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Schaltung zur Aufbereitung von Signalen aus dem Zündsystem eines
Otto-Motors Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Aufbereitung vonSignalen aus
dem Primärkreis des Zündsystems eines Otto-Motors, welche für ein Meß- und/oder
Prüfgerät bestimmt sind, mit Gebern, welche den Zündspannungsverlauf aus dem Zündsystem
abgreifen.
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Bei Meß- und Prüfgeräten für Otto-Motore werden im allgemeinen Signale
aus dem Primärkreis des Zündsystems des Motors zur Messung insbesondere des Schließwinkels
und zur Steuerung von Ringzählern und anderen Bauteilen innerhalb des Prüf- bzw.
Meßgeräts verwendet.
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Man greift zu diesem Zweck je nach Art der Zündanlage an verschiedenen
Stellen des Zündsystem es, beispielsweise am Unterbrecherkontakt oder an der Zündspule,
mit einem oder mehreren Gebern den Spannungsverlauf ab Die auf diese Weise gewonnene
Spannung weist einen sehr unregehnäßigen Verlauf auf, so daß zur weiteren Auswertung
diese Spannung erst in einer Aufbereitungsschaltung zu einer rechteckförmig« Spannung
mit einem Tastverhältnis umgeformt werden muß, das dem Öffnungs- und Schließwinkelverhältnis
des Unterbrecherkontaktes proportional ist. In aller Regel werden nur die Schaltfianken
dieser rechteckförmigen Spannung weiterverarbeitet.
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Der Amplitudenwert des Spannungsverlaufes im primären Zündkreis soll
keinen Einfluß auf die Genauigkeit der rechteckförmigen Ausgangsspannung der Aufbereitungsschaltung
haben. Ebenso soll die Bauart der Zündanlage (z. B. Spulenzündung Germanium-Transistorzündung
oder Silizium-Transistorzündung) keinen Einfluß auf die Genauigkeit des im Tastverhältnis
der Ausgangsspannung wiedergespiegelten Öffnungs-und Schließwinkelverhältnisse des
Unterbr echerkontaktes haben.
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Die derzeit gebräuchlichen Ztindanlagen haben voneinander unterschiedliche
Spannungsverläufe, wobei sich insbesondere eine Z ündanlage mit Germanium-Transistorzündung
von den anderen Zündanlagen dadurch deutlich unterscheidet, daß das Spannungsbild
umgekehrt ist, d. h. auf dem Kopf steht.
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Es sind bisher Aufbereitungsschaltungen bekannt geworden, bei denen
je nach Art der Zündanlage der Zündspannungsverlauf m verschiedenen Stellen des
Zündsystemes abgegriffen werden muß. So kann beispielsweise bei einer Transistorzündanlage
der Geber nur direkt: rn Unterbrecher und nicht an der Zündspule angeschlossen wer
en0 n muß
daher die Aufbereitungsschaltung auf die jeweils vorhandene
Bauart der Zündanlage einstellen.
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Bei vielen modernen Motorkonstruktionen ist jedoch der Unterbrecherkontakt
nur noch sehr schwer zugänglich. Darüber hinaus unterscheiden sich die Bauformen
der verschiedenen Zündsysteme,insbesondere der Transistorzünd systeme, äußerlich
kaum noch voneinander. Die Nachteile, welche somit bei bekannten Aufbereitung sschaltungen
vorhanden sind, Biegen darin, daß die Geber an meist unzugänglichen Stellen, beispielsweise
am Unterbrecherkontakt, angeschlossen werden müssen. Außerdem muß vom Bedienungspersonal
eine verhältnismäßig hohe Fachkenntnis vorausgesetzt werden, damit das Bedienungspersonal
aufgrund der äußerlichen Erschd nung die spezielle Bauart des Zündsystemes erkennen
kann. Da man jedoch gerade diese Arbeiten auch von Hilfspersonal ausführen lassen
will, kommt es häufig zu Fehldiagnosen oder man benötigt, wodurch wiederum der Wirkungsgrad
des Diagnosegerätes bzw. der Prüfeinrichtung verringert wird, qualifiziertes Personal.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zum Aufbereiten von Primärsignalen
aus dem Zündsystem eines Otto-Motors zu zeigen, bei der bei allen allgemein gebräuchlichen,
insbesondere beiden oben angeführten Zündsystemen, zwei Geber direkt an die allgemein
gut zugängliche Zündspule angeschlossen werden können und welche ohne Umschalter
auskommt.
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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Geber, welche an die Primärseite
der Zündspule anschließbar sind, mit den Eingängen eines Differenzverstärkers verbunden
sind, wobei der abgegriffeneSpannungsverlauf auf den Arbeitsbereich des Differenzverstärkers
herabgesetzt wird und an den Ausgang des Differenzverstärkers eine Schaltung angeschlossen
ist, die den Spannungsverlauf in eine im Tastverhältnis der
Schließ-
und Öffnungsphasen des Unterbrecherkontaktes verlaufende rechteckförmige Spannung
umwandelt.
