DE2507286A1 - Verfahren zum feststellen von verbrennungsfehlern in einem verbrennungsmotor und schutzanordnung fuer die reinigungsvorrichtungen fuer die auspuffgase eines solchen motors - Google Patents
Verfahren zum feststellen von verbrennungsfehlern in einem verbrennungsmotor und schutzanordnung fuer die reinigungsvorrichtungen fuer die auspuffgase eines solchen motorsInfo
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v. 1 m π Telefon
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75016 Paris, Frankreich
Verfahren zum Feststellen von Verbrennungsfehlern in
einem Verbrennungsmotor und Schutzanordnung für die
Reinigungsvorrichtungen für die Auspuffgase eines
solchen Motors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststeilen
von Verbrennungsfehlern in einem Verbrennungsmotor mit
gesteuerter Zündung, bei dem die in dem Raum zwischen den Elektroden einer Zündkerze des Motors auftretende
Ionisation dazu verwendet wird, um einen von einem
Hilfsspannungserzeuger verursachten Stromfluß zu bewirken und bei dem die etwaige Gegenwart des Stromes abgefühlt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schutzanordnung für die Reinigungsvorrichtungen für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors.
von Verbrennungsfehlern in einem Verbrennungsmotor mit
gesteuerter Zündung, bei dem die in dem Raum zwischen den Elektroden einer Zündkerze des Motors auftretende
Ionisation dazu verwendet wird, um einen von einem
Hilfsspannungserzeuger verursachten Stromfluß zu bewirken und bei dem die etwaige Gegenwart des Stromes abgefühlt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schutzanordnung für die Reinigungsvorrichtungen für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors.
Die bestehenden strengen Vorschriften mit-Bezug auf die
Sauberkeit der Auspuffgase von Verbrennungsmotoren haben dazu geführt, daß Reinigungsvorrichtungen für die Verbrennungsgase
verwendet werden. Diese sehr teuren
Reinigungsvorrichtungen werden im Falle einer fehlerhaften Funktion des Motors sehr leicht zerstört. Tatsächlich
Reinigungsvorrichtungen werden im Falle einer fehlerhaften Funktion des Motors sehr leicht zerstört. Tatsächlich
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führt eine Vergrößerung des Gehalts an zu beseitigenden Gasen zu einer sehr starken Erhöhung der Temperatur
der wirksamen Organe, die in diesen Reinigungsvorrichtungen verwendet werden, so daß es zu einer Zerstörung
der Reinigungsvorrichtungen durch Schmelzen kommt.
Die bekannten Schutzanordnungen für die Reinigungsvorrichtungen fühlen die Temperatur der zu schützenden Organe
ab und machen den Schutz wirksam, wenn diese Temperatur sich in ungewöhnlicher Weise vergrößert. Diese bekannten
Anordnungen weisen zwei Nachteile auf: Einerseits ist die Trägheit der Temperaturfühler ein Hindernis für
einen wirksamen Schutz, und andererseits ist das abgefühlte Phänomen nicht die fehlerhafte Funktion des
Motors, sondern ganz einfach eine ihre Konsequenzen. Diese Abfühlung erfolgt demgemäß grundsätzlich in Verspätung
gegenüber dem wirklichen Phänomen.
Im Falle von Verbrennungsfehlern spielt sich das wirkliche
Phänomen in dem Niveau der Verbrennungskammer ab. Diese Verbrennungsfehler sind von zweierlei Art, einerseits
fehlerhafte Zündfunken oder eine ungeeignete Zusammensetzung des Gasgemisches, was eine schlechte Verbrennung
des Gemisches nach sich zieht,oder andererseits ein Ausfallen der Zündung und demgemäß der Verbrennung.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfühlen von Verbrennungsfehlern
zu schaffen, die beim Auftreten der Fehler unverzüglich wirksam werden, und zwar auf dem Niveau des zu erzeugenden
Schutzes.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine feine Abfühlung zu verwirklichen, d.h. eine solche, die
in der Lage ist, mehrere verschiedene Grade der Schwere
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der Fehler festzustellen und die Anwendung entsprechend verschiedener Schutzmaßnahmen einzuleiten, die von der
Art der Änderung der Funktion des Motors abhängen und z.B. einfach von dem Fahrer eingeleitet werden können,
indem er gegebenenfalls mit dem Wagen mit eigener Kraft in eine Garage fährt, um dort die notwendigen
Reparaturen durchzuführen und dies ohne dass die Reinigungsvorrichtungen in Gefahr gekommen sind. Die Schwere
der Verbrennungsfehler kann jedoch auch so groß sein (By-Pass, Unterbrechung der Luftzufuhr usw.), daß es zu
einem vollständigen Stillstand des Motors kommt, wobei ein Fehler festzustellen ist, der zu einer schnellen
Zerstörung der Reinigungsvorrichtungen führt . Schließlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Schutzanordnung zu schaffen, die unabhängig von dem Funktionszustand des Motors eine Anzeige sicherstellt,
solange das Fahrzeug in Gebrauch ist.
