EP0914559A1 - Circuit for measuring the ignition coil primary voltage of the ignition system of an internal combustion engine - Google Patents

Circuit for measuring the ignition coil primary voltage of the ignition system of an internal combustion engine

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Publication number
EP0914559A1
EP0914559A1 EP97936565A EP97936565A EP0914559A1 EP 0914559 A1 EP0914559 A1 EP 0914559A1 EP 97936565 A EP97936565 A EP 97936565A EP 97936565 A EP97936565 A EP 97936565A EP 0914559 A1 EP0914559 A1 EP 0914559A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit arrangement
voltage
ignition
arrangement according
ignition coil
Prior art date
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Ceased
Application number
EP97936565A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Grote
Achim Herzog
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0914559A1 publication Critical patent/EP0914559A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current

Definitions

  • Circuit arrangement for measuring the ignition coil primary voltage of an ignition system of an internal combustion engine
  • the invention relates to a circuit arrangement for measuring the ignition coil primary voltage of an ignition system of an erennkraftma ⁇ chine, with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • a circuit arrangement for measuring the primary voltages of an ignition system of an internal combustion engine is known from EP 0 386 431 B1, the ignition coil primary voltage of a plurality of ignition coils being evaluated when the ignition voltage distribution is at rest.
  • the circuit arrangement provides a digital spark duration signal and an analog burning voltage signal. Such signals can be used to control and / or monitor the function of the ignition system of an internal combustion engine.
  • DE 30 51 217 a device for measuring the primary coil current of an ignition system for internal combustion engines is known, in which the primary coil current of an ignition coil is evaluated via a current mirror circuit.
  • the circuit arrangement according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that an exact evaluation of the ignition coil primary voltage of at least one ignition coil is possible. Because a dependency on the supply voltage and a mutual influence of the ignition coil primary voltages of adjacent ignition coils is eliminated, an exact, digital spark duration signal and analog burning voltage signal can be provided very advantageously at any time, even with continuously changing circuit states of the stationary ignition voltage distribution.
  • Figure 1 shows a circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 1 waveforms of the signals provided with the circuit arrangement according to the invention.
  • a circuit arrangement 10 is shown in FIG. 1, which is used to evaluate the primary voltages of ignition coils of an ignition system of an internal combustion engine.
  • the circuit arrangement 10 has a number of inputs 14 corresponding to the number of ignition coils 12.
  • the inputs 14 are each connected via a resistor R2 to R7 to a first connection of a primary winding 16, the second connection of which to the supply voltage Ug, as a rule in motor vehicles Motor vehicle battery is connected.
  • the primary winding 16 is also connected to an output stage 18 of the ignition system, which provides a control signal for the ignition coil 12 in a manner not to be considered here.
  • part of the circuit arrangement 10 is shown for only one ignition coil 12 at a time, it being clear that a corresponding number of ignition coils 12 are connected in accordance with the number of cylinders of the internal combustion engine, for example four, six or eight.
  • the inputs are 14 connected to a total of six ignition coils 12 via one of the resistors R2 to R7, each of which is controlled via an output stage 18.
  • the ignition coils 12 are known to provide an ignition spark 22 via their secondary winding 20 when activated by the output stage 18, which has the voltage profile shown in FIG.
  • the following description relates to the evaluation of this ignition spark, whereby its digital spark duration and analog operating voltage are to be determined.
  • the secondary winding 20 acts back on the primary winding 16, so that an image of the secondary voltage can be tapped there.
  • a corresponding input current is present at the inputs 14 via the voltage-resistant resistors R2 to R7.
  • the inputs 14 are connected to a first current mirror 24, which has the current mirror transistors T1 and T2. These are connected together in the usual way with their bases and their emitters, so that collector currents of the same size flow with the same transistors T1 and T2.
  • the current mirror 24 is controlled via a transistor T3, the base of which is connected to the collector of the transistor T2 and via a resistor R1 to the supply voltage Ug.
  • the emitter of transistor T3 is connected to the bases of transistors T1 and T2.
  • a corresponding number of transistors T1 are provided, the bases of which are all common to the base of the Transistor T2 or the emitter of transistor T3 are connected. These are connected as a so-called multi-base connection, which ensures that an exactly equal current flows through the transistors T1. What is achieved by the current mirror 24 is that an influence of the supply voltage U ⁇ on the ignition coil primary voltages to be evaluated can be eliminated.
  • the ignition coil primary voltages of the individual ignition coils 12 to be evaluated are overcompensated Ignition coils 12 are driven at a corresponding time interval via their output stages 18, an ignition coil 12 is generally in operation, while the remaining ignition coils are not being driven.
  • This sequential control of the ignition coils 12 leads to switching tolerances which can have different effects on the ignition coil pri voltages to be evaluated and, when they are interconnected later, to form an overall signal can lead to falsifying offsets between the circuit components of the circuit arrangement 10 which are respectively assigned to an input. Because the resistors R2 to R7 are larger than the resistor R1, such offsets are avoided or reduced to such an extent that they no longer have any influence on the signal to be evaluated.
