DE3116080C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Aus dem Fachbuch "Elektronische Motortestgeräte", Peter Paulsen, Franzis-Verlag 1977, S. 120-130 ist eine Vorrichtung zur Messung des Zündverstellwinkels bekannt. Das der bekannten Vorrichtung zu­ grundeliegende Meßverfahren beruht auf einer Zeitdifferenzmessung zwischen dem Auftreten eines an einem Bezugszylinder auftretenden Zündimpulses und dem Übereinstimmen eines an einem rotierenden Teil der Brennkraftmaschine angebrachten Kennzeichens mit einer am Motor­ block vorgesehenen Bezugsmarke. Die Übereinstimmung der Markierung mit der Bezugsmarke wird mit einer Zeitverzögerungsschaltung mit einer vorgebbaren Verzögerungszeit hergestellt, die ein Maß für den Zündverstellwinkel ist, und wird mit Hilfe einer Stroboskop-Blitz­ lampe kontrolliert. Das Zündsignal wird induktiv an der Hochspan­ nungszuleitung zur Zündkerze des Bezugszylinders abgegriffen. Durch den Anschluß an die Hochspannungsleitungen werden oft starke Stör­ impulse in die Meßschaltung eingekoppelt, was zu fehlerhaften Mes­ sungen führt. Weiterhin ist es oft schwierig, die richtige Hochspan­ nungsleitung zu finden. Bei der Wartung wird oftmals an einem fal­ schen Zündkabel der Impuls abgegriffen, was erst während des Meßvor­ gangs bemerkt wird. Die Messung gestaltet sich auch dann schwierig, wenn die Zuordnung der Bezugsmarke zu einem bestimmten Zylinder nicht ohne weiteres ersichtlich ist. In diesem Falle ist die Suche nach dem richtigen Zündkabel besonders aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Zündverstellwinkels anzugeben, die die Messung vereinfachen und Störprobleme vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 3 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen den Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, daß die benötigten Signale im Niederspan­ nungsbereich des Kraftfahrzeugs zur Bestimmung des Zündverstellwin­ kels herangezogen werden. Ein erstes Signal ist das Schließwinkel­ signal, das beispielsweise auf der Primärseite einer Zündspule abge­ griffen wird. Das zweite Signal ist ein Referenzsignal, das bei­ spielsweise von einem Referenzmarkengeber in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung erzeugt wird. Wesentlich ist es, daß automa­ tisch jedes Schließwinkelsignal daraufhin überprüft wird, ob in Ver­ bindung mit dem Referenzsignal ein brauchbares Zündwinkelsignal ge­ bildet wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Um das Abgreifen eines neuen Schließwinkelsignals besonders einfach zu gestalten, ist es vorteil­ haft, bei einer notwendigen Veränderung des Schließwinkelsignals in bezug zum Referenzsignal zumindest einen Impuls des Schließwinkel­ signals zu unterdrücken. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine be­ sonders einfache Schaltungsanordnung, da zum Wechsel des ursprüng­ lich herausgegriffenen Schließwinkelsignals keine weiteren Eingriffe in die Schaltung getätigt werden müssen, wie beispielsweise eine Än­ derung eines Zählerzustandes.

Es ist daher vorteilhaft, eine Schaltungsanordnung vor­ zusehen, mit der beim Überschreiten und/oder Unter­ schreiten eines in einem Komparator vorgegebenen Wertes der Komparator ein Signal abgibt, mit dem in der Schaltungsanordnung zumindest ein Impuls des Schließwinkelsignals unterdrückt wird. Durch die Un­ terdrückung zumindest eines Impulses des Schließ­ winkelsignals ergibt sich bei einem durch einen Komparator ermittelten falschen Schließwinkelsignal automatisch eine Verschiebung um ein Schließwinkel­ signal, was leicht auszuwerten ist. Das Verstellwinkel­ signal selbst wird vorteilhafterweise durch ein Flip­ flop gebildet, das nach einer vorgegebenen Anzahl von Schließwinkelimpulsen in Verbindung mit dem Referenz­ signal das Verstellwinkelsignal bildet. Dies ist eine besonders einfache Ausgestaltungsmöglichkeit. Zur Auswahl der Schließwinkelimpulse ist es vorteilhaft, einen Zähler vorzusehen, der die Schließwinkelimpulse zählt und nach Erreichen eines der Zylinderzahl ent­ sprechenden Zählerstandes zurückgesetzt wird. Die Verwendung eines Zählers ist besonders einfach rea­ lisierbar, obwohl auch Integrationsschaltungen zum Erfolg geführt haben. Um den Komparator nicht zu über­ steuern, ist es günstig, das Flipflop nicht nur durch den Referenzimpuls sondern auch durch einen Impuls des Komparators rücksetzbar zu gestalten. Weiterhin ist es vorteilhaft, das Ausgangssignal des Flipflops neben einem Komparator einer Anzeigevorrichtung zu­ zuführen, an dem die gemessenen Werte ablesbar sind. Die Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise als inte­ grierende Anzeigevorrichtung ausgestaltet, jedoch sind auch Zählerschaltungen insbesondere bei digitaler Anzeige verwendbar. Soll die Anzeige analog erfolgen, ist es vorteilhaft, das Ausgangssignal des Flipflops über einen Integrator aufzuintegrieren. Zur Erhöhung des Bedienungskomforts ist es vorteilhaft, die Anzeige­ vorrichtung zu sperren, wenn der Komparator ein Signal abgibt, da dadurch angezeigt wird, daß die Schaltungs­ anordnung noch nicht den richtigen Schließwinkelimpuls gefunden hat.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbei­ spiel nach der Erfindung, die

