DE3208587C2

DE3208587C2 - Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern

Info

Publication number: DE3208587C2
Application number: DE3208587A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Werner 7447 Aichtal Spaude
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3208587A1; FR2523218A1; GB2116329A; JPS58170859A; GB2116329B; FR2523218B1; US4547734A; GB8305995D0

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern angegeben, die sich insbesondere für einen Einsatz als Bordgerät an einem Kraftfahrzeug eignet. Mittels zwischen dem Zündverteiler und den Zündkerzen an die Zündleitungen angekoppelter Hochpaßfilter wird die mit dem Einsetzen des Zündfunkens verknüpfte Änderung der Spannung an den Zündkerzen sensiert. Die Hochpaßfilter sind so ausgebildet, daß sie nur dann ein nadelimpulsförmiges Ausgangssignal an eine Auswertungsstufe weiterleiten, wenn diese mit dem Funkenkopf verknüpfte Spannungsänderung auftritt. Die Auswertungsstufe erzeugt aus einer konjunktiven Verknüpfung der Filterausgangssignale mit im Takt der Zündimpulse erzeugten Referenzimpulsen für die Erkennung und Anzeige der Zündaussetzer geeignete Ausgangssignale. Die Hochpaßfilter sind vorzugsweise als einfache RC-Filter ausgebildet, deren Kapazitäten über Mantelelektroden, die den Isolationsmantel der Zündleitungen mindestens teilweise umschließen, an diese angekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patenlan-Spruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus der DE-AS 23 26 839 bekannt.

Zündaussetzer treten auf, wenn die von der Zünd-

Spannungsquelle, ζ. B. einer Zündspule oder eines Zündtransformators gelieferte Spannung nicht dafür ausreichend ist, daß über der Funkenstrecke einer Zündkerze dt r Zündfunke zustande kommt

Mögliche Ursachen für das Auftreten von Zündaus-• setzern sind z. B.:

— zu großer Elektrodenabstand an der Zündkerze, bedingt durch Kerzenabbrand oder Korrosion

— durch Bleirückstände oder Öl verschmutzte Kerzenelektroden

— sonstige elektrische Nebenschlüsse im Zündkreis

— zu magere Gemischeinstellung oder

— verzögerter Zündzeitpunkt

Bei nur sporadischem Auftreten verursachen Zündaussetzer einen unrunden Lauf der Brennkraftmaschine, z. B.des Antriebsmotors eines Kraftfahrzeuges, bei fortgesetztem Auftreten einen drastischen Leistungsabfall desselben. Sie sind in jedem Falle ein Indiz dafür, daß das Motor-Zündanlagensystem nicht einwandfrei arbeitet und die Gefahr einer Schädigung des Motors besteht

Es ist daher von Interesse, Zündaussetzer, auch wenn diese zunächst nur vereinzelt auftreten, möglichst frühzeitig zu erkennen, um durch geeignete Wartungs- und/ oder Reparaturmaßnahmen rechtzeitig einer Schädigung des Motors vorbeugen zu können.

Die bekannte Einrichtung vermittelt aus einer Analyse des Zeitverlaufs der Spannung im Sekundärkreis der Zündspannungsquelle sowohl eine Erkennung von Zündaussetzern als auch — zumindest in beschränktem Umfang — der Ursachen derselben. Sie umfaßt ein über einen RC-Tiefpaß galvanisch an die Hochspannungsseile der Zündspannungsquelle ankoppelbares RC-Differenzierglied, dessen Ausgangssignal dem Plus-Eingang eines ersten Differenzverstärkers zugeleitet ist an dessen Minus-Eingang über einen geeignet einstellbaren Widerstands-Spannungsteiler ein für einen Mindestwert der Zündspar nung charakteristisches Spannungs-Vergleichssignal angelegt ist. Das Ausgangssignal dieses ersten, als Amplituden-Diskriminator benutzten Differenzverstärkers ist ein Hoch-Pegel-Signal, wenn die im Sollzeitpunkt der Zündung im Sekundärkreis der Zündspule auftretende Spannungsänderung etwa dem für eine korrekte Funktion der Zündanltee charakteristischen Wert entspricht Weiter umfaßt die bekannte Einrichtung ein ebenfalls galvanisch an die HochsDannungsseite der Zündspannungsquelle ankoppelbares RC-Integrierglied, dessen Ausgangssignal dem Plus-Eingang eines zweiten Differenzverstärkers zugeleitet ist, an desser Minus-Eingang ebenfalls mittels eines geeignet einstellbaren Widerstands-Spannungsteilers eine Vergleichsspannung angelegt ist, die so bemessen ist, daß bei ordnungsgemäßer Funktion der Zündanlage die Ausgangsspannung des Integriergliedes, solange der Zündfunke brennt, niedriger als die Brennspannung bleibt. Bei ordnungsgemäßer Funktion der Zündanlage ist somit das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärker ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal und das Ausgängssignäl des zweiten Differenzverstärkers, weil das Integral der Brennspannung einen für korrekte Funktion der Zündanlage charakteristischen Schwellenwert nicht überschreitet, ein Niedrig-Pegel-Ausgangssignal. Liegen z. B. im Zündkreis elektrische Nebenschlüsse vor, aufgrund derer die Zündspannung an der jeweiligen Kerzenfunkenstrecke nich! erreicht wird und die Sekundärspannung der Zündspule relativ langsam abklingt, so ist das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers ein Niedrig-Pegel-Signal und das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers ein Hoch-Pegel-AusgangssignaL Treten im Rahmen eines Zündspiels bei defektem Kerzenstecker in diesem mehrfache Oberschläge auf, wobei an der Kerze der Zündfunke ebenfalls nicht zustande kommt so ist das Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers in diesem Zündspiel ebenfalls ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal, wobei gleichzeitig auch das Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers ein Hoch-Pegel-Ausgangssignal sein kann. Die für ordnungsgemäße Funktion und für aus verschiedenen Ursachen resultierende fehlerhafte Funktion der Zündanlage charakteristischen Ausgangssignalkombinationen der beiden Differenzverstärker werden in einer logischen Auswertungsstufe zu entsprechenden Anzeigesignalen verarbeitet

