DE2144453A1

DE2144453A1 - Schaltungsanordnung zur erfassung von entladungserscheinungen an zuendkerzen

Info

Publication number: DE2144453A1
Application number: DE19712144453
Authority: DE
Inventors: Gotthard Bensch; Adolf Timpe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1971-09-04
Filing date: 1971-09-04
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1382175A

Description

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VOLKSWAGEHWEBK Aktiengesellschaft
518ο Wolfsburg

Unser Zeichen: E 1164
9704-Hu/Sa

Schaltungsanordnung zur Erfassung von Entladunggerscheinungen an Zündkerzen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Entladungsersoheinungen an Zündkerzen in Brennkraftmaschinen durch Austasten von Zündimpulsen während einer vorbestimmten Atistastperiode.

Unter Entladungserscheinungen sollen alle sich als Ionenstrom zwischen den Elektroden der Zündkerze äußernden Erscheinungen, also beispielsweise ein Zündfunken, eine Selbstzündung oder eine Glühzündung, verstanden werden, d. h. Erscheinungen, deren Intensität, Verlauf, Anzahl und statistische Verteilung wichtige Aufschlüsse über den Zustand und 'lie Arbeitsweise einer Brennkraftmaschine geben können.

Unter dem Austasten von Zündimpulsen soll im Rahmen derr ' Erfindung das Kurzschließen der Zündimpulse und/oder das Unterbrechen des Zündstromkreises verstanden werden.

Bekannte Schaltungsanordnungen zur Erfassung von Entladungserscheinungen an Zündkerzen arbeiten mit zeitlich oder manuell gesteuerter Austastung. Der Erfindung liegt dem-

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gegenüber die Aufgabe zugrunde, eine automatisch arbeitende Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art zu schaffen, die den besonderen Vorteil besitzt, daß die'Austastperiode von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig und vorgebbar ist.

Me erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der Zündkerze Eontaktmittel eines Relais mit einer Steuerschaltung liegen, die einen von Zündimpulsen angesteuerten und mit einer ihn nach einer vorgegebenen Iinpulszahl zurücksetzenden Zähleinrichtung verbundenen Schalter enthält, und daß im Stromkreis der Zündkerze zwischen dieser und den Kontaktmitteln ein Meßabgriff vorgesehen ist.

Den Schalter wird man in der Regel als elektronischen Schalter ausbilden, und zwar vorzugsweise als Flipflop. Er Jsann über einen Impulsuntersetzer mit den Zündimpulsen angesteuert werden, wobei der Impulsuntersetzer mit einem färrbliche Zündimpulse führenden Ort der Zündanlage elektrisch verbunden ist. Die Untersetzung wird man in Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine wählen. Bei einer Vierzylindermaschine wird man eine Untersetzung im Verhältnis 1:4 vornehmen.

Für die Ansteuerung des Schalters gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Ist der Schalter als Flipflop ausgeführt, so hat dieser zwei Eingänge, von denen der eine zum. Ansteuprn des Schalters dient und der andere mit dem Ausgang der 'Zähleinrichtung verbunden ist. Vor dem einen Eingang wird man einen Ta.ster zürn Einschalten der Anordnung vorsehen, wobei zwischen den Taster und den einen Eingang ein weiterer Flipflop geschaltet werden kann. Bei dieser Ansteuerung erfolgt also eine einmalige Betätigung des Schalters und demgemäß eine einmalige Messung» die eingeleitet i/ird durch die Ansteuerung des Schalters und beendet wird durch das von der Zähleinrichtung an den Schalter angegebene Rücksetz-

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Die zweite Ansteuermöglichkeit für den Schalter sieht so aus, daß ein zum Ansteuern des Schalters dienender Eingang desselben mit den Zündimpulsen über eine Wiederholschaltung angesteuert wird. Hier erhält man also eine periodische Wiederholung des Meßvorganges, wobei die zeitlichen Einzelheiten des Wiederholvorganges bzw. des Ansteuervorganges bei geeigneter Ausbildung der Wiederholsehaltung frei gewählt werden können.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bietet beide Möglichkeiten zur Ansteuerung des Schalters. Sie enthält einen Umschalter zur Ansteuerung des Schalters wahlweise über die Wiederholschaltung oder unter Umgehung derselben.