Fig. 2 ein Impulsdia­ gramm zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

An den Eingang 1 der Schaltung nach Fig. 1 wird das Schließwinkelsignal einer Brennkraftmaschine ange­ legt, das beispielsweise mittels einer Stromzange an der Zuleitung zur Primärwicklung der Zündspule abgegriffen wird. An den Eingang 2 wird der nicht dargestellte Referenzmarkengeber angeschlossen, der ein Referenzsignal in Abhängigkeit von der Kurbel­ wellenstellung erzeugt. Eine solche Referenzmarke ist bei Kraftfahrzeugen üblicherweise die obere Totpunktmarke, die den oberen Totpunkt des Zylinders 1 einer Brennkraftmaschine kennzeichnet. Dieser obere Totpunkt wird mittels eines sogenannten OT-Geber abgegriffen und dient als Referenzsignal. Vom Eingang 1 führt eine Leitung zum Takteingang des D-Flipflops 4 und zu einem Eingang des Odergliedes 5. Der D-Eingang eines D-Flipflops 3 ist ständig auf eine logische 1 geschaltet. Der nichtinvertierende Ausgang des Flipflops 3 ist mit dem D-Eingang des Flipflops 4 verbunden. Der nicht invertierende Aus­ gang des Flipflops 4 steht einerseits mit einem weiteren Eingang des Oder-Gliedes 5 und mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 3 in Verbindung. Der Ausgang des Oder-Gliedes 5 führt zu einem Zähler 6, dessen Zählerhöchststand mittels eines Programmier­ einganges Z einstellbar ist. Der Zählerhöchststand des Zählers 6 wird so gewählt, daß er gerade so viel Schaltzustände erreichen kann, wie es der An­ zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht. Am Ausgang des Zählers 6 liegt ein logisches 0-Signal an, wenn der Zähler zurückgesetzt ist. Der Ausgang des Zählers 6 führt zu einem Eingang eines UND- Gliedes 7, während der weitere Eingang des UND- Gliedes 7 mit dem Eingang 1 verbunden ist. Der Aus­ gang des UND-Gliedes 7 führt zum Setzeingang eines Flipflops 8, dessen Ausgang über einen Tiefpaß 9 einerseits zu einem Ausgang 10 geführt ist, an den eine Anzeigevorrichtung anschließbar ist. An­ dererseits führt eine Leitung zum Eingang eines Kom­ parators 11, dessen Ausgang mit dem Takteingang des D-Flipflops 3 verbunden ist. Der Ausgang des Kom­ parators 11 führt des weiteren zu einem Eingang eines Oder-Gliedes 12, dessen Ausgang wiederum mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 8 verbunden ist. An den weiteren Eingang des Oder-Gliedes 12 ist der Eingang 2 für den OT-Geber angeschlossen.