DE3400786C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Zündungsmeßgerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-PS 14 64 043 ist ein Gerät zum Prüfen des Zündzeitpunkts von Ottomotoren bekannt, das einen im Hoch­ spannungskreis angeordneten Geber aufweist, der auch als Triggerzange bezeichnet wird. Das vom Geber abgegebene Signal löst in einem Generator einen Impuls aus, dessen Dauer einstellbar ist. Die Rück­ flanke des Impulses löst einen weiteren Impuls aus, der eine Blitz­ lampe triggert. Mit dem bekannten Zündungsmeßgerät ist es möglich, neben der Drehzahl des Motors auch den Zündungsverstellwinkel zu überprüfen und erforderlicherfalls einzustellen. Die zum Betreiben des Geräts erforderliche Energie wird vom Kraftfahrzeugbordnetz ab­ geleitet, an das entsprechende Stromversorgungsleitungen ange­ schlossen sind.

Aus dem Fachbuch von P. Paulsen, Elektronische Motortestgeräte, Franzis-Verlag GmbH, München (1977), S. 139-140 ist ein Gerät bekannt, das ein Maß für die an einer Zündkerze bereitgestellte Zündenergie angibt. parallel zur Zündkerze ist ein Kondensator geschaltet, der von dem im Hochspannungskreis fließenden Zündstrom einen Teil aufnimmt. Die am Kondensator daraufhin meßbare Spannung ist ein Maß für die Zündenergie.