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Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß insbesondere bei
den im vorstehenden aufgeführten Zündanlagen während der Schließphase des Unterbrecherkontaktes
Strom durch die Zündspule fließt, während sich in der Öffnungsphas lin Ausschwingvorgang
einstellt.
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Der zeitliche Spannungsverlauf ist bei den genannten Systemen ähnlich,
wobei bei der Germanium-Transistorzündung das Spannungsbild auf dem Kopf steht.
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Die von den beiden Gebern an den beiden Kontakten der Primärseite
der Ziindspule abgegriffene Spannung kann über gleich große Spannungsteiler, welche
den Spannungsverlauf auf den Arbeitsbereich des Differenzverstärkers herabsetzen,
den Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt werden. Man erhält somit einen
Spannungsverlauf am Ausgang des Differenzverstärkers, der für alle genannten Zündanlagen
prinzipiell einen gleichen Verlauf aufweist.
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Der Ausgang des Differenzverstärkers kann über eine Kombination von
Differenzier- und lntegrationsgliedern zu einem Komperator , insbesondere Schwellwertschalter,
gelangen, dessen Ausgang mit dem Eingang einer monostabilen Stufe verknüpft sein
kann. Am Ausgang der monostabilen Kippstufe steht dann ein dem Tastverhältnis des
eingangs abgegriffenen Spannungsverlaufendes entsprechendes Rechtecksignal zur Verfügung.
Dieses Rechtecksignal ist unabhangig von der Art des Zündsystemes, da auch der am
Ausgang des Differenzverstärkers erscheinende Spannungsverlauf weitgehend unabhängig
von der Art des Zündsystemes ist.
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Durch eine nachfolgende Diodenverknüpfung zwischen Schwellwertschalter
und mono stabiler Kippstufe kann eine Beeinflussung der Ausgangss
@ann@@g
beispielsweise durch Kontak@prellen des Unterbrecherkontaktes verhindert werden.
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Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darm zu sehen, daß man
die Aufbereitungsschaltung bei den gebräuchlichen Zündsystemen zur Anwendung bringen
kann, wobei die Spannung an der Primärseite der Zündspule in einfacher Weise bei
unter schiedlichen Zündsystemen abgegriffen werden kann. Ein Umschalter, mit dem
die Aufbereitungsschaltung t.Ut das entsprechende Zündsystem eingestellt werden
muß, kann entfallen. Darüber hinaus können auch von Hilfspersonal, das die verschiedenen
Zündsysteme nicht unterscha den kann, die Geber richtig zur Abnahme der Zündspannung
an das Zündsystem angelegt werden, d 1ie Geber immer am gleichen Bauteil der Zündanlagen,
d. h. an der gut zugänglichen Zündspule, angesetzt werden können.
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Anhand der beiliegenden Figuren soll an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer
Schaitung zur Aufbereitung von Primärsignalen aus dem Zündsystem eines Otto-Motors
gemäß der Erfindung; Fig. 2a bis 2c Spannungsbilder von verschiedenen gebräuchlichen
Zündanlagen an den Klemmen der Zü@spule; Fig. 3a das Spannungsbild am Ausgang des
Differenz@erstärke@s zur der Aufbereitungsschaltung gemäß der Erfindung; Fig. 3b
den Mittelwert aller Spannungswerte des Spannungsbildes in de@ Fig. 31;
Fig.
3c die Hüllkurve des in der Fig. 3a gezeigten Spannungsbildes und Fig. 3d die rechteckförmige
Ausgangsspannung der Aufbereitungsschaltung.
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In den Figuren 2a bis 2c und 3a bis 3d ist auf der Abszisse die Zeit
t aufgetragen und auf der Ordinate die Spannung U.
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In der Fig. 1 ist eine Zündspule 1 dargestellt, welche die beiden
Klemmen A und B als Primärkreisanschlüsse aufweist. Die Zündspule ist über diese
Klem-men mit einer Zündanlage 13 verbunden. Die Aufbereitungsschaltung ist über
zwei Geber 2 und 3, welche als Krokodilklemmen ausgebildet sein können, an die Primärkreisanschlüsse
der Zündspule 1 angeschlossen. Die beiden Geber 2 und 3 sind über Spannungsteiler
4 und 5, welche gleich groß berg essen sind, mit den Eingängen eines Differenzverstärkers
6 verbunden. An den Ausgang des Differenzverstärkers 6 ist ein Integrationsglied
7 angeschlossen sowie parallel zu dem Integrationsglied 7 ein Differenz ierglied
8 und ein weiteres Integrationsglied 9. Das Integrationsglied 7 ist an den einen
Eingang eines Schwellwertschalters 10, insbesondere eines Schmitt-Triggers, angel
schlossen, während das D Differenzierglied 8 und das Integrationsglied 9 an den
anderen Eingang des Schwellwertschalters angeschlossen sind.