Die bekannte Einrichtung ist aufgrund ihrer vorstehend erläuterten baulichen und funktionellen Eigenschäften zumindest mit den folgenden Nachteilen behaftet:

Wenn die Kerzen-Funkenstrecke durch Nebenschlüsse relativ niederohmig überbrückt ist so daß im Anschluß an den Durchbruch der Verteiler-Funkenstrecke deren Entladungsstrom bei niedriger Brennspannung über die Nebenschlüsse der Zündkerze abfließen kann, so entspricht der Spannungsverlauf im Sekundärkreis der Zündspule mit einer sehr schnellen Spannungsänderung im Zeitpunkt des Durchbruchs der Verteiler-Funkenstrecke und einem niedrigen Wert der Brennspannung derselben weitgehend demjenigen eines normalen Zündspiels, und es wird, obwohl der Zündfunke an der Kerze nicht zustande kommt, an den Ausgängen der beiden Differenzverstärker eine Ausgangssignalkombination erzeugt, die derjenigen eines normalen Zündvorgangs entspricht; auf diese Weise zustande gekommene Zündaussetzer können daher einerseits von der bekannten Einrichtung nicht zuverlässig erfaßt werden. Andererseits ist es in Fällen, in denen der Zündspannungsbedarf der Kerzen-Funkenstrecke sehr niedrig ist, bei der bekannten Einrichtung möglich, daß der erste Amplituden-Diskriminator nicht anspricht, weil die mit dem Funkenkopf verknüpfte Spannungsänderung zu gering ist und dadurch an den Ausgängen der beiden Differenzverstärker eine für fehlerhafte Funktion der Zündanlage charakteristische Signalkombination erzeugt wird. Als fahrzeugseitiges Bordgerät, das dem Fahrer möglichst umfassende Hinweise dafür vermitteln soll, wann eine Wartungsarbeit erforderlich ist, andererseits aber unnötige Wartungsarbeiten vermeiden helfen soll, kommt die bekannte Einrichtung daher, ungeachtet ihrer Eignung zur Diagnose einer beschränkten Anzahl von FehJerursachen im Zündsystem eines Fahrzeugmotors, nicht in Betracht Es kommt hinzu, daß die bekannte Einrichtung aufgrund ihres komplizierte.) Aufbaus hierfür zu aufwendig und teuer wäre. Dies gälte auch dann noch, wenn in denkbarer Vereinfachung ihres Aufbaues im Rahmen ihrer Auswertungsstufe lediglich eine die Erkennung von Zündaussetzern vermittelnde logisehe Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Amplituden-Diskriminatoren realisiert wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässigere und umfassendere Erkennung von Zündaussetzern einer Brennkraftmaschine vermittelt und dabei hinreichend einfach und preisgünstig herstellbar ist, um gegebenenfalls als Bordgerät eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale auf einfache Weise gelöst. Dadurch wird insgesamt vermieden, daß über der Vorfunkenstrecke des Zündverteilers auftretende Spannungsänderungen über die Hochpaßfilter zur Auswertungsstufe weitergeleitet werden und dadurch eine ordnungsgemäße Funktion der Zündanlage vorgetäuscht wird, obwohl objektiv eine Fehlersituation vorliegt. Die erfindungsgemäße Einrichtung vermittelt insoweit eine zuverlässigere Erkennung von Zündaussetzern und ist demzufolge auch besser für einen Einsatz als Bordgerät eines Fahrzeuges geeignet; darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Einrichtung, gegebenenfalls unter Ausnutzung fahrzeugseitig vorhandener elektronischer Drehzahlgeber im Rahmen ihrer Referenzstufe, kostengünstig realisierbar und daher insoweit für einen Einsatz als Bordgerät in einem Kraftfahrzeug besser geeignet.

Wenn der Frequenzabstand der unteren Grenzfrequenz der Hochpaßfilter von der elektrischen Eigenschwingung der Zündkreise der Brennkraftmaschine dem im Anspruch 2 angegebenen Wert entspricht, können, wie gemäß Anspruch 3 vorgesehen, als Hochpaßfilter einfache RC-Filter eingesetzt werden, wobei durch die Merkmale des Anspruchs 4 eine Dimensionierung derselben angegeben ist, die sich in praktischen Versuchen als besonders zweckmäßig herausgestellt hat.