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung sei an­ hand des Impulsdiagrammes nach Fig. 2 näher erläu­ tert. In Fig. 2a sind die Schließwinkelimpulse dar­ gestellt, wie sie am Eingang 1 der Schaltungsanord­ nung anliegen. Die Referenzsignale, die am Eingang 2 der Schaltungsanordnung auftreten, sind in Fig. 2d dar­ gestellt. Diese Referenzsignale stammen von einem oberen Totpunktgeber und kennzeichnen den oberen Totpunkt des Zylinders 1 der Brennkraftmaschine. Ein Vergleich der Impulse nach Fig. 2a und der Impulse nach Fig. 2d zeigt, daß es sich bei der Brennkraftmaschine um eine Fünfzy­ linderbrennkraftmaschine handelt, deren fünf Zylinder über einen Kurbelwellenwinkel von 720° gezündet werden. Das Schließwinkelsignal nach Fig. 2a gelangt über das Oder-Glied 5 zum Eingang des Zählers 6, wenn nicht durch die Flipflops 3 und 4 ein Impuls ausgeblendet wird. Durch den Impulseingang Z ist der Zähler 6 so pro­ grammiert, daß er entsprechend der Anzahl der Zylin­ der insgesamt fünf Schaltzustände einnehmen kann. Beim Erreichen des fünften Schaltzustandes gibt er an seinem Ausgang ein logisches 1-Signal ab. Dieses Signal wird durch das UND-Glied 7 mit den Schließwinkelimpulsen synchronisiert, so daß am Ausgang des UND-Gliedes 7 und am Setzeingang des Flipflops 8 Impulse nach Fig. 2c auftreten. Mit den ansteigenden Flanken dieses Im­ pulses wird das Flipflop 8 gesetzt. Das Rücksetzen des Flipflops 8 erfolgt entweder durch das Referenzsignal nach Fig. 2d oder durch den Komparator 11. Maßgebend ist das Signal, das zuerst am Oder-Glied 12 anliegt. Die Impulse, die am Ausgang des Flipflops 8 auftreten, sind in Fig. 2e dargestellt. Zum besseren Verständnis ist in Fig. 2e in gestrichelten Linien der Impuls eingezeichnet, der dann abgegeben würde, wenn ein Rücksetzen durch den Komparator nicht möglich ist. Das am Ausgang des Flipflops 8 anliegende Signal ist nun ein Kriterium dafür, ob bei der Messung der richtige Schließwinkelimpuls mit dem Referenzsignal ver­ glichen worden ist. Übersteigt nämlich die Impulslänge einen vorgegebenen Wert, so kann darauf geschlossen werden, daß der falsche Zylinder ausgewählt worden ist. Wird nämlich der Zündwinkel von einem anderen als Zylinder 1 gemessen, d. h. es wird ein falscher Schließwinkelimpuls als Bezug genommen, so wird ein Verstellwinkelsignal gemessen, das mindestens 72° einer Kurbelwellenumdrehung entspricht. Da sich je­ doch die tatsächlichen Werte im Bereich von ca. -8° bis +60° Kurbelwellenwinkel bewegen, macht sich ein Fehler dadurch bemerkbar, daß ein zu großer Wert er­ mittelt wird. Dieser Umstand wird zur Erkennung des Zylinders 1 herangezogen. Zur Vergrößerung des Meß­ bereichs ist es vorteilhaft, die Fehlererkennungsgrenze zylinderabhängig einzustellen. Je geringer die Zylin­ derzahl der Brennkraftmaschine ist, desto größer wird dabei der Meßbereich. Um auch negative Zündwinkel bestimmen zu können, d. h. eine Zündung vor dem Er­ reichen des oberen Totpunkts, ist es notwendig, die Referenzmarke entsprechend zu wählen. Bei den meisten Kraftfahrzeugen ist dem dadurch Rechnung getragen, daß nicht der obere Totpunkt als Referenzpunkt genommen wird, sondern ein um 20° nacheilender Referenzpunkt.

