DE2906924A1 - Vorrichtung zur messung des durch stromfluss in der primaerwicklung einer zuendspule waehrend der schliessphase verursachten spannungsabfalls an einem als unterbrecher arbeitenden schaltelement - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zur Messung des durch Stromfluß in der Primär-
• wicklung einer Zündspule während der Schließphase verursachten Spannungsabfalls an einem als Unterbrecher arbeitenden Schaltelement" Derartige kurz als Unterbrecher bezeichnete Schaltelemente, die vielfach durch mechanische Schaltkontakte und neuerdings auch durch kontaktlo se Transistorschaltungen gebildet werden, finden bei Fremdzündungsmo to ren, wie dem Otto- oder dem Wankel-Motor, Verwendung, die im Gegensatz zu Dieselmotoren nicht aufgrund der Temperaturerhöhung des Gasgemisches infolge der Kompression selbst zünden, sondern einer Zündung von außen, also einer Fremdzündung bedürfen. Die Höhe, der Verlauf und der Zeitpunkt dieser Zündspannung stellen dabei wichtige Größen für das einwandfreie Funktionieren des Motors dar und müssen deshalb sowohl im Störungsfall is auch im routinemäßigen Service zuverlässig und leicht ermittelt werden können.
• Mit vorbekannten Vorrichtungen wurde so gearbeitet, daß bei stehendem Motor statisch der Spannungsabfall zwischen Fahrzeugmasse und der Klemme der Zündspule bei Ruhestrombelastung der Zündspule gemessen wurde. Hierzu muß der Motortest unterbrochen werden, da die Messung bei laufendem Motor nicht möglich ist, d.h. also die Messung muß vor oder nach dem übrigen Test vorgenommen und der Unterbrecherschalter in den durchschaltenden Zustand gebracht werden. Hierbei ist eine nachteilige, hohe Wärmebelastung der Zündspule unvermeidbar.
• Eine andere bekannte Meßeinrichtung besteht aus einer einfachen Transistorschaltung, mit deren Hilfe bei laufendem Motor eine Mittelwertbildung der Restspannung in der Schließphase vorgenommen wurde, wobei in der Regel die Massenträgheit eines Drehspulinstrumentes für den Integrationsvorgang ausgenutzt wurde.
• Dabei ergibt sich Jedoch der entscheidende Nachteil, daß dieser Mittelwert vom Verhältnis der Schließphase zur Gesamtdauer des Unterbrecherzyklus abhängt. Die Messung ist deshalb häufig nicht repräsentativ, da dieses sogenannte Schließverhältnis des Unterbrecherschalters typenspezifisch für den Jeweils untersuchten Motor und individuell sehr unterschiedlich ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile des bekannten Standes der Technik eine Vorrichtung zu schaffen, die eine genaue Messung der Restspannung auch bei laufendem Motor ermöglicht.
• Dieses Ziel wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erreicht durch einen Analogwert-Speicher, der den Spannungswert während eines definierten Zeitabschnitts derart kontinuierlich erfaßt, daß der Endwert der Spannung am Ende des definierten Zeitabschnitts im Analogwert-Speicher festgehalten wird.
• Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann auf einen Mittelungsvorgang verzichtet werden, so daß die damit verbundene Verfälschung des Ergebnisses vermieden wird, und andererseits ist es mit einer derartigen Vorrichtung problemlos möglich, auch bei laufendem Motor und damit im das tatsächliche Verhalten des Motors im Betrieb repräsentierenden Zustand zu messen. Dabei ist die Messung der Restspannung völlig unabhängig davon, ob als Unterbrecher mechanische Kontakte oder Transistorschaltungen verwendet werden.
• Wenn im Vorliegenden die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel der Messung der Restspannung von Unterbrechern beschrieben wird, so bedeutet dies nicht, daß die Erfindung nicht mit dem gleichen Vorteil auch für vergleichbare Aufgabenstellungen eingesetzt werden könnte. Sie erweist sich nämlich auch bei be liebigen anderen Signalfolgen zur meßtechnischen Erfassung eines verhältnismäßig niedrigen Pegelwertes aus einem Signalgemisch mit großem Amplitudenverhältnis (Crest-Faktor) als besonders geeignet, sofern sich diese Signalfolgen in eine periodische elektrische Signalfolge analoger Größe umwandeln lassen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Verwendung eines zweiten, zu einem ersten parallel geschalteten Analogspeichers mit einer erheblich niedrigeren Kapazität vorgesehen, wobei der zweite Analog-Speicher zusammen mit einem Operationsverstärker mit hochohmigen Eingang eine Sample and Hold-Schaltung bildet.
• Es ist hierdurch möglich, daß ein Ladungsausgleich zwischen den beiden Analogspeichern stattfindet, wobei durch die kleinere Kapazität des zweiten Analogspeichers die Spannungsänderung durch den Ladungsausgleich klein gehalten wird. Durch die Zusammenschaltung mit dem Operationsverstärker wird es möglich, eine quasi-statische Anzeige während der gesamten Meßperiode zu erreichen, auch wenn der erste Analogspeicher in einer nachfolgenden Meßperiode bereits wieder auf einen neuen Wert aufgeladen wird.