Zur Durchführung dieser Messungen benötigen die bekannten Zündungs­ meßgeräte zumindest eine Kabelverbindung mit dem Hochspannungsteil der Zündanlage. Da im Kraftfahrzeug, besonders im Bereich des Motors, aufgrund der dort auftretenden Hochspannungen mit Übersprechen und sonstiger elektrischen und magnetischen Störungen zu rechnen ist, sind die bekannten Einrichtungen empfindlich gegen induktive und kapazitive elektrische Störimpulse, die ins­ besondere über die Triggerzange in das Meßgerät gelangen. In vielen Fällen neigen daher die Zündungsmeßgeräte zu Fehl­ messungen oder aber es sind Potentiometer vorgesehen, mit denen die Triggerzangenempfindlichkeit so einstell­ bar ist, daß nur die eigentlichen Triggerimpulse zum Meßgerät gelangen. Die bekannten Meßgeräte erfordern daher zu Durchführung von Messungen ein ausgebildetes Personal, das einerseits die richtigen Anschlüsse vor­ nimmt und andererseits in der Lage ist, das Meßgerät so zu bedienen, daß Fehlmessungen vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Zündungsmeßgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor­ teil, daß einerseits nur ein Anschluß zum Motor, bei­ spielsweise über eine Triggerzange erforderlich ist, und daß die Empfindlichkeit des Meßgerätes adaptiv den jeweiligen Gegebenheiten im Motor angepaßt wird. Das Zündungsmeßgerät hat daher den Vorteil, daß es einerseits leicht zu bedienen ist und andererseits Fehlanschlüsse ohne Schwierigkeiten vermeidbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Zündungsmeßgerätes möglich. Vorteilhaft ist es, die Drehzahl aus dem aktuellen Zünd­ signal und dem vorherigen Zündsignal zu bestimmen, wenn die Zykluszeit zwischen den letzten beiden Zündsignalen einen vorgegebenen vergangen Wert nicht unterschreitet, der in der vorhergehenden Zykluszeit bestimmt wurde. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß Störimpulse, die während zweier Zündsignale aufgefangen werden, nicht zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen, da bei einem Motor die Drehzahländerung auch bei starkem Beschleunigen und starkem Abbremsen zwischen zwei Um­ drehungen sich nur in einem beschränkten Rahmen bewegen kann. Wird dieser Rahmen überschritten, ist mit einer fehlerhaften Drehzahlanzeige zu rechnen, so daß das Ergebnis unterdrückt wird. Der Blitzzeitpunkt wird zweck­ mäßigerweise aus dem Zündsignal bestimmt, dem eine Ver­ stellzeit zugefügt wird, die aus der Drehzahl und dem eingegebenen Verstellwinkel des vorhergehenden Zyklus bestimmt ist. Durch diese Maßnahme wird gesichert, daß die letzte einwandfreie Drehzahlermittelung zur Be­ stimmung der Verstellzeit dient, unabhängig davon, ob zwischendurch Fehlmessungen aufgetreten sind. Die Signale sind daher besonders zuverlässig. Die Ab­ gabe eines Blitzimpulses wird unterdrückt, wenn seit dem letzten Blitzimpuls nicht eine bestimmte Zeit überschritten ist. Unnötige Blitze werden da­ durch verhindert, insbesondere wenn die Drehzahl hoch ist. Durch die Trägheit des menschlichen Auges ist eine Blitzimpulsfolge ausreichend, der das menschliche Auge gerade nicht zu folgen vermag. Weitere Blitzim­ pulse, die zum Auslösen des Stroboskopblitzes führen würden, verringern einerseits die Lebensdauer der Stroboskoplampe und erfordern andererseits große Konden­ satoren und Ladeeinrichtungen zur Bereitstellung der Blitzenergie, was im Hinblick auf die Handlichkeit der Geräte und deren Lebensdauer nicht erwünscht ist. Vor­ teilhaft ist es auch, den zukünftigen Vergangenheitswert aus der letzten Meßzahl und den alten Vergangenheitswert zu bilden, wobei die beiden Größen unterschiedlich ge­ wichtet sind. Durch eine hohe Gewichtung der Meßzahl läßt sich ein schnelles Adaptionsverhalten erreichen, so daß die Zahl der Fehlimpulse, die zur Auswertung ge­ langen, sehr schnell gering ist, andererseits läßt sich durch eine hohe Gewichtung des Vergangenheitswertes er­ reichen, daß die Meßempfindlichkeit nicht schnell durch einige schwache oder starke Impulse verändert werden, so daß die nachfolgenden Signale falsch oder unvollständig berücksichtigt sind. Durch die Auswertung der Zündenergie in Form der Meßzahl wird auf jeden Fall erreicht, daß schwache Impulse, die aufgrund von Störungen an den Eingang des Zündungsmeßgerätes gelangen, nicht zur weiteren Daten­ verarbeitung zur Verfügung stehen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 2 ein Strukturdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Mikroprozessors in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch eine Triggerzange 1 dargestellt, die beispielsweise an einem Zündkabel angeklemmt ist. Für andere Anwendungsfällen ist es jedoch auch möglich, statt der Triggerzange Steckkontakte vorzusehen. Die Triggerzange steht mit einer Auswerteschaltung 2 in Verbindung, durch die ein Triggersignal beim Auftreten eines Zündimpulses erzeugt wird und in der des weiteren Einrichtungen vorge­ sehen sind, mit der die Zündenergie bestimmbar ist. Zur Bestimmung der Zündenergie ist beispielsweise der Zünd­ impuls gleichzurichten und das gleichgerichtete Spannungs­ signal aufzuintegrieren, was im einfachsten Fall mittels eines Kondensators erfolgt. Um die digitale Datenver­ arbeitung durch den Mikroprozessor 5 zu realisieren, ist beispielsweise das Kondensatorsignal mittels eines Analog-Digital-Wandlers in ein digitales Wort umzuwan­ deln, was an der Datenleitung 4 anliegt. Als Trigger­ signal dient beispielsweise die ansteigende Flanke des von der Triggerzange 1 aufgenommenen