Ein Vorteil der erfindungsgeiaäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß an sich bekannte ßchaltungsbausteine Verwendung finden können. Dies gilt auch für die Zählschaltung, so daß auch auf die schaltungsmäßige Darstellung der Einzelheiten dec Zählschaltung verzichtet werden kann. Man wird hier eingangsseitig eine sowohl mit den Zündimpulsen angesteuerte air. ar.ch mit einem Ausgang des Schalters verbundene erste Torschaltung nehmen. Die Ansteuerung dieser ersten Torschaltung erfolgt also bei Verwendung eines Impulsuntersetzer^ über diesen. Die Zähleinrichtung arbeitet also erst dann., werra über den die gesamte Anordnung einschaltenden Tastur der Schalter eingeschaltet ist; sie wird dann im einzelnen angesteutärt von den auch dem Schalter bzw. einem ihm vorgeschalteten Pxipflop zugeführten Zündimpulsen.

In r.inngemäßer Anwendung dieses Schaltungsgedankens auf die Wiederholschaltung enthält auch diese eingangßseitig eine sowohl mit den Zündimpulsen angesteuerte als auch mit einem Aungang des Schaltern verbundene zweite Torschaltung. Während aber die eiste Tornch.'iltung öffnet, wenn infolge Umlegenκ der: 'i'^ntor:. dor CcihF.ltor \mge Behalt et hat, wird die zweite Torf:r;}i.-: J tuNg nur darm geöffnet, wonn der Umschalter den roffcuidoij Eingang dot; Schalter:; an ihren Aufgang ßolc:{;t h;it

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SAD OfHQINAl.

Zur Eontrolle des Arbeitens der Zähleinrichtung kann an einen Ausgang des Schalters und eine Ausgangepotential führende Stelle der Zähleinrichtung eine Kontrollscha-ltung

für diese angeschlossen sein.

Wie bereits oben ausgeführt, weist der Stromkreis der Zündkerze zwischen den Kontaktmitteln einerseits und der Kerze andererseits einen Meßabgriff auf. Dieser Meßabgriff kann auf einen Ionenstrom-Impulsformer mit mehreren Ausgängen arbeiten. Ein erster der Ausgänge kann eine dem Widerstand der Entladungsstrecke proportionale Spannung führen. Es handelt sich dabei also um die Entladungsstrecke zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze.

Ein zweiter der Ausgänge kann ein Eeclitecksignal führen, sofern der Entladungsstrcm einen vorgegebenen Mindestwert, beispielsweise 5 pA,führt. Der Ionenstrom-Impulsformer enthält also für diesen Ausgang eine Schwellwertschaltung bekannter Art.

Sofern die Schaltungsanordnung den bereits mehrfach erwähnten Impulsuntersetzer enthält, kann ein dritter Ausgang des Ionenstrom-Impulsformers zur Synchronisierung der Arbeit des Impulsuntersetzers herangezogen werden„ Zu diesem Zweck ißt der dritte Ausgang über einen Kontakt eines Synchronisierrelais mit ΛΐηοΐΛ Eingan·¹? des Impulsuntersetzers verbunden, dessen Erregerstromkreis durch den Schalter gesteuert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des figürlich dar-'

*·* · gestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Der Schaltungsanordnung liegt die Aufgabe zugrunde, Entladungserscheinungen - im Sinne der eingangs gegebenen Definition an der Zündkerze 1 zu erfassen. Diese Erfassung soll unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgen, in die die Zündkerze 1 eingesetzt ist. Zu diesem Zweck enthält

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die Schaltungsanordnung als zentralen Bestandteil den als FlipflDp ausgebildeten Schalter 2, der in bestimmter Weise über aie an. der Klemme 3 der Zündanlage abgenommenen 2ünd~ impulse für sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine angesteuert wird. Diese Zündiirtpulse werden in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel über den Impulsformer 4 in Rechteckimpulse umgewandelt und dann dem Impulsuntersetzer 5 zugeführt, der eine von der Zylinderzahl der Maschine abhängige Impulsuntersetzung vornimmt. Beispielsweise wird bei einer Vierzylindermaschine eine Untersetzung im Verhältnis 1 : 4t ^^ei einer Sechszylindermaschine eine Untersetzung im Verhältnis 1 : 6 vorgenommen.

