbänder liegen, daß eine Halteschaltung (56) mit einem Eingang mit dem Ausgang der Abtastschaltung (54) verbunden ist und die von der Abtastschaltung abgegebenen Signale zur Erzeugung eines einzigen zusammengesetzten

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Signals sammelt, und daß ein Niederfrequenzfilter (58) anschließend an die Halteschaltung (56) angeordnet ist und aus dem zusammengesetzten Signal diejenigen Frequenzkomponenten entnimmt, die niedriger als die Grenzfrequenz der Niederfrequehzfilter sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Frequenz-Analysator (38) zwei Drehschalter (60,62) mit jeweils einem drehbaren Kontaktglied (66,70) umfaßt, das um eine feste Drehachse entlang einer Anzahl von feststehenden Kontaktelementen (68,72) schwenkbar ist, die in gleichen Winkelabständen um die feststehende Achse herum angeordnet sind und in ihrer Anzahl derjenigen der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine entsprechen, daß die drehbaren Kontaktglieder (66,70) der Drehschalter (60,62) nacheinander die Kontaktelemente (68,72) der Drehschalter abtasten, daß das drehbare Kontaktglied (66) eines der Drehschalter (60) elektrisch mit dem elektroakustischen Wandler (34) verbunden ist, und daß Niederfrequenzfilter (64) entsprechend der Anzahl der feststehenden Kontaktelemente beider Drehschalter vorgesehen sind, die jeweils mit einem der feststehenden Kontaktglieder eines der Drehschalter und einem feststehenden Kontaktelement des anderen Drehschalters verbunden sind, daß die Niederfrequenzfilter (64) Grenzfrequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, daß die Maschinendrehzahl-Abtasteinrichtung (32,44) ein mechanisches Gestänge(74) in Verbindung mit den drehbaren Kontaktgliedern (66,70) der Drehschalter umfaßt, daß das mechanische Gestänge mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine zum Antreiben der drehbaren Kontaktglieder um ihre Achsen mit jeweils einer vollen Umdrehung ent-

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