Bei einer solchen Auslegung der Hochpaßfilter bzw. Differenzierglieder können deren Koppelkapazitäten mit Vorteil in der durch die Merkmale des Anspruchs 5 umrissenen und in der durch die Merkmale des Anspruchs 6 näher spezifizierten Gestaltung realisiert sein, durch die auf einfache Weise auch die schaltungstechnische ODER-Verknüpfung der Filter-Ausgangssignale erreicht wird.

In Verbindung damit ist durch die Merkmale des Anspruchs 7 eine für die Unterdrückung von störenden elektrischen Sireufeidern günstige Anordnung des gemeinsamen Ableitwiderstandes der Hochpaßfilter angegeben.

Wenn, wie gemäß Anspruch 8 vorgesehen, die Hochpaßfilter zwischen dem für jede Kerze vorgesehenen Entstörwiderstand, der im Kerzenstecker untergebracht ist. und der Kerzen-Funkenstrecke angekoppelt sind, wobei die Koppelkapazitäten zweckmäßigerweise die im Anspruch 9 angegebene Gestaltung haben, können mit Vorteil Filter eingesetzt werden, deren untere Grenzfrequenz gemäß Anspruch 10 wesentlich höher ist als der im Anspruch 2 angegebene Wert und z. B. bei etwa 100 MHz oder noch höher liegt Bei einer solchen Auslegung der Filter können diese nur noch Spannungsänderungssignale übertragen, die durch entsprechend rasch ablaufende Spannungsänderungen ausgelöst werden. Eine hinreichend schnelle Änderung der Kerzenspannung ist in der ersten Phase der Ausbildung des Funkenkopfes gegeben, solange dieser aus der Entladung der Kerzenkapazität gespeist wird, deren Entladezeitkonstante um zwei bis drei Größenordnungen kleiner ist als die im wesentlichen durch die erheblich größeren Kapazitäten der Zündleitungen und der Entstörwiderstände bestimmten Entladezeitkonstanten der einzelnen Zündkerzen; es ist daher bei einer derartigen Ankopplung der Hochpaßfilter und Auslegung derselben bestmögliche Gewähr dafür gegeben, daß beim Auftreten eines Filter-Ausgangssignals dieses tatsächlich durch einen an der Kerzen-Funkenstrecke überspringenden Zündfunken ausgelöst worden ist. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn zusätzlich zu den an den Kerzen angekoppelten Hochpaßfiltern mit hoher Grenzfrequenz auch ein Satz Filter mit niedrigerer Grenzfrequenz vorgesehen ist, die zwischen dem Zündverteiler und dem Entstörwiderstand angekoppelt sind. Wird in diesem Falle über die »langsamen« Filter ein Zündfunkensignal übertragen, über die »schnellen«, an die Kerzen angekoppelten Filter jedoch nicht, so steht fest, daß das übertragene Signal nur von einem von der Zündleitung ausgehenden Überschlag herrühren kann, ίο und es wird insoweit auch die Lokalisierung eines in der Zündanlage aufgetretenen Fehlers erleichtert.

Entsprechendes gilt, wenn, zusätzlich oder alternativ zu den »langsamen« und/oder »schnellen« Hochpaßfiltern eine durch die Merkmale des Anspruchs 11 umrissene Strom-Sensor-Einrichtung vorgesehen ist, die ein in der Auswertungsstufe zu verarbeitendes Ausgangssignal nur dann erzeugt, wenn über die Kerzen-Funkenstrecke der mit dem Funkenkopf verknüpfte hohe Zündfunkenstrom fließt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 ist eine diesbezüglich geeignete Ausbildung und Anordnung eines Strom-Sensors angegeben.

Schließlich ist durch die Merkmale des Anspruchs 13 eine mit einfachen Mitteln der elektronischen Schaltungstechnik realisierbare Gestaltung einer Auswertungsstufe sowie einer Anzeigeeinrichtung angegeben, die eine zuverlässige Verarbeitung der Hochpaßfilterbzw. Strom-Sensor-Ausgangssignale zu Zündaussetzer-Erkennungssignalen und deren zündkreisbezogene Anzeige vermittelt.

Weitere Einzelheiten und Merkmpie der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern in teilweise stark vereinfachter Blockschaltbilddarsteiiung,

Fig.2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Einrichtung gemäß Fig. 1,

Fig.3 einen für ordnungsgemäßen Ablauf eines Zündspiels charakteristischen Zeitverlauf der Spannung im Sekundärkreis einer als Zündspannungsquelle ausgebildeten Zündspule und

Fig.4 eine spezielle Gestaltung von im Rahmen der Einrichtung gemäß F i g. 1 vorgesehenen Differenziergliedern.