Über den Umschalter 6 kann der Schalter 2 wahlweise mit zwei Ansteuerschaltungen verbunden werden.

Die erste Ansteuerschaltung enthält den Taster 7 sowie den Flipflop 8; im übrigen ist der Taster 7 unmittelbar mit dem einen Ausgang des Impulsuntersetzers 5 verbunden. Wird diese Ansteuerschaltung eingeschaltet, wie in der Figur dargestellt, so wird der Meßvorgang durch Zurücksetzen des Schalters 2 mittels der allgemein mit 9 bezeichneten Zähleinrichtung für die untersetzten Impulse beendet.

Der andere Ansteuerkreis, der durch Umlegen des Umschalters in seine andere Lage eingeschaltet wird, enthält also keinen Taster im Sinne des Tasters 7» dafür aber die allgemein mit 10 bezeichnete Viederholschaltung. Ist diese Schaltung eingeschaltet, εο erfolgt eine periodische Messung, d. h.„ eine periodische Ansteuerung des Schalters 2, wobei die Austast-

dauer durch Veränderung von Schaltungselementen im Rahmen der VJiederholschaltung 10 eingestellt werden kann.

Im folgenden wird zunächst ein Meßvorgang unter Einschaltung des Taoterc 7 und des Flipflop 8 betrachtet. Sobald der Taster 7 in seine nicht dargestellte Patriebslage umgelegt ist, wird der Flipflop 8 durchgeschal et und über ά^η .in seiner dargestellten Lage befindlich a Umschalter -S ε-uon

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der Schalter 2 umgesteuert. Das hat zur Folge, daß der Schalter 2 über seine Ausgangsleitung 11 und den Verstärker 12 die Erregerwicklung 15 einea Relais, beispielsweise eines Reed-Relais, einschaltet, so daß der Kontakt-

13 a dieses Relais öffnet. Damit ist also die Zündleitung der Zündkerze 1 unterbrochen, jedoch wird dadurch der Meßabgriff 14 infolge seiner Lage zwischen der Zündkerze 1 und dem Kontakt 13a nicht von der Zündkerze abgeschaltet. Über den Hochspannungswiderstand 15, der an den Meßabgriff

14 angeschlossen ist, können daher in noch zu beschreibender Weise den Entladungsvorgangen zwischen den Elektroden der Zündkerze 1 entsprechende Signale abgegriffen werden.

Über seine andere Ausgangsleitung 16 uud den Verstärker I7 schließt der Schalter 2 einen Stromkreis für die Erregerwicklung 18 eines weiteren Relais, so daß dessen Kontakt 18 a den die Zündkerze 1 enthaltenden Stromkreis zusätzlich kurzschließt.

Damit ist also sichergestellt, daß während der Betätigungszeit des Schalters ?.die Zündimpulse an der Zündkerze 1 ausgetastet sind. Sobald der Schalter 2 wieder zurückgesetzt ist, arbeitet die brennkraftmaschine mit normaler Zündung.

Dieses Zurücksetzen des Schalters 2 erfolgt unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der Jirennkraftmaschine über die Zähleinrichtung 9· Sie enthält die erste Torschaltung 19, " deren einem Eingang 20 die untersetzten Zündimpulse und. deren anderem Eingang 21 die Signale auf der Ausgangsleitung 16 des Schalters 2 zugeführt werden. Nur dann, wenn infolg© Umlegens des Tasters 7 der Schalter 2 über den Flipflop 6 eingeschaltet ist, erfolgt auch eine Ansteuerung- der Zähleinrichtung über die Sorsehaltung I9. Die sigeniliohe Zähleinrichtung enthält in diesem Ausfühj^angsbeigr-.-:©"? zwei Dcl-^dsnsohaltungen 22 und 5;? unf dr-.osoii jov^ils ;O-