Zündimpulses. Das Triggersignal liegt an der Leitung 3 an. Eine beispiels­ weise verwendbare Eingangsschaltung ist im übrigen in der Patentanmeldung 32 41 038 beschrieben. Das digitali­ sierte Zündenergiesignal, das als digitales 8-Bit-Wort an der Leitung 4 anliegt, ist zu einem Port P eines Mikroprozessors 5 geführt. Das Triggersignal gelangt über die Leitung 3 zum Timer-Eingang T des Mikroprozessors 5. Als Mikroprozessor ist beispielsweise der Typ HD6301 der Firma Hitachi geeignet. An einem weiteren Port ist über eine Datenleitung eine Tastatur 6 an den Mikroprozessor 5 ange­ geschlossen. Der Mikroprozessor 5 weist zwei Ausgänge auf, wobei an dem einen Ausgang eine Anzeigeeinheit 7 angeschlossen ist und an dem anderen Ausgang eine Stroboskopeinrichtung 8. Während der Anzeigevorrichtung 7 auf der Datenleitung in Form von binären Worten die An­ zeige direkt zugeführt ist, werden zur Stroboskopein­ einrichtung 8 Blitzimpulse vom Mikroprozessor 3 abe­ geben, die zur Auslösung des Blitzes der Stroboskoplampe dienen. Das gesamte Gerät ist zweckmäßiger Weise in einem Gehäuse untergebracht, wobei nicht auszuschließen ist, daß beispielsweise die Stroboskopeinrichtung 8 vom Zündungsmeßgerät abgesetzt angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Anordnung sei anhand des Struktur­ diagrammes nach Fig. 2 näher erläutert. Der Mikropro­ zessor 5 befindet sich in der Startstelle 9 in Bereit­ schaft, um Signale vom Timer-Eingang T zu erwarten. Wird von der Auswerteschaltung 2 ein Triggersignal an den Timer- Eingang T abgegeben, so wird der Programmablauf ge­ startet. An der Stelle 10 wird der Zeitpunkt t_n des Ein­ ganges des Zündsignales erfaßt und festgehalten. Nach Ablauf einer kurzen vorgegebenen Zeit wird über den Port P der Energiegehalt des Zündimpulses abgefragt der zur Auslösung des Triggersignales in der Auswerte­ schaltung diente. Dieser Energiegehalt M_n, der als digi­ tales Wort am Eingang des Mikroprozessor anliegt, wird erfaßt und in der Abfragestelle 12 mit dem ersten Vergangenheitswert V_n-1 der vorhergehenden Messung verglichen. Ist der relative Wert des Energiegehaltes, der in Form der Meßzahl M_n vorliegt, kleiner als der erste Vergangenheitswert, so wird davon ausgegangen, daß ein Störimpuls vorlag, da überlicherweise zu er­ warten ist, daß der Energiegehalt eines jeden Zündim­ pulses im wesentlichen gleich ist. Schwache Signale führen daher zu einem Abbruch der Messung, so daß sofort zum Programmende 20 gesprungen wird. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß Störimpulse mit schwachem Energiegehalt nicht zur Auswertung gelangen. An der Ab­ fragestellung 13 wird geprüft, ob eine bestimmte Blitz­ wartezeit BW bereits überschritten ist. Im Ausführungs­ beispiel wird davon ausgegangen, daß eine Blitzfrequenz von über 20 Hz aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges keine optische Verbesserung des Ergebnisses bringt. Die Blitzwartezeit beträgt daher 0,05 s. Ist diese Blitz­ wartezeit noch nicht erreicht, wird in diesem Meßzyklus die Abgabe eines Blitzimpulses verhindert. Dadurch ist es möglich, die Stroboskopeinrichtung wesentlich zu ver­ einfachen. Die Kondensatoren zur Speicherung der Zünd­ energie für den Stroboskopblitz können entsprechend der vorgewählten maximalen Zündimpulsfolge ausgewählt werden und entsprechend klein gehalten werden. Durch die festge­ legte maximale Anzahl der Blitze erhöht sich zudem die Lebensdauer der Stroboskoplampe. Soll ein Blitz ausgelöst werden, da die Wartezeit überschritten ist, so wird im Block 14 die Blitzzeit berechnet. Die Blitzzeit t_B geht aus von dem Zeitpunkt des Eingangs des Triggersignals t_n zuzüglich der Verstellwinkelzeit t _vwn-1, die im vorher­ gehenden Durchlauf berechnet wurde. Nach Erreichen des Blitzzeitpunktes t_B wird der Blitzimpuls ausgelöst. Die Zykluszeit ZZ_n wird im Block 15 berechnet. Sie bestimmt sich aus dem Zeitpunkt des augenblicklichen Zündsignals t_n subtrahiert mit dem Zeitpunkt des Zündsignals des vor­ hergehenden Durchlaufs t_n-1. In der Abfrage 16 wird überprüft, ob die Zykluszeit in etwa der Zykluszeit entspricht, die beim letzten Programmdurchlauf ermittelt worden ist. Da auch bei starker Beschleunigung oder starkem Abbremsen des Motors eine Änderung der Zykluszeiten nur im geringen Rahmen möglich ist, wird dann, wenn die neuberechnete Zykluszeit einen vorgegebenen Wert unterschreitet, darauf geschlossen, daß trotz ausreichender Meßzahl ein Fehlimpuls vorlag. Das Programm wird dann beendet. Liegt die Zykluszeit im vorgegebenen Rahmen, so wird im Block 17 der Vergangenheits­ wert V_n berechnet. Dieser neue Vergangenheitswert V_n be­ stimmt sich aus dem augenblicklichen Meßwert der Zündenergie M_n sowie dem vorher ermittelten Vergangenheitswert V_n-1. Durch die Faktoren a und b ist eine Gewichtung des Ver­ gangenheitswerts als auch des Meßwertes M_n möglich. Eine hohe Gewichtung des Meßwertes M_n bedingt, daß der neue Vergangenheitswert V_n sehr schnell an eine neue Meßaufgabe adaptiert ist. Eine hohe Berücksichti­ gung der Vergangenheitswerte bedingt, daß die Meß­ schaltung über lange Zeit hinweg ein stabiles Empfind­ lichkeitsverhalten aufweist, so daß eine schleichende Verschlechterungen der Meßsignale nicht zu Fehlmessungen führen. Je nach dem gewünschten Verhalten ist die Ge­ wichtung zwischen den beiden Werten durchzuführen. Der Vergangenheitswert V_n liegt in seinem Wert etwas niedri­ ger als die zu erwartende Meßzahl M_n für den Energiege­ halt im nächsten Programmdurchlauf.