  • the input current resulting behind the node K 1 and adjusted for the supply voltage-dependent current is led to a second current mirror 26 of the transistors T5 and T6 and fed to a node K2 via a switching transistor T7.
  • the current mirror 26 is provided in a corresponding number, which corresponds to the active inputs 14 and thus to the existing ignition coils 12.
  • the collectors of all the transistors T7 are interconnected in the node K2, so that the input currents already cleaned from the supply voltage-dependent current are summed up.
  • the node K2 thus forms a summation point, which is also connected via a resistor R8 to an internal voltage potential of the circuit arrangement 10, for example 5 volts.
  • Resistor R8 thus converts the summed input currents into a voltage U, the voltage profile of which corresponds to the superimposition of all primary voltages of the ignition coils 12.
  • the amplification factor with which the primary to be evaluated can be set can be set by selecting the size ratios of the resistor R8 to the resistors R2 to R7. Voltage of the ignition coils 12 of the circuit arrangement 10 is supplied via the inputs 14.
  • the node K2 is also connected to the non-inverting input of an operational amplifier 28, which is connected as a voltage follower for impedance conversion.
  • the output of the operational amplifier 28 is connected to a node K3, via which a separate signal evaluation for digital spark duration detection and analog combustion voltage detection can take place.
  • the node K3 is connected on the one hand via an input resistor R9 to the non-inverting input of a comparator 30.
  • a feedback resistor RIO is provided so that a fixed hysteresis of the comparator 30 can be set via the ratio of the resistors R9 and RIO.
  • the sensitivity of the input signal of the comparator 30 can be influenced via a capacitor C1, so that signal fluctuations can be compensated for.
  • the inverting input of the comparator 30 is connected to a potentiometer 32, so that a switching threshold of the comparator 30 can be set.
  • the output of the comparator 30 is connected to an output terminal 34 of the circuit arrangement 10, at which a digital voltage signal proportional to the spark duration is present.
  • Such a voltage curve is shown in FIG. 3, with the voltage falling to the lower value at the time t1 at the start of an ignition spark and rising to the upper value at the end of the ignition spark at the time t2.
  • a time t2 minus tl the Daur of the ignition spark can be determined.
  • the digital voltage signal u dig is switched from its upper value to its lower value via the comparator 30.
  • the function of the ignition system for example for misfires, can be monitored by continuous evaluation of the digital voltage U ⁇ ig.
  • the node K3 is also connected via a filter 36, which has the resistor R11 and the capacitance C2, to a further operational amplifier 38, which serves as a voltage follower for impedance conversion.
  • the output of the operational amplifier 38 is connected to an output terminal 40 of the circuit arrangement 10 to which the one shown in Figure 4, the operating voltage corresponding analog output signal U at present.
  • the operational amplifier 38 which is connected as a voltage follower, allows the analog operating voltage to be evaluated without further wiring.
  • the function of the ignition system can be monitored by means of the analog voltage curve, which in turn corresponds to the sequence of ignition sparks generated by the ignition coils 12 over time.
  • the output of the operational amplifier 38 is also connected to a sample & hold element 42 which is controlled by a monoflop 46 which can be controlled by a microprocessor 44.
  • a switching input of the monoflop 46 is connected to the output of the comparator 30, so that a switching of the sample and hold element 42 via a negative edge of the digital Spark duration, i.e. at time tl, is triggered.
  • the sample & hold element 42 is used to sample the analog operating voltage signal at the time t1 and to keep this signal at a constant value for a sample time tg which can be predetermined by the microprocessor 44.
  • the output of the sample and hold element 42 is connected via a further operational amplifier 48 connected as a voltage follower to an output connection 50 of the circuit arrangement 10, at which a signal U sam p shown in FIG. 5 is present.
  • the dashed line here shows the signal present at time t1, which at time tg jumps into a next signal, shown here with a solid line, and after the sample time tg, which may be 300 ⁇ s, for example, is sampled in the next , constant, analog burning voltage value switches.
  • the circuit arrangement 10 allows simple simultaneous digital spark duration detection and analog burning voltage detection, the corresponding signals being present at only one output connection 34, 40 and 50, respectively.
  • analog burning voltage detection can be used a time profile of the analog operating voltage U on or a sampled analog operating voltage U sam p can be used.
  • circuit arrangement 10 can also be used appropriately adapted for a different number of ignition coils 12, for example four or eight.
  • the proposed circuit can be used for evaluation without the use of high-blocking diodes and semiconductor elements.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

A circuit is disclosed for measuring the ignition coil primary voltage of the ignition system of an internal combustion engine with a constant ignition voltage distribution by evaluating the primary voltage of at least one ignition coil. The circuit is independent of the supply voltage and the mutual influence of the primary voltage of adjacent ignition coils on each other is eliminated.