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geordnete Matrixschaltungen 24 und 25. In an sich bekannter Weise gibt die erste Dekadenschaltung 22 über ihre Matrix 24 und die Leitung 26 bei jedem zehnten eintreffenden Impuls einen Impuls an die zweite Dekadenschaltung 25; sobald auch diese Dekade "voll" ist, wird der Verstärker 27 angesteuert, der ausgangsseitig an den Eingang 28 des Schalters 2 ein diesen zurücksetzendes Signal abgibt. Ds- man die Zähleinrichtung so ausbilden kann, daß nach einer voreinstellbaren Impulszahl ein Rücksetzsignal an den Schalter 2 abgegeben wird, gestattet die Schaltungsanordnung, Kessungen mit praktisch beliebigen "Meßzeiten" vorzunehmen, die unabhängig von der jeweiligen Motordrehzahl sind.

Wie bereits bemerkt, bietet die figürlich dargestellte Schaltungsanordnung aber auch die Möglichkeit, statt einer einmaligen Messung eine sich periodisch wiederholende Messung vorzunehmen. Hierzu dient die Wiederhol schaltung 10, die durch

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Umlegen des Umschalters 6/seine in der Figur nicht dargestellte Lage in den Ansteuerstromkreis des Schalters 2 eingeschaltet wird. Auch diese Wiederholschaltung enthält eingangsseitig eine Torschaltung, nämlich die zweite Torschaltung 29, die wiederum mit einem Eingang mit dem Impulsuntersetzer 5 in Verbindung steht. Ihr zweiter Eingang 20 ist verbunden mit dem Ausgang 11 de^ Schalters 2. Die zweite Torschaltung 29 wird demgemäß nur dann geöffnet, wenn nach Umlegen des Umschalters 6 diener Ansteuerkreis für den Schalter 2 eingeschaltet ist.

Die "Wiederholschaltung enthält in diesem Ausführungsbeispiel nur eine Dekadenschaltung J1 mit zugeordneter Matrlxschaitung 32; ein Ausgang des nachgeschalteten Verstärkers 33 ist über die Hückführungsloitung 34 mit einem Eingang 'der Dekadenschaltung 31 verbunden, wodurch die periodische '/iederholung dee Meßvorganges sichergestellt ict. Der andere Ausgang des Verstärkers 35 ist dann über den umgelegten Umschalter 6 mit dem in der Figur oberen Eingang des Schalters 2 verbunden.

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Unabhängig davon, ob die Zähleinrichtung 9 oder die Wiederhol-Bchaltung 10 in den Ansteuerkreis des Schalters 2 eingeschaltet ist, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel die Gewinnung von Meßsignalen über einen dem Hochspannungswiderstand 15 nachgeschalteten Ionenstrom-Impulsformer 35· Dieser Ionenstromimpulsformer besitzt drei Ausgänge, von denen die mit 36 und 37 bezeichneten Ausgänge Meßausgänge sind. Der erste Ausgang 36 führt eine dem jeweiligen elektrischen Widerstand der Entladungsstrecke in der Zündkerze 1 proportionale Spannung. Der zweite Ausgang 37 ist mit einem Schwellwertausgang des Ionenstrom-Impulsformers 35 verbunden, so daß er nur'dann ein rechteckförmiges Ausgangssignal■· führt, wenn der Ionenstrom zwischen den Elektroden der Zündkerze einen vorgegebenen Minimalwert erreicht hat.

Der dritte Ausgang 38 des Ionenstrom-Impulsformers 35 schließlich dient über den Kontakt 39 a des Synchronisierrelais mit der Erregerwicklung 39 zur Synchronisierung der Arbeitsweise des Impulsuntersetzers 5· Die Erregerwicklung 39 wird über den Verstärker 12, d.h. letztlich über die Ausgangsleitung 11 des Schalters 2_f angesteuert. Damit wird der Impulsuntersetzer 5 synchron mit dem Schalter 2 ein- und ausgeschaltet. Der Zündimpulsuntereetzer 5, der eine Zählstufe enthält, wird durch vom Ionenstrom-Impulsformer 35 kommende Impulse zurückgesetzt, so daß er dann wiederum z.B. vier Zündimpulse durchläßt, aber nur dann, wenn der Kontakt 39 a t*^escklossen ist, d.h. bei normalem Motorlauf. Eine Zurücksetzung während einer Messung ist damit ausgeschlossen. Eben so kann, da für das Ansteuern des Plipflop 8 ein Impuls erforderlich ist, der von dem Untersetzer 5 geliefert werden muß, die Anordnung nur in einem Zeitpunkt eingeschaltet werden, in dem kein Zündimptils des zu messenden Zylinders vorliegt.