Im Block 18 wird nunmehr die Drehzahl aus der Zyklus­ zeit des Blocks 15 bestimmt, hierbei ist jedoch noch zu berücksichtigen, ob beispielsweise ein Zwei-Takt­ oder ein Vier-Takt-Motor Meßobjekt ist. Dies kann über die Tastatur 6 eingegeben werden. Aus dem gewünschten Verstellwinkel im Verhältnis zum gesamten Winkel von 360° und der zuvor ermittelten Drehzahl läßt sich nunmehr auch die Verstellzeit ermitteln, die in der darauf­ folgenden Periode zur Bestimmung des Blitzimpulszeitpunktes benötigt wird. Nach Erreichen des Programmendes 20 springt das Programm wieder an den Programmanfang 9 zurück und erwartet das nächste Zündsignal.

Durch das adaptive Verhalten des Auswerteprogrammes können Störungen, z. B. durch benachbarte Zündleitungen und Fehlzündungen, erkannt und ausgeblendet werden. Weiterhin paßt sich die Drehzahlerkennung auch an zeit­ liche Veränderungen des Signals an, die z. B. durch sich langsam erhöhende Motortemperatur, durch extreme Dreh­ zahl, oder sich ändernde Batteriespannung im Fahrzeug hervorgerufen werden können. Anderungen, die auszugleichen sind, sind auch bei einem Wechsel des Meßobjektes zu er­ warten.

Claims (5)

1. Zündungsmeßgerät, insbesondere zur Bestimmung der Drehzahl und des Verstellwinkels bei einer Brennkraftmaschine, mit einem Signalein­ gang, an dem vorzugsweise eine Triggerzange anschließbar ist, und mit einer Auswerteschaltung, an der ein Triggersignal abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (2) eine der Zünd­ energie (M_n) entsprechende Spannung ermittelt und daß die Trigger­ signale nur dann ausgewertet werden, wenn die Zündenergie (M_n) einen vorgegebenen, aus den vergangenen Zündimpulsen ermittelten Wert (V_n-1) übersteigt.

2. Zündungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehzahl aus dem aktuellen Zünd­ signalzeitpunkt (t_n) und dem vorhergehenden Zündsignal­ zeitpunkt (t_n-1) bestimmt wird, wenn die Zykluszeit (ZZ_n) zwischen den letzten beiden Zündsignalen einen vorgegebenen vergangenen Wert (ZZ_-1) nicht unter­ schreitet, der in einer der vorhergehenden Zyklus­ zeiten bestimmt wurde.

3. Zündungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch­ gekennzeichnet, daß der Blitzimpuls für eine Strobos­ koplampe aus dem Zündsignalzeitpunkt bestimmt wird, dem eine Verstellzeit zugefügt wird, die aus der Dreh­ zahl und aus dem eingegebenen Verstellwinkel des vor­ hergehenden Zyklus bestimmt ist.

4. Zündungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Blitzimpulse unter­ drückt werden, wenn seit dem letzten Blitzimpuls eine bestimmte Zeit nicht überschritten ist.

5. Zündungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zukünftige Vergangenheitswert aus der letzten Meßzahl (M_n) und dem alten Vergangenheitswert (V_n-1) gebildet wird, wobei die Größen unterschiedlich gewichtet sind.