Die Auswertung des Ausgangssignals am Ausgang des Flip­ flops 8 ist nun auf vielfältige Art und Weise möglich. Beispielsweise ist der Impuls mit einem Referenzimpuls zu vergleichen, wobei der Referenzimpuls so gewählt ist, daß er gerade dem maximal zulässigen Impuls ent­ spricht, oder die Impulslänge ist auszuzählen und mit einem maximalen Zählerstand zu vergleichen.

Im Ausführungsbeispiel werden die Impulse aufintegriert, was zu einem Spannungsverlauf nach Fig. 2f führt. Sind die Impulse zu lang, erreicht die Spannung am Ausgang des Tiefpasses 9 einen oberen Grezwert, der vom Kom­ parator 11 erkannt wird. Beim Erreichen des oberen Grenzwertes erscheint am Ausgang des Komparators 11 ein Impuls nach Fig. 2g, durch den das Flipflop 8 zurückgesetzt wird. Durch diese Maßnahme ist gewähr­ leistet, daß der Tiefpaß 9 nicht noch weiter integriert und in die Sättigung gesteuert wird.

Weiterhin bewirkt der Ausgangsimpuls des Komparators 11 ein Taktsignal am Flipflop 3, das das logische 1-Si­ gnal am D-Eingang zu seinem Ausgang schaltet. Mit dem näch­ sten Schließwinkelimpuls wird das am Ausgang des Flipflop 3 anliegende logische 1-Signal vom Flipflop 4 übernommen und an den Ausgang des Flipflop 4 geschaltet. Dadurch wird das Oder-Glied 5 auf 1 gesetzt. Solange der Aus­ gang des Flipflop 4 auf einem logischen 1-Signal liegt, können daher Schließwinkelimpulse an den Zähler 6 nicht gelangen. Das 1-Signal am Ausgang des Flipflops 4 gelangt jedoch auch an den statischen Rücksetzein­ gang des Flipflops 3, so daß dessen Ausgang wiederum auf ein logisches 0-Signal gesetzt wird. Mit dem Auf­ treten des übernächsten Schließwinkelimpulses wird daher nun der auf 0 liegende Eingang des Flipflops 4 auf den Ausgang durchgeschaltet, so daß beim Auftreten eines Impulses vom Komparator durch die Schaltungsan­ ordnung genau ein Schließwinkelimpuls ausgeblendet wird. Aus diesem Grunde liegt am Ausgang des Oder- Gliedes 5 eine Impulsfolge nach Fig. 2b an.

Am Ausgang 10 ist das analoge Signal nach Fig. 2f ab­ nehmbar und einer Anzeigevorrichtung zuführbar. Es ist zweckmäßig, vom Ausgang des Komparators des wei­ teren noch Sperreinrichtungen zu steuern, die verhindern, daß an der Anzeigeeinrichtung ein Wert angezeigt wird, solange vom Komparator 11 Impulse abgegeben werden und daher noch nicht der richtige Schließwinkel erkannt ist.

Die Fig. 2 zeigt in ihrer Gesamtheit den Suchvorgang bei einem Fünfzylindermotor. Beim ersten Meßzyklus ist es von Zufälligkeiten abhängig, welcher Schließwinkel­ impuls mit dem Referenzimpuls verglichen wird. Mit jedem Impuls aus dem Komparator wird ein Schließwinkelimpuls ausgelassen, so daß sich ein einem anderen Zylinder zu­ geordnetes Schließwinkelsignal ergibt. Bei dieser Meß­ vorrichtung ist es daher auch gleichgültig, bezüglich welchem Zylinder die Bezugsmarke angebracht ist, da nach spätestens einer der Zylinderzahl entsprechenden Anzahl von Prüfzyklen der richtige Schließwinkelimpuls ermittelt ist. In Fig. 2 wurde zuerst der auf Zylinder 2 bezogene Schließwinkel genommen, während am Ende der richtige auf Zylinder 1 bezogene Schließwinkel ermit­ telt ist. In diesem Falle gelangt der Tiefpaß nicht mehr an seinen oberen Grenzwert, sondern es stellt sich ein zeitlicher Mittelwert der Spannung ein, der ein Maß für den Verstellwinkel ist.

Die gesamte Schaltungsanordnung ist auch vollständig digital mittels Zählern zu realisieren. Außerdem ist das Verfahren mit Mikroprozessoren auf einfache Weise realisierbar. Da im niederohmigen Teil der Kraftfahr­ zeugspannungen gemessen wird, ist die Schaltungsanord­ nung nicht sehr störanfällig, so daß besondere Schutz­ maßnahmen üblicherweise nicht erforderlich sind. Außer­ dem ist die Zahl der Anschlußleitungen reduzierbar, da nur zwei Signale zu messen sind, die an beliebigen Stellen abzugreifen sind.

Claims (9)

1. Verfahren zur Messung des Zündverstellwinkels bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern, bei der ein Referenzsignal und ein Schließwinkelsignal mittels Gebern abgegriffen wird und daraus ein Zündwinkelsignal gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Über­ schreiten und/oder Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes des Zündwinkelsignals ein einem anderen Zylin­ der zugeordnetes Schließwinkelsignal mit dem Referenz­ signal verglichen wird und daraus das Zündwinkelsignal gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Schließwinkelsignals in bezug zum Referenzsignal zumindest ein Impuls des Schließ­ winkelsignals unterdrückt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, mit der beim Über­ schreiten und/oder Unterschreiten eines in einem Kom­ parator (11) vorgegebenen Wertes der Komparator (11) ein Signal abgibt, bei dem die Schaltungsanordnung mindestens einen Impuls des Schließwinkelsignals unter­ drückt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Anzahl von Schließwinkel­ impulsen mit dem Referenzsignal mittels eines Flipflops (8) ein Zündwinkelsignal gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Zähler (6) vorgesehen ist, der die Schließwinkelimpulse zählt und nach Erreichen eines der Zylinderzahl entsprechenden Zählerstandes zurück­ gesetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flipflop (8) durch den Referenz­ impuls oder durch den Komparator (11) rücksetzbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Flipflops (8) einer Anzeige­ vorrichtung und einem Komparator (11) zugeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Tiefpaß (9) vorgesehen ist, der das Impulssignal in ein analoges Signal um­ wandelt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zur Anzeige­ vorrichtung unterbrochen ist, wenn der Komparator (11) ein Signal abgibt.