Description

Schaltungsanordnung zur Messung der Zündspulenprimärspannung einer Zündanlage einer BrennkraftmaschineCircuit arrangement for measuring the ignition coil primary voltage of an ignition system of an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Schaltungεanordnung zur Messung der Zündspulenprimärspannung einer Zündanlage einer Erennkraftmaεchine, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a circuit arrangement for measuring the ignition coil primary voltage of an ignition system of an erennkraftmaεchine, with the features mentioned in the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der EP 0 386 431 Bl ist eine Schaltungsanordnung zur Messung der Primärspannungen einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei bei einer ruhenden Zündspannungsverteilung die Zündspulenprimärspannung mehrerer Zündspulen ausgewertet wird. Die Schaltungsanordnung stellt ein digitales Funkendauersignal und ein analoges Brennspannungssignal bereit. Derartige Signale können bekannterweise zur Steuerung und/oder Funktionsüberwachung der Zündanlage einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Aus der DE 30 51 217 ist eine Vorrichtung zur Messung des Zündspulenprimarstromes einer Zündanlage für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der eine Auswertung des Zündspulenprimarstromes einer Zündspule über eine Stromspiegelschaltung erfolgt .A circuit arrangement for measuring the primary voltages of an ignition system of an internal combustion engine is known from EP 0 386 431 B1, the ignition coil primary voltage of a plurality of ignition coils being evaluated when the ignition voltage distribution is at rest. The circuit arrangement provides a digital spark duration signal and an analog burning voltage signal. Such signals can be used to control and / or monitor the function of the ignition system of an internal combustion engine. From DE 30 51 217 a device for measuring the primary coil current of an ignition system for internal combustion engines is known, in which the primary coil current of an ignition coil is evaluated via a current mirror circuit.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß eine exakte Auswertung der Zündspulenprimärspannung wenigstens einer Zündspule möglich ist. Dadurch, daß eine Versorgungsspannungsabhängigkeit und eine gegenseitige Beeinflussung der Zündspulenprimärspan- nungen benachbarter Zündspulen eliminiert wird, kann sehr vorteilhaft auch bei sich fortlaufend änderndem Schaltungszustand der ruhenden Zündspannungsverteilung jederzeit ein exaktes, von Störbeeinflussungen im wesentlichen freies, digitales Funkendauersignal und analoges Brennspannungssignal bereitgestellt werden.The circuit arrangement according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that an exact evaluation of the ignition coil primary voltage of at least one ignition coil is possible. Because a dependency on the supply voltage and a mutual influence of the ignition coil primary voltages of adjacent ignition coils is eliminated, an exact, digital spark duration signal and analog burning voltage signal can be provided very advantageously at any time, even with continuously changing circuit states of the stationary ignition voltage distribution.
Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Preferred configurations of the circuit arrangement according to the invention result from the features mentioned in the subclaims.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung;The invention is explained in more detail in an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it: Figure 1 shows a circuit arrangement according to the invention;
Figur 2 eine auszuwertende Zündspulenspannung und2 shows an ignition coil voltage to be evaluated and
Figur 3 Signalverläufe der mit der bis 4 erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bereitgestellten Signale.Figure 3 waveforms of the signals provided with the circuit arrangement according to the invention.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In der Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung 10 gezeigt, die zur Auswertung der Primärspannungen von Zündspulen einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine dient. Die Schaltungsanordnung 10 besitzt eine der Anzahl der Zündspulen 12 entsprechende Anzahl von Eingängen 14. Die Eingänge 14 sind jeweils über einen Widerstand R2 bis R7 mit einem ersten Anschluß einer Primärwicklung 16 verbunden, deren zweiter Anschluß mit der VersorgungsSpannung Ug, in Kraftfahrzeugen in der Regel der Kraftfahrzeugbatterie, verbunden ist. Die Primärwicklung 16 ist weiterhin mit einer Endstufe 18 der Zündanlage verbunden, die in hier nicht näher zu betrachtender Weise ein Ansteuersignal für die Zündspule 12 bereitstellt.A circuit arrangement 10 is shown in FIG. 1, which is used to evaluate the primary voltages of ignition coils of an ignition system of an internal combustion engine. The circuit arrangement 10 has a number of inputs 14 corresponding to the number of ignition coils 12. The inputs 14 are each connected via a resistor R2 to R7 to a first connection of a primary winding 16, the second connection of which to the supply voltage Ug, as a rule in motor vehicles Motor vehicle battery is connected. The primary winding 16 is also connected to an output stage 18 of the ignition system, which provides a control signal for the ignition coil 12 in a manner not to be considered here.