An den zum Zurücksetzen der Dekadenschaltungen 22 und 23 dienenden Ausgang des Verstärkers 27 sowie an die Ausgangsleitung 16 des Schalters 2 ist eine Kontrolleinrichtung für die Zähleinrichtung 9 angeschlossen, die den Flipflop 40, den Verstärker 41 und die Anzeigelampe 42 enthält. Die Lampe erhält also dann Strom, wenn bei ordnungsgemäßem Betrieb der Schalter 2 zurückgesetzt ist und auch an die Dekadenschaltungen 22 und 23 ein Rückstellsignal

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ORIGINAL.

gegeben wird.

Die Klemme 43 dient zum Abgriff eines Triggersignals für einen Oszillografen.

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Claims

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Ansprüche

/ 1. /Schaltungsanordnung zur Erfassung von iiatladungserscheinungen an Zündkerzen in Brennkraftmaschinen durch Austasten von Zündimpulsen während einer vorbestimmten Austastperiode, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der Zündkerze (i) Kontaktmittel (1J5 a, 18 a) eines Relais (13» 18) mit einer Steuerschaltung liegen, die einen von Zündimpulsen angesteuerten und mit einer ihn nach einer vorgegebenen Impulszahl zurücksetzenden Zähleinrichtung (9>10) verbundenen Schalter (2) enthält, und daß im Stromkreis der Zündkerze (1) zwischen dieser (i) und den Kontaktmitteln (13 a) ein Meßabgriff (14) vorgesehen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (2) über einen Impulsuntersetzer (5) mit den Zündimpulsen angesteuert wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (2) ein Flipf~i op mit zwei Eingängen ist, von denen der eine zum Ansteuern des Schalters (2) dient und der andere (28) mit dem Ausgang der Zähleinrichtung (9) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem einen Eingang ein Tastör (7) " zum Einschalten der Anordnung liegt.
5. Schaltungßanordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Taster (7) und den einen Eingang ein weiterer Flipflop (8) geschaltet ist.

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6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Ansteuern des Schalters (2) dienender Eingang desselben mit den Zündimpulsen über eine Viederholschaltung (10) angesteuert wird.
7« Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter (6) zur Ansteuerung des Schalters (2.) wahlweise über die Wiederholschaltung (1O) oder unter Umgehung derselben vorgesehen ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (9) elngangsseitig eine sowohl mit den Zündimpulsen angesteuerte als auch mit einem Ausgang (16) des Schalters (2) verbundene erste Torschaltung (19) enthält.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7 oder nach einem der Ansprüche 6 oder 7 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholschaltung (10) eingangsseitig eine sowohl mit den Zündimpulsen angesteuerte als auch mit einem Ausgang (11) des Schalters (2) verladene zweite Torschaltung (29) enthält.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Ausgang (16) des Schalters (2) und eine Ausgangspotential führende Stelle der Zähleinrichtung (9) eine Kontrollschaltung (40,41»42) für diese (9) angeschlossen ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Meßabgriff (I4) ein Ionenstromimpulsformer (35) mit mehreren Ausgängen (^Cj37»38) angeschlossen ist.

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12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (56) der Ausgänge eine dem Widerstand der Entladungsstrecke proportionale Spannung führt.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter (57) &^er Ausgänge ein Rechtecksignal führt, sofern der Entladungsstrom einen vorgegebenen Mindestwert besitzt.

14· Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 11 Ms 15 oder nach Anspruch 2, einem der Ansprüche 5 bis 10 und einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter (58) der Ausgänge mit einem Eingang des Impulsuntersetzers (5) über einen Kontakt (59 a) eines Synchronisierrelais (59) verbunden ist, dessen Erregerstromkreis durch den Schalter (2) gesteuert ist.

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