Die vorliegende Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß bei der Verbrennung eines Gasgemisches eine Ionisation
dieses Gemisches stattfindet. Dieses bekannte Phänomen wird schon derzeit zur- Bestimmung des Maßes der Verbrennung
verwendet. Wenn das in der Verbrennungskammer enthaltene Gemisch verbrennt, verleiht ihm seine starke Ionisation
die Eigenschaft eines elektrischen Leiters.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art das sich durch das Abfühlen des Stroms ergebende Signal einer elektronischen Schaltgruppe
zugeführt, in der das Signal mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen wird, wird sodann das sich aus dem Vergleich
ergebende Signal einem Zähler übermittelt und der Zähler jeweils im Fall einer normalen Verbrennung auf Null
zurückgestellt und wird ein Signal erzeugt, welches das Ausbleiben der Zündung anzeigt. Die Schutzan-
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Ordnung für die Reinigungsvorrichtungen für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors ist gemäß der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus elektrischen Abfühlmitteln für die Güte der Verbrennung, einer Schaltanordnung
zur Aufnahme der von den Abfühlmitteln erzeugten Signale und Schutzeinrichtungen für die Reinigungsvorrichtungen
besteht, die über die Reinigungsvorrichtungen oder über den Motor wirksam zu machen sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen.
Die Erfindung bringt den Fortschritt mit sich, daß sie von der Ionisation des verbrannten Gasgemisches Gebrauch
macht, ohne einen zusätzlichen Auffangbehälter für dieses
zu benötigen. Bei ihrer Verwirklichung werden zudem die charakteristischen Eigenschaften des Verbrennungsmotors
nicht im geringsten beeinträchtigt; vielmehr können diese sogar mit Hilfe der Erfindung verbessert werden, indem
die Schutzanordnung z.B. eine elektrische Rückführungsschleife enthält, in die das Signal, das von der Abfühleinrichtung
für die Ionisation ausgesandt wird, nach seiner Umformung eingeführt wird und die auf die
Einstellmittel für die Zusammensetzung der dem Motor zuzuführenden Gase einwirkt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen jeweils in
schematischer Darstellung. " " ··
Fig. 1 den Abfühlstromkreis einer Schutzanordnung gemäß
der Erfindung,
Fig. 2 eine Schaltanordnung zur Auswertung des von dem
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Abfühlstromkreis gemäß Fig. 1 ausgesandten Signales, die das Feststellen einer fehlerhaften Verbrennung
ermöglicht,
Fig. 3 eine Schaltanordnung, die mit derjenigen nach Fig. 2 verbunden werden kann und die das Feststellen
eines Ausfallens der Zündung ermöglicht und
Fig. 4 das Diagramm der Spannung an den Enden des Widerstandes des in Fig. 1 dargestellten Abfühlstromkreises.
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Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird der Abfühlstromkreis
von dem Zündstromkreis des Motors abgezweigt# ohne den Zündstromkreis zu ändern. Der Zündstromkreis
besteht aus einer Induktionsspule 1, welche die erforderliche hohe Spannung erzeugt und die in bekannter
Weise mit einem Verteiler 2 verbunden ist, der wie üblich die verschiedenen Zündkerzen des Motors unmittelbar und
gleichmässig versorgt. Zunächst soll die Zündkerze 3 betrachtet werden, die auf dem Motorblock 4 befestigt ist,
wie auch die Verbrennungskammer 5 des Zylinders, der dieser Zündkerze 3 entspricht und der das zu zündende
gasförmige Gemisch enthält.
Von der Verbindungsleitung zwischen dem Verteiler 2 und der Mittelelektrode der Zündkerze 3 ist ein Stromkreis
abgezweigt, in welchem in Reihe geschaltet sind: ein Widerstand 6, der groß genug ist, um das Funktionieren
des Zündstromkreises nicht zu beeinträchtigen, eine Hochspannungsquelle 7, deren Hochspannung vorzugsweise
kleiner als die Hälfte der Hochspannung, die von dem Zündstromkreis geliefert wird, jedoch größer als ungefähr
500 Volt ist, und einen Widerstand 8, der es ermöglicht,
die in dem Stromkreis auftretende Stromstärke zu messen und der mit dem ionisierten Raum zwischen den
Elektroden der Zündkerze 3 somit ebenfalls in Reihe liegt. Diese Messung ist zu bewirken, indem
man die Größe der Spannung U an den Enden des Widerstands bestimmt.