In der Zeichnung wird ein Teil der Schaltungsanordnung 10 für jeweils nur eine Zündspule 12 dargestellt, wobei klar ist, daß entsprechend der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, beispielsweise vier, sechs oder acht, eine entsprechende Anzahl von Zündspulen 12 beschaltet sind. Für den Fall, daß sechs Zylinder vorgesehen sind, sind die Eingänge 14 über jeweils einen der Widerstände R2 bis R7 mit insgesamt sechs Zündspulen 12 verbunden, die jeweils über eine Endstufe 18 angesteuert werden.In the drawing, part of the circuit arrangement 10 is shown for only one ignition coil 12 at a time, it being clear that a corresponding number of ignition coils 12 are connected in accordance with the number of cylinders of the internal combustion engine, for example four, six or eight. In the event that six cylinders are provided, the inputs are 14 connected to a total of six ignition coils 12 via one of the resistors R2 to R7, each of which is controlled via an output stage 18.
Die Zündspulen 12 stellen bekannterweise über ihre Sekundärwicklung 20 bei Ansteuerung durch die Endstufe 18 einen Zündfunken 22 bereit, der den in Figur 2 gezeigten Spannungsverlauf aufweist. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Auswertung dieses Zündfunkens, wobei dessen digitale Funkendauer und analoge Brennspannung ermittelt werden soll.The ignition coils 12 are known to provide an ignition spark 22 via their secondary winding 20 when activated by the output stage 18, which has the voltage profile shown in FIG. The following description relates to the evaluation of this ignition spark, whereby its digital spark duration and analog operating voltage are to be determined.
Nach Abschalten der Endstufe 18 wirkt die Sekundärwicklung 20 auf die Primärwicklung 16 zurück, so daß dort ein Abbild der Sekundärspannung abgegriffen werden kann. Über die spannungsfesten Widerstände R2 bis R7 liegt an den Eingängen 14 ein entsprechender Eingangsstrom an. Die Eingänge 14 sind mit einem ersten Stromspiegel 24 verbunden, der die Stromspiegel- transistoren Tl und T2 aufweist. Diese sind in üblicher Weise mit ihren Basen und ihren Emittern zusammengeschaltet, so daß bei gleichen Transistoren Tl und T2 gleich große Kollektorströme fließen. Der Stromspiegel 24 wird über einen Transistor T3 angesteuert, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors T2 und über einen Widerstand Rl mit der Versorgungsspannung Ug verbunden ist. Der Emitter des Transistors T3 ist mit den Basen der Transistoren Tl und T2 verbunden. Entsprechend der Anzahl der Zündspulen 12, das heißt der aktiven Eingänge 14, sind eine entsprechende Anzahl von Transistoren Tl vorgesehen, deren Basen alle gemeinsam mit der Basis des Transistors T2 beziehungsweise dem Emitter des Transistors T3 verbunden sind. Diese sind als sogenannter Multibasisanschluß geschaltet, wodurch erreicht wird, daß über die Transistoren Tl jeweils ein exakt gleich großer Strom fließt. Durch den Stromspiegel 24 wird erreicht, daß ein Einfluß der Versorgungsspannung Uß auf die auszuwertende Zündspulen- primärspannungen eliminiert werden kann. Da ein Abbild der Sekundärspannung ausgewertet wird, die Primärspule jedoch gleichzeitig mit der Versorgungsspannung Uß verbunden ist, erfolgt im Knotenpunkt Kl eine Substraktion des von der Versorgungsspannung Ug abhängigen Stromes, so daß der Einfluß der Versorgungsspannung Ug auf den am Eingang 14 anliegenden Eingangsstrom vollständig eliminiert wird.After the output stage 18 has been switched off, the secondary winding 20 acts back on the primary winding 16, so that an image of the secondary voltage can be tapped there. A corresponding input current is present at the inputs 14 via the voltage-resistant resistors R2 to R7. The inputs 14 are connected to a first current mirror 24, which has the current mirror transistors T1 and T2. These are connected together in the usual way with their bases and their emitters, so that collector currents of the same size flow with the same transistors T1 and T2. The current mirror 24 is controlled via a transistor T3, the base of which is connected to the collector of the transistor T2 and via a resistor R1 to the supply voltage Ug. The emitter of transistor T3 is connected to the bases of transistors T1 and T2. Corresponding to the number of ignition coils 12, that is to say active inputs 14, a corresponding number of transistors T1 are provided, the bases of which are all common to the base of the Transistor T2 or the emitter of transistor T3 are connected. These are connected as a so-called multi-base connection, which ensures that an exactly equal current flows through the transistors T1. What is achieved by the current mirror 24 is that an influence of the supply voltage U β on the ignition coil primary voltages to be evaluated can be eliminated. Since an image of the secondary voltage is evaluated, but the primary coil is at the same time connected to the supply voltage U ß , a subtraction of the current dependent on the supply voltage Ug takes place in the node Kl, so that the influence of the supply voltage Ug on the input current present at the input 14 is completely eliminated becomes.