Die Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung 10 zur Erkennung von Zündaussetzern bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, die zum Zweck der Er läuterung speziell als 4-ZyIinder-Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges vorausgesetzt und durch ihre im linken Teil der F i g. 1 dargestellte Zündanlage 11 repräsentiert ist Diese Zündanlage 11 ist, der Einfachheit halber und ohne Beschränkung der Allgemeinheit als ihrem Aufbau und ihrer Funktion nach bekannte, konventionelle Spulen-Zündanlage dargestellt, die eine als Zündenergiespeicher und Zündhochspannungsquelle benutzte Zündspuie 12 aufweist deren Primärwicklung 13 bei eingeschalteter Zündung, & h. bei geschlossenem Zündschalter 14 mit ihrer Plus-Anschlußklemme 15 an die Fahrzeugbatterie 16 angeschlossen ist und deren Sekundärwicklung 17 mit ihrer Hochspannungs-Anschiußklemme 4 mit dem Verteilerfinger 18 des Zündverteilers 19 leitend verbunden ist über den die Ausgangs-Hochspannung der Zündspule 17 in der vorgesehenen Zündfolge den den einzelnen Zündkerzen 21 bis 24, die in der

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Fig. 1 durch je eine Funkenstrecke repräsentiert sind, er T/.· von z. B. 1,5 ms die in der Zündspule 12 während zugeordneten Zündkreisen zugeleitet ist. Mit den Ker- der vorausgegangenen Schließphase des Unterbrechers zen 21 bis 24 in Reihe geschaltete Entstörwiderstände, gespeicherte Energie soweit verbraucht ist, bis im Zeitdie in den von den Festelektroden 26 bis 29 des Zünd- punkt if der Zündfunke abreißt und die noch vorhandeverleilers zu den Kerzen 21 bis 24 führenden Zündlei· 5 nc Restenergie in der Ausschwingphase 53 in gedämpftungen 31 bis 34 liegen und in den nicht dargestellten ten Strom- und Spannungss'chwingungen abklingt. Die Kerzensteckern untergebracht sind, sind mit 36 bis 39 während der Funkendauer Tf an der Zündspule 12 abbezeicbaet Zum Unterbrecherkontakt 41 des Unterbre- greifbare Ausgangsspannung ist betragsmäßig um die chers42,/Jer in einer mit der Aktivierung der einzelnen Brennspannung der Vorfunkenstrecke größer als die Zündkreise korrelieren periodischen Folge den von der io Brennspannung Ußder Kerzen-Funkenstrecke,
gemeinsamen Anschlußklemme 1 der Primärwicklung Kommt der Zündfunke an der Kerze, z. B. wegen ei-13 und der Sekundärwicklung 17 der Zündspule 12 zur nes zu hohen Zündspannungsbedarfs als mögliche Ursa-Schaltungsmasse führenden Strompfad 43 unterbricht ehe für einen Zündaussetzer nicht zustande, so ergibt und wieder freigibt, ist der Zündkondensator 44 parallel sich für die Spannung an der Kerze bzw. die Sekundärgeschaltet. 15 spannung der Zündspule der Verlauf einer mit der Ei-

Der für ein ordnungsgemäß ablaufendes Zündspiel genschwingungsfrequenz des Zündkreises behafteten,

der Zündanlage 11 sich ergebende Zeitverlauf der Se- gedämpften Sinusschwingung, die der Leerlaufspan-

kundärspannung der Zündspule 12 ist in ausgezogenen nung der Zündspule 12 entspricht und deren erste HaIb-

Linien der FiE-3 dargestellt auf die zur Erläuterung wpIIp 54 in der Fig.3 ebenfalls gestrichelt angedeutet

der Funktion der Zündanlage 11 sowie im folgenden 20 ist. ψ

mehrfach verwendeter Begriffe zunächst verwiesen sei. Um sowohl solche, aus einem überhöhten Zündspan- i

wobei davon ausgegangen ist, daß zur Erzeugung des nungsbedarf und/oder aus den weiteren einleitend ge-

Zündfunkens die negative Ausgangs-Hochspannung der nannten Ursachen resultierende Zündaussetzer zuver-

Zündspule 12 an die Zentralelektrode der jeweils akti- lässig erkennen zu können, ist die erfindungsgemäße

vierten Zündkerze 21 bis 24 angelegt ist und deren Ge- 25 Einrichtung 10 gemäß Fig. 1 in spezieller Ausgestal-

genelektrode auf Masse liegt tung wie folgt aufgebaut:

Im Zeitpunkt ίο wird der nockengesteuerte Unterbre- Funktionswesentliches Element der Einrichtung 10 ist cherkontakt 41 des Unterbrechers 42 geöffnet und der eine insgesamt mit 56 bezeichnete Hochpaßfilter-Schal-Strompfad 43, über dem zuvor der Primärstrom der tung, deren untere Grenzfrequenz etwa ein MHZ beZündspule 12 floß, unterbrochen. Dadurch wird in der 30 trägt und damit ca. 100 mal größer ist als die elektrische Sekundärwicklung 17 der Zündspule 12 eine betragsmä- Eigenschwingungsfrequenz der im Sekundärkreis der Big rasch anwachsende Negativ-Hochspannung indu- Zündspule 12 liegenden Zündkreise der Zündanlage 11. ziert Abgesehen von einer in der F i g. 3 nicht darge- Die Hochpaßfilter-Schaltung 56 ist beim dargestellten stellten kurzen Anfangsphase, in der die Zündspule be- speziellen Ausführungsbeispiel jeweils zwischen den lastende Kapazitäten aufgeladen werden, beträgt die 35 Festelektroden 26 bis 29 und den Entstörwiderständen Steilheit der praktisch im Zeitpunkt ίο einsetzenden 36 bis 39 kapazitiv an die einzelnen Zündkreise der Spannungsänderung ca. 0,5 kV/ms. Auf diese, in der Brennkraftmaschine angekoppelt Sie ist so ausgelegt Fig.3 durch den ersten Abschnitt 46 der Sekundär- daß sie ausschließlich auf die vom Zustandekommen spannungs-Verlaufskurve wiedergegebene, einleitende, eines Zündfunkens herrührenden, mit der Ausbildung dem Vorzeichen nach abnehmende Phase der direkt an 40 des Funkenkopfes verknüpften Spannungsanstiege 51 der Zündspule abgreifbaren Sekundärspannung dersel- der Zündspannungsimpulse anspricht und nur von dieben folgt im Zeitpunkt t, ein dem Vorzeichen nach posi- sen abgeleitete Signale an eine insgesamt mit 57 betiver Spannungsanstieg 47, der aus einem kurzzeitigen zeichnete Auswertungs- und Anzeigestufe überträgt. Zusammenbrechen der Spannung im Sekundärkreis der die aus einer geeigneten Verarbeitung der Filter-Aus-Zündspule resultiert, wenn im Zündverteiler die durch 45 gangssignale mit weiteren, von einer insgesamt mit 58 den rotierenden Verteilerfingerkontakt und die dem je- bezeichneten Referenzstufe abgegebenen Auswerweils aktivierten Zündkreis zugeordnete Festelektrode tungsimpulsen die für die Erkennung von Zündausset-'26, 27, 28 oder 29 gebildete Vorfunkenstrecke durch- zern geeigneten Signale zur Ansteuerung einer Anzeige bricht und dadurch leitend wird. Von diesem Zeitpunkt 59 erzeugt.

an wächst wie durch den zweiten abfallenden Ast 48 der 50 Beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel

Sekundärspannungs-Verlaufskurve wiedergegeben, die sind die einzelnen Hochpaßfilter der Schalturigseinheit

— negative — Sekundärspannung der Zündspule 12 mit 56 als einfache RC-Differenzierglieder mit einem ge-

nunmehr etwas geringerer Steilheit wieder rasch an, meinsamen Ableitwiderstand 60 von ca. 100 Ohm aus-

wobei die an der jeweiligen Zündkerze wirksame Span- gebildet

nung vom Zeitpunkt U an mit etwa dem gestrichelt ein- 55 Als Koppelkapazitäten 61 bis 64 dieser RC-Differengezeichneten Verlauf 49 der Sekundärspannung der zierglieder 60,61 bis 60,64 sind dabei, wie in der F i g. 4 Zündspule 12 folgt bis im Zündzeitpunkt t_z an der Kerze dargestellt die zwischen Flächenelektroden 66, die auf deren Zündspannung U₁ von z. B. 15 kV erreicht und der die Isolationsmäntel 67 der Zündleitungen 31 aufge-Zündfunke ausgelöst wird; dieser setzt mit einem kurz- bracht sind und den von diesen Flächenelektroden 66 dauernden, stromstarken Funkenkopf ein, mit dem ein 60 vollständig oder nur sektorförmig umschlossenen Abzweiter, sehr schnell erfolgender Spannungsanstieg 51 schnitten der Zündleittingsadern 68 vorhandenen Kapader Kerzenspannung sowie der Zündspulen-Ausgangs- zitäten ausgenutzt die in der Größenordnung von 5 bis spannung verknüpft ist in dem die Spannung an der 10 pF betragen, wenn die Länge der umschlossenen Zündkerze mit einer Steilheit von 1 kV/ns auf den rela- Zündleitungsabschnitte ca. 1 cm beträgt In der in der tiv niedrigen Betrag der Brennspannung Ub von z.B. 65 F ig. 4 wiedergegebenen speziellen Gestaltung sind die 500 V zusammenbricht bei welcher der sich an den Fun- Flächenelektroden 66 zusammenhängend als Biegeteil kenkopf 51 anschließende Funkenschwanz 52 weiter- aus einem flachstabförmigen Leiter gefertigt, der seibrennt bis schließlich nach einer typischen Funkendau- nerseits in einem isolierenden Kunststoffmantel 65 ein-

gebettet ist. Dieser Mantelelektrodenkörper kann auch zur mechanischen Fixierung der Zündleitungen 31 bis 34 mit ausgenutzt werden.

Zu dem gemeinsamen Ableitwiderstand 60 der Differenzier- bzw. Hochpaßfilter-Glieder 60,61 bis 60, 64 ist eine bezüglich negativer Spannungsimpulse in Durchlaßrichtung gepolte Zenerdiode 69 parallel geschaltet, die für solche negativen Spannungsimpulse einen Kurzschluß darstellt und*somit deren Weiterleitung zur Auswertungsstufe 57 verhindert und gleichzeitig die Spitzenpegel der zu der Auswertungsstufe 57 übertragenen Spannungsimpulse auf einen für deren weitere Verarbeitunggeeigneten Wert von z. B. 12 V begrenzt.

