DE4011521A1 - Schaltung und verfahren zum ueberwachen der funktion einer kraftfahrzeug-zuendanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zum Über­ wachen der Funktion einer Kraftfahrzeug-Zündanlage. Das Verfah­ ren dient darüber hinaus im Fehlerfalle zum Abschalten desjenigen Einspritzventils, das einer überwachten Zündspule zylindermäßig zugeordnet ist.

Stand der Technik

Aus WO-A-89/09 333 ist ein Verfahren bekannt, das die Spannung auf der Primärseite einer Zündspule nach dem Ausschalten des Primärkreises mißt. Liegt die Spannung nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Ausschalten des Primärkreises noch über einem vorgegebenen Wert, wird hieraus geschlossen, daß keine Verbren­ nung in dem von der Zündspule versorgten Zylinder eingesetzt hat. Liegt die Spannung unter der genannten Schwelle, wird hieraus geschlossen, daß ordnungsgemäß Verbrennung eingesetzt hat. Die gemessene Spannung liegt aber auch dann unter der Schwelle, wenn sie von Anfang an aufgrund eines Defektes im Primärschaltkreis die Schwelle nicht überschritten hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung und ein Verfahren zum erweiterten Überwachen der Funktion einer Kraftfahrzeug-Zündanlage anzugeben.

Darstellung der Erfindungen

Die erfindungsgemäße Schaltung zum Überwachen der Funktion einer Kraftfahrzeug-Zündanlage weist einen Komparator auf, zum Ver­ gleichen der beim Ausschalten einer Zündspule auftretenden be­ grenzten Induktionsspannung mit einer vorgegebenen Schwellenspan­ nung und zum Ausgeben eines Funktionssignales, falls die Selbst­ induktionsspannung die Schwellenspannung übersteigt.

Beim Abschalten von Zündspulen wird die Selbstinduktionsspannung mit einer Zenerdiode auf Werte zwischen etwa 230 V und 500 V be­ grenzt, abhängig von der Gesamtschaltung. Die vorgegebene Schwel­ lenspannung wird dicht unterhalb der minimal erwarteten begrenz­ ten Selbstinduktionsspannung gewählt. Wird diese Spannung nicht erreicht, ist dies das Zeichen dafür, daß entweder der Schalter, einschließlich der Zenerdiode oder einem anderen spannungsbegren­ zenden Bauteil oder der induktive Verbraucher defekt sind. Wei­ tere Ursachen für ein Ausbleiben der Spannung sind Kabelabfall der Spule zu Batterie oder Schalter sowie Kurzschluß der Spule.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen der Funktion eines induktiven Schaltkreises, in dem ein induktiver Verbraucher in einem Kraftfahrzeug ein- und ausgeschaltet wird, weist folgende Verfahrensschritte auf:

• - beim Ausschalten einer Zündspule wird die auftretende Selbst­ induktionsspannung mit einer vorgegebenen Schwellenspannung verglichen,
• - ein Funktionssignal wird ausgegeben, falls die Selbstinduk­ tionsspannung die Schwellenspannung übersteigt,
• - und das der überwachten Zündspule zylindermäßig zugeordnete Einspritzventil wird abgeschaltet, falls das Funktionssignal ausbleibt.

Das Abschalten des Einspritzventils erfolgt, damit Zündaussetzer nicht zu einer Schädigung des in Kraftfahrzeugen heutzutage üb­ lichen Katalysators aufgrund unverbrannten Kraftstoffs führen.

Zeichnung

Die einzige Figur zeigt eine Schaltung zum Überwachen der Funk­ tion einer Kraftfahrzeug-Zündanlage. Die Figur dient zum Erläu­ tern des Aufbaus der Schaltung und eines von der Schaltung aus­ geführten Verfahrens.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Überwachungsschaltung 10 gemäß der Figur weist eine Anschluß­ schaltung 11 sowie einen Komparator 12 und ein RS-Flipflop 13 auf, das ein Ausgangssignal an einen Ausgangsanschluß A gibt. Dem Komparator wird von außen eine Schwellenwertspannung U_SW zuge­ führt. Das RS-Flipflop 13 ist durch einen von außen anlegbaren Spannungspuls rücksetzbar.

An die Anschlußschaltung 11 sind mehrere Zündspulenschaltkreise angeschlossen, von denen für einer dargestellt ist, jeweils mit einer Zündspule 14, die durch einen Transistor 15 ein- und aus­ geschaltet wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine Zenerdiode 16 parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 15, und zwar so, daß die Spannung in Sperrichtung des Transistors 15 auf einen festgelegten Wert begrenzt ist. Die an der Zenerdiode 16 abfallende Spannung wird über eine Diode D1 an den Mittelpunkt eines Spannungsteilers mit zwei Widerständen R1 und R2 und von dort weiter an den Minus-Eingang des Kompara­ tors 12 geführt. Der Spannungsteiler liegt zwischen Masse und einer Logikspannung V_DD.