Man kann die Verbrennungsfehler jedes der Motorzylinder
auf die gleiche Weise feststellen, indem man jedesmal einfach an den Punkt 9.der dem Widerstand 6 und dem
Hochspannungserzeuger 7 gemeinsam ist, die Mittelelektrode der entsprechenden Zündkerze legt,und zwar über einen
entsprechenden Widerstand 10, der dem Widerstand 6 entspricht, wie das in Fig. 1 in dem Bereich 11 kenntlich
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gemacht ist. Die Informationen von allen in Betracht kommenden Motorzylindern laufen an den Enden des Widerstandes
8, der allen diesen Zylindern gemeinsam ist, zusammen. Die Zahl der Zylinder, die man an diese Vorrichtung
anschließen kann, hat keine theoretische Grenze.
Die Anordnung zur Behandlung des von der Abfühlvorrichtung nach Fig. 1 ausgehenden Signals, das an den Enden des
Widerstandes 8 entnommen wird, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Das von der vorgenannten Abfühlvorrichtung ausgehende Signal wird dem Eingang 12 eines Verstärkers 13 übermittelt,
der das Signal in Form bringt und es von parasitären Signalen befreit. Das Ausgangssignal des Verstärkers
wird einerseits einem Komparator 14 zugeführt, dessen Einrichtung zur Einstellung der Bezugsspannung
schematisch durch einen Potentiometer 15 dargestellt ist. Der Komparator 14 sendet ein Signal, wenn die Spannung
an der Klemme 12 einen bestimmten Wert U1 überschreitet, der mit Hilfe des Potentiometers 15 eingestellt werden
kann. Das Ausgangssignal des Komparators 14 ist an einer Ausgangsklemme 16 abnehmbar.
Der Ausgang des Verstärkers 13 ist andererseits mit einem Sperrglied 17 verbunden, das von dem Komparator
14 gesteuert wird und als logisches Gatter wirkt. Das Ausgangssignal des Sperrgliedes 17 wird einem zweiten
Komparator 18 übermittelt, dessen Einstellvorrichtung für die Bezugsspannung schematisch durch ein Potentiometer
dargestellt ist. Dieser zweite Komparator 18 sendet ein Ausgangssignal aus, wenn die Spannung an der Klemme
einen bestimmten anderen Wert U2 übersteigt, der durch das Potentiometer 19 einstellbar ist.
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Der Ausgang des Komparators 18 ist mit dem einen Zähler 21 auf Null zurückstellenden Eingang 20 verbunden.
Der Zähler 21 addiert die Signale, die von dem Komparator 14 übermittelt werden und die seinem Zähleingang 22
zugehen.
Der Zähler 21 ist mit einem Decoder 23 verbunden, der seinen Inhalt kontrolliert und an seinem Ausgang 24 ein
Signal aussendet, wenn der Inhalt des Zählers 21 einen vorbestimmten Viert überschreitet.
Die Vorrichtung, die ein Ausbleiben der Zündung anzeigt und die in Fig. 3 schematisch dargestellt ist,
empfängt die Signale, die von den Ausgangsklemmen 16 und 24 der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ausgehen.
Das Ausgangssignal des Komparators 14, das an der Ausgangsklemme 16 anliegt, wird der Eingangsklemme 25 eines
monostabilen Multivibrators 26 übermittelt, der einen Impuls von der Dauer D erzeugt und der bei jedem Auftreten
des Signals an der Ausgangsklemme 16 ausgelöst wird. Die Impulsdauer D kann hierbei entweder von der
Drehgeschwindigkeit des Motors abhängig gemacht sein oder einfach für eine minimale Drehgeschwindigkeit bestimmt
sein, um etwas größer zu sein als die Zeit, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen einer Zündkerze
vergeht. In dem Fall, in dem die Impulsdauer D für die minimale Drehgeschwindigkeit bestimmt ist, liegt
sie in der Größenordnung von eins bis zwei Ssekunden und ist somit vernachlässigbar gegenüber den Reaktionszeiten
der Schutzanordnungen, die im allgemeinen zehn bis zwanzig Sekunden betragen.
Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 26 ist mit
dem Eingang einer Abfühlvorrichtung 27 verbunden,die an ihrem
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Ausgang ein Signal erzeugt, wenn der Multivibrator 26 während einer Zeitdauer, die größer ist als D,nicht
ausgelöst worden ist.