Im folgenden sei zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion der Referenzstufe 58 und der Auswertungsstufe 57 zusätzlich auf die F i g. 2 Bezug genommen, die für eine Folge von ordnungsgemäß ablaufenden Zündspielen und zwischen diesen auftretenden Zündaussetzern, die im obersten Impulszug 71 der Fig.2 jeweils durch in ausgezogenen Linien dargestellte bzw. gestrichelt angedeutete Zündimpulse 72 bzw. 73 wiedergegeben sind, den Zeitverlauf der in den einzelnen Funktionselementen erzeugten Spannungssignale wiedergibt.

Im Rahmen der Referenzstufe 58 ist ein mit dem Unterbrecher 42 synchronisierter Referenzimpulsgeber 74 vorgesehen, der im Zündzeitpunkt tz bzw. im Soll-Zündzeitpunkt einsetzende Hoch-Pegel-Rechteckimpulse 76 erzeugt, deren zeitliche Folge durch den zweiten Impulszug 77 der F i g. 2 wiedergegeben ist Eine typische Dauer dieser Impulse 76, die etwa mit dem Abklingen des Zündfunkens wieder abfallen, beträgt 2 ms. Die Ausgangsimpulse sind über einen Widerstand 78 der Basis eines in Emitterschaltung als Inverter betriebenen NPN-Transistors 79 zugeführt, dessen Kollektor-Ausgangssignal durch den dritten Impulszug 81 der F i g. 2 wiedergegeben ist. Aus einer Differentiation der ansteigenden Rückfiankcn 82 der Koiiektor-Äusgangsimpuise 83 mittels eines RC-Differenziergliedes 84, zu dessen Ableitwiderstand 86 eine bezüglich negativer Spannungsspitzen in Durchlaßrichtung gepolte Diode 87 parallel geschaltet ist, werden die im vierten Impulszug 88 der F i g. 2 wiedergegebenen, mit den Rückflanken 82 der Kollektor-Ausgangsimpulse einsetzenden Differenzierimpulse 89 erzeugt. Diese Differenzierimpulse 89 werden einem Impulsformer 91, der als einfacher Buffer ausgebildet sein kann, zugeleitet, der mit den Anstiegsflanken der Differenzierimpulse 89 einsetzende Hoch-Pegel-Rechteckimpulse 92 mit einer typischen Impulsdauer von ca. 1 ms erzeugt, deren zeitliche Folge durch den fünften Impulszug 93 der F i g. 2 wiedergegeben ist Diese Rechteckimpulse 92 sind in einer im folgenden noch näher zu erläuternden Weise als Auswerteimpulse für die Erkennung von Zündaussetzern ausgenutzt

An den Ausgang 94 des Impulsformers 91 ist der Koppelkondensator 96 eines RC-Differenziergliedes angeschlossen, dessen Ableitv/iderstand 87 mit dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist Parallel zu diesem Ableitwiderstand 97 ist eine bezüglich dieser Versorgungsspannung in Sperrichtung gepolte Diode 98 geschaltet Mit dem im sechsten impulszug 99 der F i g. 2 wiedergegebenen Differenzier-Ausgangsimpuls 101, deren steil abfallende Vorderflanken 102 mit den abfallenden Rückflanken 103 der Auswertungsimpulse 92 zusammenfallen, wird ein weiterer Impulsformer 104, der als inverter arbeitet, angesteuert, der die im siebten Impulszug 106 der F i g. 2 wiedergegebenen Rechteckimpulse 107 erzeugt, deren typische Dauer derjenigen der Ausgangsimpulse 92 des ersten Impulsformers 91 entspricht.

Im Rahmen der Auswertungsstufe 57 ist eine als RS-Flipflop ausgebildete Kippstufe 108 vorgesehen, die durch die Hoch-Pegel-Ausgangsimpulse 107 des als Setzimpulsgeber ausgenutzten Impulsformers 104 auf hohen Ausgangssignalpegel und durch die im achten Impulszug 109 in ihrer zeitlichen Folge wiedergegebenen rasch abfallenden Differenzier-Ausgangssignale 111 der Hochpaßfilter-Schaltung 56 auf niedrigen Ausgangssignalpegel zurücksetzbar ist Das mit der im ersten Impulszug 71 wiedergegebenen Folge von ordnungsgemäßen Zündspielen und wiederholt und vereinzelt auftretenden Zündaussetzern 73 verknüpfte Spannungs-Ausgangssignal der Kippstufe 108 ist im neunten Impulszug 112 der Fig.2 wiedergegeben. Das Spannungs-Ausgangssignal 112 der Kippstufe 108 ist dem einen Eingang 113 eines Zwei-Eingangs-UND-Gliedes 114 zuseleitet das am anderen Fingang 116 die Ausgangsimpulse 92 des ersten, hierdurch als Auswerte-Impulsgeber ausgenutzten Impulsformers 91 empfängt