• Nach einem weiteren Merkmal der £erfindung ist die Schaltung so dimensioniert, daß der definierte Zeitabschnitt, während dessen der erste f-nalogspeicher auf den End-Meßwert aufgeladen wird, solang wahrt, bis der Aufladevorgang der Zündspule praktisch abgeschlossen ist. Damit wird erreicht, daß derjenige Zeitpunkt mit in die Messung einbezogen wird, zu dem der größte Strom über das Schaltelement fließt.
• Mit besonderem Vorteil umfaßt die erfindunsgemäße Vorrichtung eine einrichtung zum selbsttätigen Ingangsetzen des Meß-Zeitabschnitts mit dem Schließen des Schaltelements. Mit besonderem Vorteil ist dabei die Einrichtung derart vorgesehen, daß das selbsttätige Ingangsetzen des Meß-Zeitabschnitts durch Unterschreiten eines Meßpegelwerts bestimmt ist. Dieser Wert liegt zweckmäßigerweise zwischen den Pegelwerten des geschlossenen und offenen Schaltelements.
• Als vorteilhaft erweist sich schließlich auch, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sogenannte "Clipperschaltung" umfaßt.
• Hierdurch können Signale, die deutlich größer als die zu erwartenden Meßsignale sind, begrenzt werden.
• Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Schaltskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 den Verlauf der Spannung an der Zündspule bzw. in den Speichern und den Jeweiligen Schaltzustand der Steuerschalter.
• Die Zündspule 1 weist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, drei Klemmen auf, die üblicherweise mit KL 1, KL 4 und KL 15 bezeichnet werden. KL 15 ist mit dem Pluspol der nicht dargestellten Batterie verbunden, während KL 4 der Sekundärspule über eine nicht dargestellte Hochspannungsverteilereinrichtung mit der isolierten Elektrode einer Zündkerze verbunden ist und KL 1 über das den Unterbrecher 2 bildende Schaltelemente bzw. den Kondensator 3 mit der Masse verbunden ist.
• Das an KL 1 der Zündspule 1 zur Verfügung stehende und vom Schaltelement (Unterbrecher) 2 erzeugte Signal gelangt über die Meßleitung 4 in die Meßeinrichtung 5. Dort wird es in einer Eingangsimpulsformerstufe 6 für die nachfolgende Digitalverarbeitung aufbereitet. In der Steuerelektronik 7 wird nach Schließen des Unterbrechers für eine definierte Zeit ein Steuersignal an den elektronischen Schalter 8 gegeben, so daß dieser Leitfähig wird und den Speicherkondensator 10 an die Pegelanpasschaltung 12 anschaltet. Der Kondensator 10 ist also mit KL 1 der Zündspule 1 zu einem Zeitpunkt verbunden, in dem die Aufladung der Zündspule 1 erfolgt. Nach einer gewissen Zeit ist die Aufladung der Zündspule beendet und es fließt der Maximalstrom über den Unterbrecherschalter 2.
• Der durch einen Kondensator gebildete Speicher 10 wird auf einen analogen Spannungswert aufgeladen, der dem höchsten Spannungsabfall am Unterbrecher 2 entspricht, und zwar exakt auf den Wert, der unmittelbar vor Öffnen des Shalters 8 anstand (vergl. Fig. 2).
• Nach Ablauf der von der Steuerelektronik 7 vorgegebenen Zeit wird Schalter 8 geöffnet und gleichzeitig mit einem komplementären Steuersignal der Schalter 9 geschlossen, so daß ein Ladungsausgleich zwischen den beiden Kondensatorspeichern 10 und 11 erfolgt.
• Wichtig für die Genauigkeit der Messung ist, daß der Speicher 10 sehr viel größer, z.B. 50 x größer als der Speicher 11 ist.
• Der analoge Spannungswert im Speicher 11 bleibt für eine Periode unverändert und wird über einen nachfolgenden Verstärker 13, der auch der Eingangsverstärker eines Analog-Digital Umsetzers sein kann, für die Anzeige des exakten Spannungswertes aufbereitet.
• Dabei muß der Verstärker 13 einen großen Eingangswiderstand besitzen, um die Ladung im Speicher 1i über eine Periode nicht zu verändern.
• Leerseite

Claims (5)

1. Patentanspruche 9 Vorrichtung zur Messung des durch Stromfluß in der Primärwicklung einer Zündspule während der Schließphase verursachten Spannungsabfalis an einem als Unterbrecher arbeitenden Schaltelement, gekennzeichnet durch einen Analogwert-Speicher (10, .), der den Spannungswert während eines definierten Zeitabschnitts derart kontinuierlich erfaßt, daß der Endwert der Spannung am Ende des definierten Zeitabschnitts im Analogwert-Speicher (10, .) festgehalten wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten, zu einem ersten parallel geschalteten Analog-Speicher (11) mit einer erheblich niedrigeren Kapazität, wobei der zweite Analogspeicher (11) zusammen mit einem Operationsverstärker (13) mit hochohmigen Eingang eine Sampel and Hold-Schaltung bildet
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung so dimensioniert ist9 daß der definierte Zeitabschnitt9 während dessen der erste Analogspeicher (10) auf den End-Meßwert aufgeladen wird, solange währt, bis der Aufladevorgang der Zündspule (1) praktisch abgeschlossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Anpruche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine l.inrichtung zum selbständigen Ingangsetzen des Meß-Zeitabschnitts mit dem Schließen des Schaltelements (2).
5. 5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine sogenannte Clipper-Schaltung umfaßt.