Der Ausgang der Abfühlvorrichtung 27 ist mit einem der Eingänge 28 eines Arbeitsstromkreises 29 verbunden, dessen
anderer Eingang 30 unmittelbar mit der Ausgangsklemme der Vorrichtung gemäß Fig. 2 verbunden ist. Dieser Arbeitsstromkreis
stellt eine logische Funktion OU sicher und enthält gegebenenfalls einen geeigneten Ausgangsverstärker,
der es erlaubt, Alarm—oder Schutzanordnungen oder zurückwirkende Stromkreise zu steuern, um den
Zündstromkreis oder die Zusammensetzung des Gasgemisches zu beeinflussen.
Im folgenden wird nunmehr die Wirkungsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben, wobei auf die
Fig. 4 Bezug genommen wird, welche die Gestalt des Signals ü darstellt, das an den Klemmen des Widerstandes
in Abhängigkeit von der Zeit t erscheint.
Wenn die Verbrennung des Gasgemisches auf normaler Weise vor sich geht, erhält man ein Signal, dessen
Verlauf bei 31 in Fig. 4 dargestellt ist und das sich aus zwei Teilen zusammensetzt, einem schmalen Impuls 32,
der dem Zündfunken entspricht, der in der Höhe der Elektroden der Zündkerze 3 erzeugt wird und einer horizontalen
Linie 33, welche das Zustandekommen eines von dem Spannungserzeuger 7 (Fig. 1) erzeugten Stromes anzeigt,
was nur dann der Fall ist, wenn das in ihr Verbrennungskammer 5 enthaltene Gemisch" ionisiert, d.h.
verbrannt ist. Die horizontale Linie 33 stellt daher die Verbrennung dar.
Wenn das Signal die bei 34 dargestellte Gestalt annimmt, findet nur die Zündung statt, aber es gibt keine Verbrennung.
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Die Schaltanordnung nach Fig. 2 hat die Wirkung, daß sie das Auftreten von η aufeinanderfolgenden Zündfunken feststellt,
die keine Verbrennung nach sich ziehen. Nachdem der Verstärker 13 das an der Klemme 12 angekommene Signal
in Form gebracht hat,wird das resultierende Signal einerseits dem Komparator 14 mitgeteilt, der den Impuls
austrennt, der einen ähnlichen Verlauf hat, wie derjenige bei 32, und andererseits den Komparator 18 über das
Sperrglied 17. Dieses von dem Komparator 14 gesteuerte
Sperrglied macht den Komparator 18 für die Dauer des Zündfunkens unwirksam, was den Zweck hat, das Signal, das
sich am Ausgang des Komparators 18 in Gestalt einer horizontalen Linie 33 (Verbrennung) darstellt, zu
isolieren und abzufühlen.
Die Funktionsschwellen U1 und U2 der Komparatoren 14
und 18 sind, wie gezeigt wurde, mit Hilfe der Potentiometer
15 und 19 leicht einzustellen, wodurch das Maß der
Verbrennung (Schwelle U2)bestimmt werden kann.
Wenn einem Signal 32 ein Signal 33 (normale Verbrennung) vorangeht, wird der Zähler 21 um einen Schritt weitergeschaltet
und sodann auf Null zurückgestellt.
Wenn einem Signal 33 nicht unmittelbar ein Signal 32 folgt, wird der Zähler 21 um einen Schritt weitergeschaltet
und hält das Fehlen der Verbrennung fest (keine Zurückstellung auf Null). Wenn η solcher Fälle sich aufeinanderfolgend
wiederholen, erzeugt der Decoder 23 an seinem Ausgang 24 ein Fehlersignal.
Wenn keine Zündung eintritt, wird keines der Signale32
oder 33 erzeugt. Sodann wird die in Fig. 3 dargestellte Schaltanordnung wirksam. Das an der Klemme 25 auftretende
Signal stellt, wie oben gezeigt wurde, den Zündfunken dar (Signal 32). Dieses Signal löst einen monostabilen
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Multivibrator 26 aus, der einen Impuls von der Zeitdauer D erzeugt. Wenn während einer Zeitdauer, die größer
ist als D, kein Signal an der Klemme 25 (keine Zündung) erscheint, sendet die Abfühlvorrichtung 27 ein Fehlersignal
von ihrem Ausgang 28 zu dem Arbeitsstromkreis Die Fehlersignale, die an den Klemmen 28 und 30 erscheinen,
werden von dem Arbeitsstromkreis 29 aufgenommen, der an seinem Ausgang ein Steuer-und/oder ein
Alarmsignal erzeugt.