Durch eine Wahl der Größenverhältnisse des Widerstands Rl zu den Widerständen R2 bis R7, insbesondere dadurch, daß der Widerstand Rl kleiner ist als die Widerstände R2 bis R7, erfolgt eine Überkompensation der auszuwertenden ZündspulenprimärSpannungen der einzelnen Zündspulen 12. Dadurch, daß entsprechend des Zündregimes die einzelnen Zündspulen 12 in entsprechendem zeitlichen Abstand über ihre Endstufen 18 angesteuert werden, ist in der Regel eine Zündspule 12 in Betrieb, während die restlichen Zündspulen gerade nicht angesteuert werden. Diese nacheinander- folgende Ansteuerung der Zündspulen 12 führt zu Schaltungstoleranzen, die sich unterschiedlich auf die auszuwertenden Zündspulenpri ärspannungen auswirken können und bei deren späteren - noch zu erläuternden - Zusammenschaltung zu einem Gesamtsignal zu verfälschenden Offsets zwischen den jeweils einem Eingang zugeordneten Schaltungsbestandteilen der Schaltungsanordnung 10 führen können. Dadurch, daß die Widerstände R2 bis R7 größer sind als der Widerstand Rl, werden derartige Offsets vermieden beziehungsweise soweit reduziert, daß diese keinen Einfluß mehr auf das auszuwertende Signal haben.By choosing the size ratios of the resistor Rl to the resistors R2 to R7, in particular by virtue of the fact that the resistor Rl is smaller than the resistors R2 to R7, the ignition coil primary voltages of the individual ignition coils 12 to be evaluated are overcompensated Ignition coils 12 are driven at a corresponding time interval via their output stages 18, an ignition coil 12 is generally in operation, while the remaining ignition coils are not being driven. This sequential control of the ignition coils 12 leads to switching tolerances which can have different effects on the ignition coil pri voltages to be evaluated and, when they are interconnected later, to form an overall signal can lead to falsifying offsets between the circuit components of the circuit arrangement 10 which are respectively assigned to an input. Because the resistors R2 to R7 are larger than the resistor R1, such offsets are avoided or reduced to such an extent that they no longer have any influence on the signal to be evaluated.
Der sich hinter dem Knotenpunkt Kl ergebende, um den versorgungsspannungsabhängigen Strom bereinigte Ein- gangsstrom wird auf einen zweiten Stromspiegel 26 der Transistoren T5 und T6 geführt und über einen Schalt- transistoren T7 einem Knotenpunkt K2 zugeführt. Der Stromspiegel 26 ist in einer entsprechenden Anzahl vorgesehen, die den aktiven Eingängen 14 und damit den vorhandenen Zündspulen 12 entspricht. Die Kollektoren aller Transistoren T7 sind hierbei in dem Knotenpunkt K2 zusammengeschalte , so daß eine Auf- summierung der bereits vom versorgungsspannungsabhängigen Strom bereinigten Eingangsströme erfolgt. Der Knoten K2 bildet somit einen Summationspunkt , der ferner über einen Widerstand R8 mit einem internen Spannungspotential der Schaltungsanordnung 10, von beispielsweise 5 Volt, verbunden ist. Über den Widerstand R8 erfolgt somit eine Umwandlung der auf- summierten Eingangsströme in eine Spannung U, deren Spannungsverlauf der Überlagerung sämtlicher Primärspannungen der Zündspulen 12 entspricht. Über eine Wahl der Größenverhältnisse des Widerstands R8 zu den Widerständen R2 bis R7 kann der Verstärkungsfaktor eingestellt werden, mit dem die auszuwertende Primär- Spannung der Zündspulen 12 der Schaltungsanordnung 10 über die Eingänge 14 zugeführt wird.The input current resulting behind the node K 1 and adjusted for the supply voltage-dependent current is led to a second current mirror 26 of the transistors T5 and T6 and fed to a node K2 via a switching transistor T7. The current mirror 26 is provided in a corresponding number, which corresponds to the active inputs 14 and thus to the existing ignition coils 12. The collectors of all the transistors T7 are interconnected in the node K2, so that the input currents already cleaned from the supply voltage-dependent current are summed up. The node K2 thus forms a summation point, which is also connected via a resistor R8 to an internal voltage potential of the circuit arrangement 10, for example 5 volts. Resistor R8 thus converts the summed input currents into a voltage U, the voltage profile of which corresponds to the superimposition of all primary voltages of the ignition coils 12. The amplification factor with which the primary to be evaluated can be set can be set by selecting the size ratios of the resistor R8 to the resistors R2 to R7. Voltage of the ignition coils 12 of the circuit arrangement 10 is supplied via the inputs 14.