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 114 ist ein Niedrig-Pegel-Signal, solange auf einen Setzimpuls 107 im nachfolgenden Zündspiel der für das Zustandekommen eines Zündfunkens charakteristische Differenzierimpuls 101 erzeugt wird, der die Kippstufe 108 wieder zurücksetzt. Ist dies jedoch wegen eines Zündaussetzers nicht der Fall, so löst der nächste hierauf folgende Auswerteimpuls 103 am Ausgang des UND-Gliedes 114 einen Aussetzer-Erkennungsimpuls 115 aus, deren für das gewählte Erläuterungsbeispiel charakteristische zeitliche Folge durch den zehnten Impulszug 117 der F i g. 2 wiedergegeben ist.
Zur Identifizierung des beim Auftreten von Zündaussetzern jeweils betroffenen Zündkreises ist ein Ringzähler 118 vorgesehen, der durch seine verschiedenen Zählerstands-Ausgangssignale den jeweils aktivierten bzw. überwachten Zündkreis bezeichnet Dieser Ringzähler 118 empfängt a!s Synchronisierimpulse 119 die im elften Impulszug 121 der Fig.2 in ihrer zeitlichen Folge dargestellten Ausgangsimpulse eines geeigneten Gebers 120, mit dem für die Aktivierung eines bestimmten Zündkreises der Brennkraftmaschine charakteristischen Ausgangssignale z. B. an der Zündleitung 31 des dem ersten Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordneten Zündkreises kapazitiv oder induktiv abgreifbar sind.

Als Takt-Eingangssignale sind dem Ringzähler 118 die im zwölften Impulszug 122 der Fig.2 wiedergegebenen, kurz dauernden Ausgangsimpulse 123 eines insgesamt mit 125 bezeichneten Taktimpulsgebers zugeleitet, die wiederum aus einer Differenziation der Anstiegsflanken der Ausgangsimpulse 76 des Referenzimpulsgebers 74 und zweckentsprechender Impulsformung mittels eines Buffers 126 erzeugt werden.

Im Rahmen der Anzeige 59 ist für jeden Zündkreis ein eigenes Anzeigenfeld mit LED-Anzeigedioden vorgesehen, die mit den Ausgangssignalen des UND-Gliedes 114 parallel und mit den Zählerstands-Ausgangssignalen des Ringzählers 118 je einzeln angesteuert sind.

Es versteht sich, daß in Fällen, in denen anstelle einer konventionellen Zündanlage 11 eine elektronisch gesteuerte Zündanlage vorgesehen ist, der in deren Rahmen als Zündimpulsgeber vorgesehene Induktionsgeber oder Hall-Geber anstelle des Gebers 74 gemäß Fig: 1 als Referenzimpulsgeber ausgenutzt werden kann.

Eine vorteilhafte Abwandlung der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 kann auch darin bestehen, daü ein

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Satz von Hochpaßfiltern vorgesehen ist, die zwischen den Entstörwiderständen 36 bis 39 und den Kerzen 21 bis 24 an die einzelnen Zündkreise angekoppelt sind und •iine untere Grenzfrequenz von ca. 100 MHz haben und damit nur noch auf sehr rasch ablaufende Spannuagsänderungen ansprechen. Eine derartig kurzzeitige Spannungsänderung ist die beim Einsetzen des Zündfunkens eintretende Entladung der Kerzenkapazität für sich allein gesehen, deren Steilheit noch um ein bis drei Größenordnungen größer ist als die Steilheit der mit der to Ausbildung dss Funkenkopfes 51 verknüpfte Spannungsänderung. Bei einer solchen Gestaltung der Einrichtung 10 sind den Flächenelektroden 65 der Koppelkapazitäten 61 bis 64 gemäß F i g. 1 funktionsanaloge Mantelelektrodtn- zweckmäßigerweise direkt auf die Isolationskörper der Zündkerzen aufgebracht und über je einen Ableitwiderstand an die Schaltungsmasse angeschlossen. In dieser Weise ausgebildete Hochpaßfilter übertragen ein Ausgangssignal auf die Auswertungsstu-Te 57 nur dann, venn an den Kerzen 21 bis 24 tatsächlich ein Zündfunks zustande kommt

