DE3902254A1 - Verfahren zur zuordnung von zuendsignalen zu einem bezugszylinder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder bei Mehrfunken-Zündanlagen fremdgezündeter Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1 und 5.

Um die präzise Prüfung der Zündanlage von Brennkraftmaschinen durchführen zu können, ist eine Synchronisierung des Zündanlagentestgeräts mit einem Bezugszylinder erforderlich. In Zündanlagen mit Verteiler wird mit Hilfe eines Triggersignalaufnehmers, der über das zum Bezugszylinder führende Zündkabel geklemmt ist, die Zündung am Bezugszylinder detektiert und an das Zündanlagentestgerät zur Auswertung und Synchronisierung weitergegeben.

Dieses Verfahren ist ungeeignet bei Mehrfunken-Zündanlagen, da der mechanische Verteiler entfällt. Bei derartigen Zündanlagen werden beispielsweise der halben Zylinderanzahl entsprechend viele Doppelfunken- Zündspulen eingesetzt, die zwei separate oder vorzugsweise eine Hochspannungswicklung aufweisen, die dann zwei Hochspannungssignale mit unterschiedlicher Polarität erzeugt. Es ist aber auch möglich, jeder Zündkerze eine Zündspule zuzuordnen, wobei zwei oder mehr Zündspulen gleichzeitig Zündimpulse erzeugen. Dabei wird nur bei einem Zylinder in den Arbeitstakt gezündet, während die Zündfunken bei anderen Zylindern ohne Wirkung bleiben. Der eigentliche Zündfunken wird als Hauptfunken und der andere Zündfunken als Stützfunken bezeichnet.

Bei solchen Zündanlagen würde die Zuordnung der Zündsignale zu einem Bezugszylinder mit Hilfe eines Triggersignalaufnehmers, der an dem zum Bezugszylinder führenden Zündkabel angeklemmt ist, mehrdeutig, da der Aufnehmer sowohl bei Haupt- als auch bei Stützfunken ein Signal abgibt. Eine eindeutige Synchronisierung des Zündanlagentestgeräts mit dem Zündsignal für den Bezugszylinder wäre somit nicht möglich.

Aus der DE-PS 33 25 308 ist ein Zündsignaladapter für verteilerlose Zündanlagen fremdgezündeter Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem die von Triggerzangen, die an die beiden an einer Doppelfunken-Zündspule angeschlossenen Zündleitungen angeklemmt sind, erfaßten Signale einer Synchronisierungsstufe zugeführt werden, an deren Ausgang die Impulsfolge der tatsächlichen Zündimpulse entweder für den einen oder für den anderen Zylinder ausgegeben werden. Die Synchronisierung mit den tatsächlichen Zündimpulsen im Bezugszylinder erfolgt durch Drücken einer Taste, die das Umschalten des Ausgangsignals von der einen auf die andere Impulsfolge bewirkt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß die Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder selbständig erfolgt. Die bei Doppelfunken-Zündspulen erzeugten Haupt- und Stützfunken unterscheiden sich in einem bestimmten Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine in der Höhe der Zündspannungen. Da die Kompression sowie das vorhandene Gemisch und die Gemischdynamik im Arbeitstakt und Auspufftakt unterschiedlich sind, benötigt der Hauptfunken im allgemeinen eine wesentlich höhere Zündspannung als der Stützfunken.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder aus einem Vergleich des Pegels der am Bezugszylinder auftretenden Hochspannungssignale mit einem aus den Hochspannungssignalen abgeleiteten Bezugspegel ermittelt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, daß der Bezugspegel aus den Signalen mit geringerem Pegel im Vergleich zu den Pegeln der jeweils vorangegangenen Signale ermittelt wird.

Für die Auswertung des Signalpegels ist sowohl die am Bezugszylinder auftretende Zündspannung, die beispielsweise von einem kapazitiven Geber abgegriffen wird, als auch der von einem induktiven Geber erfaßbare Funkenstrom geeignet, der nach dem Zünden meßbar ist.