Der Knotenpunkt K2 ist ferner mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 28 verbunden, der als Spannungsfolger zur Impedanzwandlung geschaltet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 28 ist mit einem Knotenpunkt K3 verbunden, über den eine getrennte Signalauswertung für eine digitale Funkendauererfassung und eine analoge Brenn- spannungserfassung erfolgen kann. Der Knotenpunkt K3 ist hierzu einerseits über einen Eingangswiderstand R9 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 30 verbunden. Ferner ist ein Rückkopplungswiderstand RIO vorgesehen, so daß über das Verhältnis der Widerstände R9 und RIO eine feste Hysterese des Komparators 30 eingestellt werden kann. Über einen Kondensator Cl kann die Empfindlichkeit des Eingangssignals des Komparators 30 beeinflußt werden, so daß Signalschwankungen ausgeglichen werden können. Der invertierende Eingang des Komparators 30 ist mit einem Potentiometer 32 verbunden, so daß eine Schaltschwelle des Komparators 30 eingestellt werden kann. Der Ausgang des Komparators 30 ist mit einem Ausgangsanschluß 34 der Schaltungsanordnung 10 verbunden, an dem ein der Funkenbrenndauer proportionales digitales Spannungssignal anliegt . In Figur 3 ist ein derartiger Spannungsverlauf gezeigt, wobei mit Beginn eines Zündfunkens die Spannung zum Zeitpunkt tl auf den unteren Wert abfällt und zum Ende des Zündfunkens zum Zeitpunkt t2 auf den oberen Wert ansteigt. Somit kann über eine Erfassung der Zeit t2 minus tl die Daur des Zündfunkens ermittelt werden. Entsprechend der Abfolge der Aktivierung der einzelnen Zündspulen 12 wird das digitale Spannungssignal udig von seinem oberen Wert in seinen unteren Wert über den Komparator 30 geschaltet. Durch fortlaufende Auswertung der digitalen Spannung U^ig kann die Funktion der Zündanlage, beispielsweise auf Zündaussetzer, überwacht werden.The node K2 is also connected to the non-inverting input of an operational amplifier 28, which is connected as a voltage follower for impedance conversion. The output of the operational amplifier 28 is connected to a node K3, via which a separate signal evaluation for digital spark duration detection and analog combustion voltage detection can take place. For this purpose, the node K3 is connected on the one hand via an input resistor R9 to the non-inverting input of a comparator 30. Furthermore, a feedback resistor RIO is provided so that a fixed hysteresis of the comparator 30 can be set via the ratio of the resistors R9 and RIO. The sensitivity of the input signal of the comparator 30 can be influenced via a capacitor C1, so that signal fluctuations can be compensated for. The inverting input of the comparator 30 is connected to a potentiometer 32, so that a switching threshold of the comparator 30 can be set. The output of the comparator 30 is connected to an output terminal 34 of the circuit arrangement 10, at which a digital voltage signal proportional to the spark duration is present. Such a voltage curve is shown in FIG. 3, with the voltage falling to the lower value at the time t1 at the start of an ignition spark and rising to the upper value at the end of the ignition spark at the time t2. A time t2 minus tl the Daur of the ignition spark can be determined. In accordance with the sequence of activation of the individual ignition coils 12, the digital voltage signal u dig is switched from its upper value to its lower value via the comparator 30. The function of the ignition system, for example for misfires, can be monitored by continuous evaluation of the digital voltage U ^ ig.
Der Knotenpunkt K3 ist ferner über einen Filter 36, der den Widerstand Rll und die Kapazität C2 aufweist, mit einem weiteren Operationsverstärker 38 verbunden, der als Spannungsfolger zur Impedanzwandlung dient. Der Ausgang des Operationsverstärkers 38 ist mit einem Ausgangsanschluß 40 der Schaltungsanordnung 10 verbunden, an dem das in Figur 4 dargestellte, der Brennspannung entsprechende, analoge Ausgangssignal Uan anliegt. Durch den als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker 38 kann eine Auswertung der analogen Brennspannung ohne weitere Beschaltung erfolgen. Mittels des analogen Spannungsverlaufs, der über der Zeit wiederum der Abfolge von den Zündspulen 12 erzeugten Zündfunken entspricht, kann die Funktion der Zündanlage überwacht werden.The node K3 is also connected via a filter 36, which has the resistor R11 and the capacitance C2, to a further operational amplifier 38, which serves as a voltage follower for impedance conversion. The output of the operational amplifier 38 is connected to an output terminal 40 of the circuit arrangement 10 to which the one shown in Figure 4, the operating voltage corresponding analog output signal U at present. The operational amplifier 38, which is connected as a voltage follower, allows the analog operating voltage to be evaluated without further wiring. The function of the ignition system can be monitored by means of the analog voltage curve, which in turn corresponds to the sequence of ignition sparks generated by the ignition coils 12 over time.