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Mit dem Ausgang des Schwellwertschalters 10 ist eine mono stabile
Kippstufe 11 verbunden, wobei ferner noch enne Diodenverknüpfung 12 zwischen monostabiler
Kippstufe 11 uSchwellwertschalter 10 sich anschließt.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung ist die folgende: Von
den beiden Gebern 2 und 3 werder aa rltcn Klemmen A und je nach
Art
der Zündanlage Spannungsbilder abgegriffen, wobei für eine Spulenzündung Spannungsbilder
gemäß Fig. 2a,für eine Germanium-Transistorzündung Spannungsbilder gemäß Fig. 2b
und für eine Silizium-Transistorzündung Spannungsbilder gemäß Fig. 2c abgegriffen
werden. Diese Spannungen gelangen über die Spannungsteiler 4 und 5, welche die Spannungsverläuie
auf den Arbeitsbereich des Differenzverstärkers 6 herabsetzen, an die Eingänge des
Differenzverstärkers 6. Am Ausgang des Differenzverstärle rs 6 erscheint ein Spannungsbild,
das für alle Zündanlagen, deren Spannungsverläufe in den Figuren 2a bis 2c dargestellt
sind, prinzipiell den gleichen Verlauf, insbesondere die gleiche. Spannungspolarität,hat.
Dieses Spannungsbild ist in der Fig. 3a dargestellt.
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Durch das nachfolgende Integrationsglied 7 wird von allen Spannungswerten
des Spannungsverlaufes der Fig. 3a der Mittelwert gebildet. Dieser Mittelwert ist
in der Fig. 3b dargestellt. Von dem zum Integrationsglied 7 parallel liegendem Integrationsglied
9 wird die Hüllkurve zu dem Spannungsverlauf in der Fig. 3a, welcher am Ausgang
des Differenzverstärkers 6 erscheint, gebildet. Diese Hüllkurve ist in der Fig.
3c dargestellt.
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Infolge des Differenziergliedes 8 entsteht wegen der außerordentlich
hohen Steilheit der Schließflanke eine negative Spitze in der Hüllkurve.
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Der nachfolgende Schwellwertschalter 10, insbesondere Schmitt-Trigger,
erkennt dann auf Öffnungsphase (Ausgangsspannung positiv), wenn der Spannungspegel
der Hüllkurve in der Fig. 3c positiver als der Mittelwert des Spannungsverlaufes
in der Fig. 3b ist.
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Auf Schließphase (Ausgangspegel negativ) wird von dem Schwellwert
-schalter 10 erkannt, wenn der Spannungspegel der Hüllkurve (Fig. 3c) negativer
ist als der Verlauf des Mittelwertes (Fig. 3b) des Spannungsverlaufes am Ausgang
des Differenzverstärkers 6. Durch die negative Spitze in der Hüllkurve zum Zeitpunkt
tl, welche infolge des Differenziergliedes 8 hervorgerufen wird, wird der Schwellwertschalter
10 ohne Zeitverlust
- welcher normalerweise durch den Spannungsverlauf
des Integrationsgliedes 9 entstehen würde - auf den Spannungspegel der Schließphase
umgeschaltet. Wenn der Schwellwertschalter auf negative Ausgangsspannung tippt,
wird die nachfolgende monostabile Kippstufe 11 gekippt.
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Durch die nachfolgende Diodenverknüpfung 12 bleibt das rechteckförmige
Ausgangssignal, das in der Fig. 3d dargestellt ist, auch dann noch negativ, wenn
beispielsweise durch ein Prellen des Unterbrecherkontaktes die Hüllkurve in der
Fig. 3c kurzfristig positiver wird als der Mittelwert in der Fig. 3d, wobei der
Schwellwertschalter 10 kurzfristig auf Öffnungsphase (Ausgangsspannung positiv)
erkennt. Aufgrund der Dioden 12, von denen die eine Diode in Sperrichtung zwischen
den Ausgang des Schwellwertschalters 10 und den Eingang der mono stabilen Kippstufe
11 und die andere in Sperrichtung an den Ausgang der monostabilen Kippstufe 11 geschaltet
sind, bleibt das kurzfristige Erkennen des Schwellwertschalter s auf Öffnungsphase
in der rechteckförmigen Ausgangsspannung (Fig. 3b) der Aufbereitungsschaltung unberücksichtigt.
Hierdurch wird gewährleistet, daß beispielsweise durch das Prellen des Unterbrecherkontaktes
beim Schließvorgang keine zusätzlichen Schaltflanken im Ausgangssignal entstehen.