Gemäß einem zweiten, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder aus dem Zeitversatz zwischen dem Zündfunkenbeginn am Bezugszylinder und dem Zündfunkenbeginn am anderen Zylinder ermittelt wird. Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel wird der unterschiedliche Zündspannungsbedarf für Haupt- und Stützfunken in einem bestimmten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zur Zuordnung ausgenutzt. Der Beginn der Spannungsanstiegs der Zündspannungen von Haupt- und Stützfunken wird beispielsweise durch Unterbrechung des Stromflusses im Primärkreis der Zündspule ausgelöst. Da dieser Spannungsanstieg nicht unendlich schnell erfolgen kann, wird die geringere Zündspannung des Stützfunkens zeitlich vor der höheren Zündspannung des Hauptfunkens erreicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Zündfunkenbeginn an einem der beiden Zylinder ein Zeitsignal mit vorgebbarer Dauer auslöst und daß aus dem Vorliegen oder Nichtvorliegen des Zündungssignals am anderen Zylinder innerhalb des Zeitintervalls der Bezugszylinder ermittelt wird.

Der Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels liegt insbesondere darin, daß die Absolutwerte der Signale, beispielsweise die Amplituden, nicht benötigt werden.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel werden nicht nur die an einer Zündkerze auftretenden Signale sondern die an wenigstens zwei Zündkerzen auftretenden Signale ausgewertet, wodurch die Meßsicherheit erhöht wird.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist gleichermaßen ein induktiver Geber zur Erfassung des Funkenstroms nach Zündungsbeginn, als auch ein kapazitiver Geber zur Erfassung der Spannung bei Zündungsbeginn geeignet.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach den beiden Ausführungsbeispielen ist dadurch möglich, daß die Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder in einem vorgegebenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt wird und daß diese Zuordnung beim Verlassen des Bereichs beibehalten wird. Bei bestimmten Motordrehzahlen oder beispielsweise im Schubbetrieb können die Pegel der Hochspannungssignale vorübergehend gleich groß sein. Vorteilhafterweise wird in einem Betriebsbereich die Zuordnung vorgenommen, beispielsweise im Motorleerlauf, in welchem sich die Signale deutlich unterscheiden. In Abhängigkeit von dem erfaßten Drehzahlsignal oder bei Vorliegen des Schubbetriebs ist vorgesehen, die Zuordnung solange festzuhalten, bis der bestimmte geeignete Betriebsbereich zur Synchronisierung wieder erreicht ist.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Mehrfunken-Zündanlage und Fig. 2 zeigt fünf Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, die in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung auftreten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Zündanlage für fremdgezündete Brennkraftmaschinen, die zwei Doppelfunken-Zündspulen 10, 11 enthält. Anstelle der Doppelfunken-Zündspulen 10, 11 sind auch mehrere Zündspulen mit jeweils einer Hochspannungswicklung verwendbar, die gleichzeitig Zündimpulse erzeugen. Die Primärseiten 12, 13 der Zündspulen 10, 11 sind an ein Zündungssteuergerät 14 angeschlossen, das für jede Zündspule 10, 11 einen elektrisch ansteuerbaren Schalter 15, 16 aufweist, die in Fig. 1 als Transistor-Symbole eingetragen sind. Das Zündungssteuergerät 14 erhält über Eingangsleitungen 17, 18 Steuersignale zugeführt.

Die beiden Sekundäranschlüsse 19, 20 der Zündspule 10 und die Sekundäranschlüsse 21, 22 der Zündspule 11 führen jeweils zu Zündkerzen 23, 24, 25, 26, die jeweils gegen Masse 27 geschaltet sind. An Stelle einer Sekundärwicklung können auch zwei oder mehr Sekundärwicklungen auf einer Spule 10, 11 vorgesehen sein. Der Sekundäranschluß 19 ist sowohl mit einem ersten Frequenzteiler 28 als auch mit einer ersten Synchronisierstufe 29 verbunden. Die erste Synchronisierstufe 29 gibt über eine erste Steuerleitung 30 ein Signal an den ersten Frequenzteiler 28 ab. Am Ausgang 31 des ersten Frequenzteilers 28 ist ein Signal abgreifbar, das jeden zweiten, am Sekundäranschluß 19 auftretenden Hochspannungsimpuls anzeigt.