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 38 ist weiterhin mit einem Sample & Hold-Glied 42 verbunden, das von einem von einem Mikroprozessor 44 ansteuerbaren Monoflop 46 angesteuert wird. Ein Schalteingang des Monoflops 46 ist mit dem Ausgang des Komparators 30 verbunden, so daß eine Schaltung des Sample & Hold- Gliedes 42 über eine negative Flanke der digitalen Funkendauer, also zum Zeitpunkt tl, ausgelöst wird. Über das Sample & Hold-Glied 42 erfolgt ein Abtasten des analogen Brennspannungssignals zum Zeitpunkt tl und Halten dieses Signals auf einem konstanten Wert, für eine über den Mikroprozessor 44 vorgebbare Sample-Zeit tg. Der Ausgang des Sample & Hold-Gliedes 42 ist über einen weiteren als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker 48 mit einem Aus- gangsanschluß 50 der Schaltungsanordnung 10 verbunden, an dem ein in Figur 5 gezeigtes Signal Usamp anliegt. Hier ist mit einer gestrichelten Linie das zum Zeitpunkt tl anliegende Signal dargestellt, das zum Zeitpunkt tg in ein nächstes, hier mit durchgezogener Linie dargestelltes, Signal umspringt und nach Ablauf der Sample-Zeit tg, die beispielsweise 300 με betragen kann, in den nächsten abgetasteten, konstanten, analogen Brennspannungswert umschaltet. Durch das Halten des analogen Brennspannungswerteε über eine Sample-Zeit auf einen konstanten Wert kann bei der Auswertung der anlogen Brennspannung die Belastung eines Auswerterechners reduziert werden.The output of the operational amplifier 38 is also connected to a sample & hold element 42 which is controlled by a monoflop 46 which can be controlled by a microprocessor 44. A switching input of the monoflop 46 is connected to the output of the comparator 30, so that a switching of the sample and hold element 42 via a negative edge of the digital Spark duration, i.e. at time tl, is triggered. The sample & hold element 42 is used to sample the analog operating voltage signal at the time t1 and to keep this signal at a constant value for a sample time tg which can be predetermined by the microprocessor 44. The output of the sample and hold element 42 is connected via a further operational amplifier 48 connected as a voltage follower to an output connection 50 of the circuit arrangement 10, at which a signal U sam p shown in FIG. 5 is present. The dashed line here shows the signal present at time t1, which at time tg jumps into a next signal, shown here with a solid line, and after the sample time tg, which may be 300 μs, for example, is sampled in the next , constant, analog burning voltage value switches. By keeping the analog firing voltage value at a constant value over a sample time, the load on an evaluation computer can be reduced when evaluating the analog firing voltage.
Insgesamt ist mit der Schaltungsanordnung 10 in einfacher Weise eine gleichzeitige digitale Funkendauererfassung und analoge Brennspannungserfassung möglich, wobei an jeweils nur einem Ausgangsanschluß 34, 40 beziehungsweise 50 die entsprechenden Signale anliegen. Durch die Eliminierung des Einflusses Versorgungsspannung Ug und der Schaltzustände der benachbarten Primärspulen 16 können Ausgangssignale mit hoher Qualität bereitgestellt werden. Bei der analogen Brennspannungserfassung kann darüber hinaus auf einen zeitlichen Verlauf der analogen Brennspannung Uan oder auf eine gesampelte analoge Brennspannung Usamp zurückgegriffen werden.Overall, the circuit arrangement 10 allows simple simultaneous digital spark duration detection and analog burning voltage detection, the corresponding signals being present at only one output connection 34, 40 and 50, respectively. By eliminating the influence of the supply voltage Ug and the switching states of the adjacent primary coils 16, high-quality output signals can be provided. In addition, analog burning voltage detection can be used a time profile of the analog operating voltage U on or a sampled analog operating voltage U sam p can be used.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel, so sind insbesondere auch andere Schaltungsvarianten denkbar, die die gleiche Funktion ausüben. Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung 10 auch bei einer anderen Anzahl von Zündspulen 12, beispielsweise vier oder acht, entsprechend angepaßt einsetzbar.The invention is of course not limited to the exemplary embodiment shown, so in particular other circuit variants are also conceivable that perform the same function. In addition, the circuit arrangement 10 can also be used appropriately adapted for a different number of ignition coils 12, for example four or eight.
Prinzipiell kann mit der vorgeschlagenen Schaltung eine Auswertung ohne die Verwendung hochsperrender Dioden und Halbleiterelemente erfolgen. In principle, the proposed circuit can be used for evaluation without the use of high-blocking diodes and semiconductor elements.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung zur Messung der Zündspulenprimärspannung einer Zündanlage einer Brennkraftmaschine, mit einer ruhenden Zündεpannungsverteilung, wobei die Zündspulenprimärspannung wenigstens einer Zündspule ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Versorgungsspannungsabhängigkeit und eine gegenseitige Beeinflussung der Zündspulenprimärspannungen benachbarter Zündspulen eliminiert wird.1. Circuit arrangement for measuring the ignition coil primary voltage of an ignition system of an internal combustion engine, with a static ignition voltage distribution, the ignition coil primary voltage of at least one ignition coil being evaluated, characterized in that a supply voltage dependency and a mutual influence of the ignition coil primary voltages of adjacent ignition coils is eliminated.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einem der Zündspulenprimärspannung abhängiger, über einen Eingangswiderstand (R2 bis R7) geführter Eingangsstrom über einen Widerstand2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that one of the ignition coil primary voltage dependent, via an input resistor (R2 to R7) led input current through a resistor
(Rl) ein versorgungsspannungsabhängiger Strom sub- strahiert wird.(Rl) a supply voltage dependent current is subtracted.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der versor- gungsspannungsabhängige Strom über einen Stromspiegel (24) an einem Knotenpunkt (Kl) von dem Eingangsstrom substrahiert wird.3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage-dependent current via a current mirror (24) is subtracted from the input current at a node (Kl).