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Claims (6)
- Patentansprüchet/ Verfahren zum Feststellen von Verbrennungsfehlern in nem Verbrennungsmotor mit gesteuerter Zündung, bei dem die in dem Raum zwischen den Elektroden einer Zündkerze des Motors auftretende Ionisation dazu verwendet wird, um einen von einem Hilfsspannungserzeuger verursachten Stromfluß zu bewirken und bei dem die etwaige Gegenwart des Stromes abgefühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das sich durch das Abfühlen des Stroms ergebende Signal einer elektronischen Schaltgruppe (13,14, 17,18) zugeführt wird, in der das Signal mit vorbestimmten Grenzwerten (U1, U„) verglichen wird, sodann das sich aus dem Vergleich ergebende Signal einem Zähler (21) übermittelt und der Zähler (21) jeweils im Fall einer normalen Verbrennung auf Null zurückgestellt wird und daß ein Signal erzeugt wird, welches das Ausbleiben der Zündung anzeigt.
- 2. Schutzanordnung für die Reinigungsvorrichtungen für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus elektrischen Abfühlmitteln für die Güte der Verbrennung; einer Schaltanordnung zur Aufnahme der von den Abfühlmitteln erzeugten Signale und Schutzeinrichtungen für die Reinigungsvorrichtung besteht, die über die Reinigungsvorrichtungen oder über den Motor wirksam zu machen sind.
- 3. Schutzanordnung nach Anspruch 2, bei der die elektrischen Abfühlmittel aus einem Hilfsspannungserzeuger bestehen, dessen Stromkreis von der Mittelelektrode einer Zündkerze abgezweigt ist und der in Reihe mit einem Widerstand geschaltet ist, der ausreichend groß ist, um die Funktion des Zündstromkreises nicht zu stören, sowie mit einem weiteren Widerstand in Reihe liegt, an- 13 50983Λ/0912dessen Enden das Abfühlsignal abnehmbar ist, wobei die Polarität des Hilfsspannungserzeugers derart gewählt ist, daß dieserin dem Raum zwischen den Elektroden der Zündkerze bei der Verbrennung des von dieser gezündeten Gasgemischs einen Strom erzeugen kann, der die gleiche Richtung besitzt wie der Zündstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzanordnung Schaltmittel zum Austrennen der Zünd- und Verbrennungssignale enthält, deren Stromkreis an den Enden des mit der Hilfsspannungsquelle(7) in Reihe liegenden Meßwiderstandes(8)abgezweigt ist und die vorzugsweise aus zwei Kompa ratoren (14,18) bestehen, von denen jeder eine Bezugsspannung erhält, deren Größe mindestens gleich der geringsten Größe der Spannung ist, welche bei der Zündung und durch den Hilfsspannungserzeuger (7) bei der Verbrennung des Gasgemischs erzeugt werden soll.
- 4. Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 mit einem Zähler, der mehrere aufeinanderfolgende Ausfälle der Verbrennung zählt, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des Zählvorgangs von Schaltmitteln abhängt, die mit dem Meßwiderstand(8)verbunden sind und jeweils ein Signal erzeugen, wenn die zwischen den beiden Enden des Meßwiderstandes (8) abgenommene Spannung einen bestimmten Grenzwert (U.) überschreitet, während der Beginn der Rückstellung des Zählers (21) auf Null von Schaltmitteln abhängt, die jeweils nach jedem Zählsignal ein weiteres Signal erzeugen,wenn die Spannung zwischen den Enden des Meßwiderstandes (8) einen anderen vorbestimmten Grenzwert (U2) überschreitet. ·■■ -
- 5. Schutzanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4 mit Schaltmitteln, die den Ausfall der Zündung während einer vorbestimmten Zeitdauer feststellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel einerseits an dem Ausgang der Schaltanordnung liegen, die eine Information liefert, wenn die Spannung zwischen den Enden des Meßwiderstandes (8)509834/0912 - 14 -den ersten Grenzwert (U1) überschreitet und andererseits an dem Ausgang einer Schaltvorrichtung, die ein Signal aussendet, wenn die Anzeige des Zählers (21) einen vorbestimmten Wert überschreitet.
- 6. Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rückführungsschleife enthält, die auf die Einstellmittel für die Zusammensetzung der dem Motor zuzuführenden Gase einwirkt und in die das Signal, das von der Abfühleinrichtung für die Ionisation ausgesandt wird, nach dessen Umformung eingeführt wird.509834/091 2Le e rs e i te
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