Der Sekundäranschluß 22 der Doppelfunken-Zündspule 11 ist sowohl mit einem zweiten Frequenzteiler 32 als auch mit einem Zeitgeber 33 verbunden, der Teil einer zweiten Synchronisierstufe 34 ist. Der Sekundäranschluß 21 ist der zweiten Synchronisierstufe 34 unmittelbar zugeführt. Die zweite Synchronisierstufe 34 gibt über eine zweite Steuerleitung 35 Signale an den zweiten Frequenzteiler 32 ab. Am Ausgang 36 des zweiten Frequenzteilers 32 ist ein Signal abgreifbar, das das Auftreten jedes zweiten Hochspannungsimpulses am Sekundäranschluß 22 anzeigt.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Doppelfunken-Zündspulenanlage als Beispiel für eine Mehrfunken-Zündanlage sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder werden anhand der in Fig. 2 gezeigten Signalverläufe näher erläutert.

Die beiden ersten in Fig. 2 gezeigten Signalverläufe 41, 42 geben an den Zündkerzen 23-26 meßbare Hochspannungssignale in Abhängigkeit von der Zeit T wieder. Der Signalverlauf 41 gibt das Hochspannungssignal bei Zündung eines Hauptfunkens und der Signalverlauf 42 das Hochspannungssignal bei Zündung eines Stützfunkens wieder. Zu einem Zeitpunkt T 1 öffnet beispielsweise der Schalter 15. Die abrupte Stromänderung auf der Primärseite 12, beispielsweise der Doppelfunken-Zündspule 10, hat steile Spannungsanstiege 43, 44 auf der Sekundärseite der Zündspule 10 zur Folge. Der Spannungsanstieg 43 setzt sich fort bis die Zündspannung des Hauptfunkens U _ZH an einer der Zündkerzen 23, 24 zu einem Zeitpunkt T 3 erreicht ist. Die Spannung bricht danach auf die Brennspannung U _BH des Hauptfunkens zusammen. Der Spannungsanstieg 44 ist mit dem Erreichen der Zündspannung des Stützfunkens U _ZS zum Zeitpunkt T 2 beendet. Diese Spannung bricht daraufhin auf die Brennspannung U _BS des Stützfunkens zusammen.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der unterschiedlich hohe Zündspannungsbedarf U _ZH des Hauptfunkens im Vergleich zu dem des Stützfunkens U _ZS zur Zuordnung der Zündsignale 41, 42 zu einem Bezugszylinder ausgenutzt. Dieses Verfahren wird anhand der am Sekundäranschluß 19 der Doppelfunken-Zündspule 10 angeschlossenen Anordnung 28, 29 beschrieben.

Die Zündkerze 23 sei zur Zündung des in einem Bezugszylinder eingeleiteten Gas-Brennstoffgemischs vorgesehen. Das am Sekundäranschluß 19 der Zündspule 10 auftretende Signal wird dem ersten Frequenzteiler 28 zugeführt. Beispielsweise ist eine galvanische Verbindung mit der Zündleitung möglich. Vorzugsweise wird entweder mit einem kapazitiven oder induktiven Signalgeber gearbeitet. Der kapazitive Geber wird über das Zündkabel geklemmt und bildet mit der als Dielektrikum wirkenden Kabelisolierung einen Kondensator mit kleiner Kapazität, über den Wechselspannungen weiterleitbar sind. Der induktive Geber erfaßt den im Zündkabel fließenden Strom, der zum Zeitpunkt des Funkendurchschlags T 2, T 3 beginnt und der sich während der Funkenbrenndauer fortsetzt. Hier interessiert nur der Strombeginn zu den Zündzeitpunkten T 2, T 3. Der kapazitive Geber gibt den relativen Verlauf der Hochspannungssignale 41, 42 wieder, wobei die Amplitudenverhältnisse U _ZH/U_BH erhalten bleiben. Mit dem kapazitiven Geber ist somit unmittelbar die Auswertung der Signalamplituden möglich. Auch der vom induktiven Geber erfaßte Strom weist unterschiedliche Amplituden für Haupt- und Stützfunken auf. Die höhere Zündspannung U _ZH hat einen größeren Durchbruchsstrom zur Folge als die geringere Zündspannung U _ZS des Stützfunkens, so daß auch die vom induktiven Geber erfaßten Signale als Maß für die Signalverläufe 41, 42 ab den Zeitpunkten T 2, T 3 heranziehbar sind.