Wird der Transistor 15 so angesteuert, daß er leitet, liegt der Verbindungspunkt zwischen Spule 14 und Transistor 15 auf einer Spannung im Bereich einiger weniger Volt. Die andere Seite der Spule 14 liegt auf Batteriespannung U_Batt. Wird nun der Tran­ sistor 15 so angesteuert, daß er sperrt, entsteht in der Spule 14 eine Induktionsspannung, deren Polarität zur ursprünglich an­ liegenden Spannung umgekehrt ist. Es liegt dann eine gegenüber Masse hohe positive Spannung am genannten Verbindungspunkt. Die Spannung wird durch die Zenerdiode 16 beim Ausführungsbeispiel auf 260 V begrenzt. Der Spannungsteiler aus R1 und R2 teilt diese Spannung auf ca. 4 V. Verglichen wird mit einer Schwellenspan­ nung U_SW von ca. 3,5 V. Da in diesem Fall der aus der Selbstin­ duktionsspannung abgeleitete Wert die Schwellenspannung über­ steigt, wird vom Komparator 12 ein Impuls an den Setzeingang des RS-Flipflops 13 ausgegeben. Dadurch steht am Ausgangsanschluß A ein Signal niedrigen Pegels an, auf das eine digitale Steuer­ schaltung gut zugreifen kann. Die digitale Steuerschaltung sendet zu festgelegten Zeitpunkten einen Rücksetzpuls an den Rücksetz­ eingang des RS-Flipflops 13. Wenn mit der Überwachungsschaltung 10 die Funktionsfähigkeit des primärseitigen Schaltkreises einer Zündspule überwacht wird, werden Rücksetzimpulse kurz vor solchen Zeitpunkten ausgegeben, zu denen der Zündtransistor 15 sperrt. Kurze Zeit später wird das Signal am Ausgangsanschluß A abge­ griffen. Durch diese zeitliche Lage des Rücksetzens und des Ab­ greifens wird sichergestellt, daß die Funktion der Zündspule ge­ rade zu solchen Zeitspannen überwacht wird, zu denen die Zünd­ spule tatsächlich vom gewünschten Zeitablauf her tätig werden soll.

Entsprechend , wie die primärseitige Wicklung der dargestellten Zündspule 14 über eine Diode D1 an den Mittelpunkt des Spannungs­ teilers angeschlossen ist, sind beim Ausführungsbeispiel die primärseitigen Wicklungen weiterer (nicht dargestellter) Zünd­ spulen über Dioden D2-D6 mit dem genannten Mittelpunkt verbun­ den. Das RS-Flipflop 13 ist dann spätestens jeweils kurz vor sol­ chen Zeitpunkten rückzusetzen, zu denen ein Zündtransistor öff­ net, um dadurch im Sekundärschaltkreis zu einem Zündfunken zu führen.

Vom Ausgangsanschluß A der Überwachungsschaltung 10 gelangt das vom RS-Flipflop 13 ausgegebene Funktionssignal an einen Mikro­ computer 17, der beim Ausführungsbeispiel außer der Zündanlage auch die Einspritzanlage überwacht und steuert. Zeigt das vom Ausgangsanschluß A empfangene Signal an, daß die Selbstinduk­ tionsspannung unter der Schwellenspannung blieb, sorgt der Mikro­ computer 17 dafür, daß dasjenige Einspritzventil abgeschaltet wird, das der überwachten Zündspule zylindermäßig zugeordnet ist. Dies, weil im eben genannten Fall das vom Ausgangsanschluß A em­ pfangene Signal anzeigt, daß der Schaltkreis der überwachten Zündspule fehlerhaft arbeitet. Dieses fehlerhafte Arbeiten hat mit hoher Wahrscheinlichkeit Zündaussetzer zur Folge, was wie­ derum dazu führt, daß unverbrannter Kraftstoff in den heutzutage bei Brennkraftmaschinen üblichen Katalysator gelangt und dort verbrennt, was zu einem Überhitzen des Katalysators führen kann. Aus diesem Grund wird beim Ausführungsbeispiel in bekannter Weise die Kraftstoffzufuhr zu einem Zylinder unterbrochen, in dem Zünd­ aussetzer erkannt wurden oder zumindest solche vermutet werden.

Beim Ausführungsbeispiel enthält die Überwachungsschaltung 10 das RS-Flipflop 13 zum Speichern des Funktionssignales für einen jeweils überwachten Zündspulen-Schaltkreis. Bevor das Funktions­ signal von einem jeweiligen der mehreren Zündspulen-Schaltkreise erwartet wird, wird es rückgesetzt, vorzugsweise jeweils direkt nach dem jeweiligen Abtasten seines Inhalts. All diese Funktionen können auch innerhalb des Mikrocomputers 17 ablaufen. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Komparators 12 nicht an ein RS- Flipflop innerhalb der Überwachungsschaltung 10 gegeben, sondern es wird direkt auf den Ausgangsanschluß A geführt, von wo es zum Mikrocomputer 17 gelangt, vorzugsweise zu einem Interruptanschluß des Mikrocomputers.

Beim Ausführungsbeispiel sind die verschiedenen Zündspulen- Schaltkreise über Dioden D1-D6 mit dem Mittelpunkt des Span­ nungsteilers mit den Widerständen R1 und R2 verbunden. Statt einer Kopplung über Dioden kann auch eine Kopplung über Wider­ stände verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, für jeden Zündspulen-Schaltkreis eine eigene Überwachungsschaltung 10 zu verwenden.

Claims (3)

1. Schaltung (10) zum Überwachen der Funktion einer Kraftfahr­ zeug-Zündanlage, gekennzeichnet durch einen Komparator (12) zum Vergleichen der beim Ausschalten einer Zündspule (14) auftretenden begrenzten Induktionsspannung mit einer vorgegebenen Schwellenspannung und zum Ausgeben eines Funktionssignales, falls die Selbstinduktionsspannung die Schwel­ lenspannung übersteigt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anschluß­ schaltung (11) zum Anlegen der begrenzten Induktionsspannungen von mehreren Zündspulen an den Komparator (12).

3. Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Kraftfahrzeug- Zündanlage, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die beim Ausschalten einer Zündspule auftretende Selbstinduk­ tionsspannung mit einer vorgegebenen Schwellenspannung vergli­ chen wird,
• - ein Funktionssignal ausgegeben wird, falls die Selbstinduk­ tionsspannung die Schwellenspannung übersteigt,
• - und das der überwachten Zündspule zylindermäßig zugeordnete Einspritzventil abgeschaltet wird, falls das Funktionssignal ausbleibt.