Hochpaßfilter mit dieser Eigenschaft können auch als induktiv an die Kerzen angekoppelte Filter ausgebildet sein, die ein für den mit dem Funkenkopf 51 des Zündfunkens verknüpften hohen Strom charakteristisches Ausgangssignal erzeugen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, bei denen die Zündspannung mittels eines Zündverteilers in der vorgesehenen Folge den je eine Zündkerze umfassenden Zündkreisen der Zündanlage zugeleitet wird, mit mindestens einer als Hochpaßfilter ausgebildeten Differenzierstufe, die ein mit der Zündspannungsnadel des Zündvorgangs verknüpftes Impulssignai erzeugt, aus dessen Verarbeitung mit einem weiteren, für den Zündvorgang charakteristischen elektrischen Signal eine Auswertestufe Ausgangssignale für korrekte oder fehlerhafte Funktion der Zündanlage erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zündkreis der Brennkraftmaschine ein Hochpaßfilter (60, 61 bis 60, 64) vorgesehen ist, mit dem aus dem Zündkreis ein Spannungssignal auskoppelbar ist, daß diese Hochpaßfilter (60,61 bis 60,64) zwischen den Festelektroden (26 bis 29) des Zündverteilers (19) und den Zündkerzen (21 bis 24) an die jeweiligen Zündkreise angekoppelt und zu einem gemeinsamen Ausgang (56) zusammengefaßt sind, daß weiter eine Referenzstufe (58) vorgesehen ist, die für die Sollzündzeitpunkte der Zündkreise der Brennkraftmaschine ein Auswertesigna! (93) und ein darauffolgendes Setzsignal (106) erzeugt und daß die Auswertestufe (57) eine bistabile Kippstufe (108) aufweist, welche vom Setzsignal (106) gesetzt und von einem Filterausgangssignal (111) am gemeinsamen Ausgang (56) rückgesetzt wird und ferner ein 'Jnd-G-.ter (114) umfaßt, dessen Eingängen das Ausgangssignal (112) der Kippstufe (108) und das Setzsigna' (106) der Referenzstufe (58) zugeführt werden und dessen Ausgangssignai die information darüber liefert, ob Zündaussetzer aufgetreten sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenzfrequenz der Hochpaßfilter (60, 61 bzw. 60, 64) mindestens 100 mal größer ist als die Eigenschwingungsfrequenz des jeweiligen Zündkreises, mit der in diesem nach dem Aussetzen des Zündfunkens die Kerzenspannung abklingt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochpaßfilter als RC-Differenzierglieder ausgebildet sind, die je einen Koppelkondensator (61, 62, 63, 64) und einen gemeinsamen Ableitwiderstand (60) umfassen, zu dem eine Zener-Diode (69) parallel geschaltet ist. die bezüglich der m^;t dem Einsetzen des Zündfunkens verknüpften Differenzierimpulse (1 11) in Sperrichtung gepolt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelkapazitäten (61 bis 64) der RC-GIieder (60, 61 bis 60, 64) klein sind gegen die Leitungskapazitäten der Zündleitungen (31 bis 34). und daß der Ableitwiderstand (60) einen Wert von ca. 100 Ohm hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiven Elemente der als Hochpaßfilter eingesetzten RC-GIieder (60, 61, bis 60,64) an den Zündleitungen (31 bis 34) anbringbare Flächenelektroden (66) umfassen, die die Zündleitungen (31 bis 34) sektorförmig oder vollständig umschließen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelektroden (66) der Koppelkapazitäten (61 bis 64) als die Zündleitungen (31 bis 34) auf einen Umfangsbereich von mindestens 180° umschließende und an deren Isolationsmantel (67) satt anliegende, elastisch aufweitbare und über Zwischenstücke zusammenhängende Bügel ausgebildet sind, die aus einem flachstabförmigen isolierten Leitermaterial gefertigt sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Ableitwiderstand (60) der RC-Glieder (60,61 bis 60,64), über den deren Koppelkapazitäten mit der Schaltungsmasse verbunden sind, in unmittelbarer Nähe der Koppelkapazitäten (61 bis 64) angeordnet ist

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren der RC-Hochpaßfilter (60, 61 bis 60, 64) zwischen den Kerzenfunkenstrecken und den mit diesen in Reihe geschalteten Entstörwiderständen (36 bis 39) an die einzelnen Zündkreise angekoppelt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Koppelkapazitäten der Hochpaßfilter auf die Isolationskörper der Zündkerzen (21 bis 24) aufgebrachte zylindrische Mantelelektroden vorgesehen sind, die über je einen Ableitwiderstand an die Schaltungsmasse angeschlossen sind.

10. Einrichtung n£ih Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenzfrequenz der zwischen den Entstörwiderständen (36 bis 39) und den Funkenstrecken der Zündkerzen (21 bis 24) an die Zündkreise der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine angekoppelten Hochpaßfilter mindestens 50 bis 100 MHz beträgt.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom-Sensor vorgesehen ist, der ein für den mit dem FunkenkopF des Zündfunkens verknüpften Strom charakteristisches Ausgangssignal erzeugt.

12. Einrichtung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß als Strom-Sensor eine im Kerzenstecker oder am Isolationskörper der Zündkerzen (21 bis 24) des jeweiligen Zündkreises angeordnete Induktionswicklung vorgesehen ist

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungsstufe (57) einen Ringzähler (118) aufweist, der jeweils durch einen von der Zündspannung an einem bestimmten, z. B. dem ersten Zylinder der Brennkraftmaschine abgeleiteten Synchronisierimpuls (119) rücksetzbar ist, als Zählimpulse im Zündzeitpunkt der einzelnen Zündkreise einsetzende Taktimpulse (113) empfängt und durch seine Zählerstand-Ausgangssignale den jeweils aktivierten Zündkreis bezeichnet, und daß jedem Zündkreis eine LED-Anzeige zugeordnet ist, die durch die Ausgangssignale des UND-Gliedes (114) und des Ringzählers (118) aktivierbar sind.