Der erste Frequenzteiler 28 gibt am Ausgang 31 eine Impulsfolge ab, deren Frequenz halb so groß ist wie die Frequenz der Impuslfolge der Eingangssignale. Diese Frequenzteilung durch zwei ist erforderlich, weil an der Zündkerze 23 Haupt- und Stützfunken auftreten, wobei aber nur die bei der Zündung des Bezugszylinders auftretenden Hauptfunken ausgewertet werden soll. Eine Eingangsschaltung des ersten Frequenzteilers 28 ist derart ausgelegt, daß jeder Eingangsimpuls, unabhängig von der Signalamplitude, gezählt wird. Eine Synchronisierung der am Ausgang 31 des ersten Frequenzteilers 28 auftretenden Impulse mit den an der Zündkerze 23 auftretenden Hauptfunken wird durch die erste Synchronisierstufe 29 ermöglicht. Die Synchronisierstufe 29 wertet die Amplitude des an der Zündkerze 23 auftretenden Signals aus und steuert über die Leitung 30 den ersten Frequenzteiler 28 entsprechend. Das Über- oder Unterschreiten der Amplitude in bezug auf einen Bezugspegel wird beispielsweise dazu benutzt, einen im ersten Frequenzteiler 28 enthaltenen Zähler in einen Anfangszustand zu setzen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, daß das Bezugssignal aus den Signalen mit geringem Pegel im Vergleich zu den Pegeln der jeweils vorangegangenen Signale ermittelt wird. Auf diese Weise wird eine adaptive Anpassung des Bezugspegels an die tatsächlichen Amplitudenverhältnisse möglich.

Gemäß dem zweiten Verfahren wird zur Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder der Zeitversatz zwischen dem Zündbeginn T 2 des Stützfunkens und dem Zündbeginn T 3 des Hauptfunkens ausgenutzt. Dieses Verfahren wird anhand der an den Sekundäranschlüssen 21, 22 der Doppelfunken-Zündspule 11 angeschlossenen Anordnung beschrieben.

Der in Fig. 2 gezeigte Spannungsverlauf 41 trete an der Zündkerze 25 und der Signalverlauf 42 trete gleichzeitig an der Zündkerze 26 auf. An der Zündkerze 25 tritt demnach in diesem Arbeitstakt der Brennkraftmaschine der Hauptfunken auf. Die Spannungsamplituden U _ZH , U _ZS spielen hier keine Rolle. Wesentlich ist das Erkennen der Zündzeitpunkte T 2, T 3. Obwohl auch bei diesem Verfahren eine galvanische Verbindung zwischen den Sekundäranschlüssen 21, 22 und dem zweiten Frequenzteiler 32 der zweiten Synchronisierstufe 34 möglich wäre, wird auch hier vorzugsweise mit zwei induktiven oder kapazitiven Gebern gearbeitet. Beide Gebertypen sind derart betreibbar, daß die in Fig. 2 gezeigten Nadelimpulse 45, 46 jeweils bei Zündfunkenbeginn T 2, T 3 auftreten. Die Zündkerze 25 sei die zur Zündung des Bezugszylinders vorgesehene Zündkerze. Das an der Zündkerze 26 abgreifbare Signal wird dem zweiten Frequenzteiler 32 zugeleitet, der an seinem Ausgang 36 eine Impulsfolge abgibt, deren Frequenz gegenüber der Frequenz der Eingangsimpulsfolge halbiert ist. Eine Zuordnung der am Ausgang 36 abgreifbaren Impulsfolge zu den Hauptfunken der Zündkerze 25 wird mit der zweiten Synchronisierstufe 34 vorgenommen. Jeder an der Zündkerze 26 abgreifbare Impuls, der dem Zeitgeber 33 zugeleitet wird, startet ein vom Zeitgeber 33 vorgebbares Zeitintervall T 6, das mit dem Auftreten des Impulses zum Zeitpunkt T 2 beginnt und zum Zeitpunkt T 5 beendet ist. Die zweite Synchronisierstufe 34 gibt über die Leitung 35 ein Synchronisiersignal ab, wenn innerhalb des Zeitintervalls T 6 der Zündfunkenbeginn an der anderen Zündkerze 25 auftritt. Ein Auftreten des Zündfunkenbeginns, wie hier im Beispiel, bedeutet, daß der Hauptfunken an der Zündkerze 25 aufgetreten ist. Wird kein Zündfunkenbeginn registriert, so ist der Hauptfunken an der Zündkerze 26 aufgetreten.