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspiegel (24) einen Stromspiegeltransistor (T2) , einen Steuertransistor (T3) und eine der Anzahl der auszuwertenden Zündspulen (12) entsprechende Anzahl von Stro εpiegeltransistoren (Tl) aufweist, deren Kollektoren mit jeweils einem Knotenpunkt (Kl) verbunden sind .4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the current mirror (24) has a current mirror transistor (T2), a control transistor (T3) and one of the number of ignition coils to be evaluated (12) corresponding number of current mirror transistors (Tl), the Collectors are each connected to a node (Kl).
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the resistor
(Rl) kleiner ist als die Widerstände (R2 bis R7) .(Rl) is smaller than the resistors (R2 to R7).
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die um den versorgungsspannungsabhängigen Strom bereinigten Eingangsströme über einen weiteren Stromspiegel (26) einem Knotenpunkt (K2) zugeführt und dort summiert werden und mittels eines Widerstandes (R8) in eine Spannung (U) umgewandelt werden, deren Spannungsverlauf der Überlagerung sämtlicher Primärspannungen der Zündspulen (12) entspricht.6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the input currents adjusted for the supply voltage-dependent current are fed via a further current mirror (26) to a node (K2) and summed there and by means of a resistor (R8) into a voltage (U) are converted, the voltage profile of which corresponds to the superimposition of all primary voltages of the ignition coils (12).
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über das Größenverhältnis des Widerstandes (R8) zu den Widerständen (R2 bis R7) ein Verstärkungsfaktor für die Zündspulenprimärspannungen einstellbar ist. 7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an amplification factor for the ignition coil primary voltages is adjustable via the size ratio of the resistor (R8) to the resistors (R2 to R7).
S . Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Knotenpunkt (K2) anliegende Spannung (U) abgegriffen und einer digitalen Auswerteeinrichtung und einer analogen Auswerteeinrichtung zugeführt wird. S. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage (U) present at the node (K2) is tapped and fed to a digital evaluation device and an analog evaluation device.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Auswerteeinrichtung ein Komparator (30) mit über Widerstände (R9, RIO) einstellbarer fester Hysterese ist, dessen Schaltεchwelle extern einstellbar ist.9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the digital evaluation device is a comparator (30) with fixed hysteresis adjustable via resistors (R9, RIO), the switching threshold is externally adjustable.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the comparator
(30) mit einem Ausgangsanschluß (34) der Schaltungsanordnung (10) verbunden ist, an dem ein digitales Funkendauersignal (Uζjig) abgegriffen werden kann.(30) is connected to an output connection (34) of the circuit arrangement (10), at which a digital radio continuous signal (U ζ jig) can be tapped.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die analoge Auswerteeinrichtung von einem Filter (36) und einem Spannungsfolger (38) gebildet ist, dessen Ausgang mit einem Ausgangsanschluß (40) der Schaltungsanordnung (10) verbunden ist, an dem ein analoges Brennspannungssignal (Uan) abgegriffen werden kann.11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the analog evaluation device is formed by a filter (36) and a voltage follower (38), the output of which is connected to an output terminal (40) of the circuit arrangement (10), at which a analog burning voltage signal (U on ) can be tapped.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Brennspannungssignal (Uan) über ein Sample & Hold- Glied (42) geführt wird und dessen Samplezeit (tg) extern über einen Monoflop (46) einstellbar ist. 12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the analog operating voltage signal (U on ) is guided via a sample and hold element (42) and the sample time (tg) is externally adjustable via a monoflop (46).
13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalteingang des Monoflops (46) mit dem Ausgang des Komparators (30) verbunden ist, so daß eine Auslösung des Sample & Hold-Gliedes (42) über eine negative Flanke des digitalen Funkendauersignals (U^ig) erfolgt.13. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a switching input of the monoflop (46) is connected to the output of the comparator (30), so that a triggering of the sample and hold element (42) via a negative edge of the digital Spark duration signal (U ^ ig) takes place.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang des Sample & Hold-Gliedes (42) über einen Spannungs- folger (48) mit einem Ausgangsanschluß (50) der Schaltungsanordnung (10) verbunden ist, an dem ein gesampeltes, analoges Brennspannungssignal (Usamp) abgegriffen werden kann. 14. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an output of the sample & hold element (42) is connected via a voltage follower (48) to an output terminal (50) of the circuit arrangement (10), at which a sampled , analog burning voltage signal (U samp ) can be tapped.
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