Das Zeitintervall T 6 wird zweckmäßigerweise kleiner als die der höchstmöglichen Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Zeitabstände zwischen zwei Zündvorgängen gewählt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung beider erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß die Zuordnung in einem vorgebbaren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine vorgenommen wird und daß diese Zuordnung beim Verlassen des Bereichs beibehalten wird. Die für die Haupt- und Stützfunken gezeigten Hochspannungsverläufe 41, 42 gelten für einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine. Bei bestimmten Motordrehzahlen, zumeist bei Vollast und im Schubbetrieb, können die Amplituden der beiden Signale 41, 42 vorübergehend gleich groß sein oder sich sogar umgekehrt verhalten. Um in diesen Betreibszuständen eine fehlerhafte Synchronisierung zu unterbinden, ist eine Verriegelung der ersten Synchronisierstufe 29 bzw. der zweiten Synchronisierstufe 32 vorsehbar. Die Verriegelung erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von einem Drehzahlsignal oder in Abhängigkeit beispielsweise von einem Kraftstoff-Durchflußsignal. Bei der Auswertung des Drehzahlsignals ist auch eine Verriegelung während einer Drehzahländerung besonders vorteilhaft.

Claims (11)

1. Verfahren zur Zuordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder bei Mehrfunken-Zündanlagen fremdgezündeter Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung aus einem Vergleich des Pegels der an einer, einem Bezugszylinder zugeordneten Zündkerze (23, 26) auftretenden Hochspannungssignale (41, 42) mit einem aus den Signalen (41, 42) abgeleiteten Bezugspegel ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugspegel aus den Signalen (41, 42) mit geringem Pegel im Vergleich zu den Pegeln der jeweils vorangegangenen Signale (41, 42) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strompegel nach Zündfunkenbeginn (T 2, T 3) ausgewertet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der Zündspannungen (U _ZH , U _ZS ) der Signale (41, 42) ausgewertet werden.

5. Verfahren zur Ordnung von Zündsignalen zu einem Bezugszylinder bei Mehrfunken-Zündanlagen fremdgezündeter Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung aus dem Zeitversatz zwischen dem Zündfunkenbeginn (T 3) an einer dem Bezugszylinder zugeordneten Zündkerze (25) und dem Zündfunkenbeginn (T 2) an einer wenigstens einem anderen Zylinder zugeordneten Zündkerze (26) ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündfunkenbeginn (T 2) an einer Zündkerze (26) einen Zeitgeber (33) mit vorgebbarer Zeitdauer (T 6) auslöst und daß aus dem Vorliegen oder dem Nichtvorliegen des Zündungsbeginns an wenigstens einer anderen Zündkerze (25) innerhalb des Zeitintervalls (T 6) der Bezugszylinder ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Signalverläufe (41, 42) mit wenigstens einem induktiven Geber an den Sekundäranschlüssen (19, 22) der Zündspulen (10, 11) abgegriffen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Signalverläufe (41, 42) mit wenigstens einem kapazitiven Geber an den Sekundäranschlüssen (19, 22) der Zündspulen (10, 11) abgegriffen werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Zündsignale zu einem Bezugszylinder in einem vorgebbaren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine vorgenommen wird und daß diese Zuordnung beim Verlassen des Bereichs beibehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelung der Zuordnung vorgenommen wird in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder in Abhängigkeit von einem dem Lastzustand der Brennkraftmaschine entsprechenden Gebersignal.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung beibehalten wird, solange sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine ändert.