DE3852390T2

DE3852390T2 - Einrichtung zur Erkennung von Zündaussetzern bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE3852390T2
Application number: DE19883852390
Authority: DE
Inventors: Arndt-Matthias Langner; Richard Dipl Ing Schleupen; Christian Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2008-06-04
Also published as: DE3852390D1; EP0344349A1; EP0344349B1

Description

Die Erfindung betrifft das Erfassen von Fehlzündungen in Ottomotoren. Bei Motoren mit Katalysator ist Erfassen von Fehlzündungen (z. B. infolge von abgebrannten Zündkerzen, schadhaften Zündkabeln usw.) sofort beim Einsetzen besonders wünschenswert, weil sonst die Gefahr besteht, daß der Katalysator durch unverbrannten Kraftstoff im Motorabgas überhitzt oder zerstört wird.
Bisher wurde die Temperatur des Katalysators selbst als ein Anzeichen für Fehlzündungen benutzt. Der Katalysator ist dann aber schon zu heiß geworden ehe die Fehlzündungen festgestellt werden. Vorzuziehen wäre daher das Erfassen von Fehlzündungen vor Überhitzung des Katalysators. In der Patentschrift EP-A-20 069 ist ein Gerät zum Prüfen des Zündsystems eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei dem das erfaßte Signal ein Maß für die Spannung in der Primärwicklung der Zündspule ist. Dieses Signal wird mit einer generierten Referenzspannung von festgelegter Amplitude und festgelegter Dauer verglichen. Dann, wenn die Amplitude eines vor erfaßten Signal abgeleiteten Signals unter die festgelegte Amplitude der generierten Referenzspannung nach Ablauf der festgelegten Zeit fällt, ist ein Fehlerzustand angezeigt.
Erfindungsgemäß werden Fehlzündungen aus dem Verlauf der in der Zündspule bei einer Funkenbildung induzierten Spannung ermittelt. Bei normaler Funktion eines Zündsystems bleibt die Sekundärspannung nach Funkenbildung eine bestimmte Zeit lang erhalten bis der Zündfunke erlischt. Bei Fehlzündungen im System kann die Sekundär- und somit Primärspannung von einem hohen Ausgangswert sofort abfallen oder der Zündfunke kann sehr schnell erlöschen. Von daher gesehen kann die Form der Spannungscharakteristik zum Erfassen von Fehlzündungen benutzt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor angegeben, bei dem ein für die in der Primärwicklung der Zündspule induzierte Spannung indikatives Signal erfaßt wird, eine Referenzspannung für normale Zündung generiert wird und Vergleichen der erfaßten Spannung mit der Referenzspannung erfolgt.
Die Referenzspannung ist ein Spannungsimpuls mit festgelegter Amplitude und festgelegter Dauer. Die erfaßte Spannung wird mit der Referenzspannung verglichen und auf diese Weise wird festgestellt, wann die Amplitude der erfaßten Spannung unter den erwähnten festgelegten Wert vor dem Zeitablauf sinkt.
Im folgenden wird eine Ausführungsart der Erfindung beispielhaft beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan mit Angabe der erfindungsgemäßen Schaltungskomponenten,
Fig. 2 die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit an verschiedenen Punkten im Schaltung von Fig. 1 bei normalem Motorlauf,
Fig. 3 die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit an verschiedenen Punkten in der Schaltung von Fig. 1 bei Fehlzündungen des Motors.
Zunächst zeigt die Fig. 1, daß die Schaltung einen Transistor T1 enthält, dessen Basis mit der Klemme KL15 der Zündspule über den Widerstand R1 und die Diode D1 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T1 ist über die Widerstände R2 und R3 an Masse gelegt. Der Emitter ist mit einer Klemme KL1 verbunden. Die Klemmen KL1 und KL15 sind die Primärklemmen der Zündspule, wobei KL15 die batterieseitige Klemme ist, sc daß die Spannung bei KL15 die über das Zündschloß zugeführte Batteriespannung ist. Zwischen den Widerständen R2 und R3 besteht Verbindung zu einem ersten Eingang eines Komparators 10 über die Leitung L1. Dem Komparator 10 eingespeiste Signale werden durch einen Kondensator C1 zwischen L1 und Masse geglättet, durch eine Diode D2 zwischen L1 und Masse begrenzt. Nachstehend beschriebene Spannungsimpulse werden einem zweiten Eingang des Komparators 10 über eine zweite Leitung L2 eingespeist. Ein Spannungsteiler aus den Widerständen R4 und R3 zwischen einer Fünf-Volt-Versorgungsschiene und Masse gewährleistet, daß eine bestimmte Mindestspannung an den ersten Eingang des Komparators 10 über die Leitung L1 immer angelegt ist. Bei der gezeigten Ausführungsart bilden R4 und R3 einen Spannungsteiler bei dem das Verhältnis R4 zu R3 ungefähr 10 beträgt, so daß eine Spannung von mindestens 1/2 Volt an den ersten Eingang des Komparators 10 angelegt wird. Der vorstehend erwähnte erste Eingang des Komparators ist vorzugsweise der nichtinvertierende Eingang, der zweite Eingang vorzugsweise der invertierende Eingang.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß Fehlzündungen durch Formprüfung der Spannungscharakteristik festgestellt werden können. Mit der Schaltung nach Fig. 1 soll die Primärspannung auf Form untersucht werden. Die in der Primärwicklung induzierten Spannungen werden dann über die Klemmen K1 und K15 in die Schaltung von Fig. 1 eingespeist. Der Transistor T1 erfaßt, zusammen mit den Bauteilen D1, R1, R2, R3, Änderungen der in der Primärwicklung induzierten Spannung und gibt diese an den Komparator 10 weiter. Die Bauteile R und D2 sollen den Komparator 10 schützen.
Im Betrieb der Schaltung werden mit den Transistor T1 erfaßte Spannungsänderungen dem Komparator 10 über die Widerstände R2 und R3, die einen Spannungsteiler bilden, zugeleitet. Im Falle eines Zündfunkens geht ein Spannungsimpuls zu dem anderen Eingang des Komparators. Der Komparator wechselt zwischen zwei Pegeln je nach dem, welcher Eingangsegel der höhere ist.
Die in der Primärwicklung bei Funkenbildung induzierte Spannung wird nachstehend als "das Funkendauersignal" bezeichnet. Die Fig. 2 (a) zeigt ein typisches Funkendauersignal bei normaler Funktion des Motors. Die Primärspannung steigt zunächst auf einen Höchstwert, fällt dann aber nach Funkenbildung an der Zündkerze auf einen Wert ab, der der sogenannten "Funkenbrennspannung" proportional ist und klingt nach Erlöschen des Zündfunkens als gedämpfte Schwingung ab.
Damit der Motor normal arbeitet, muß der Zündfunke eine festgelegte Zeit lang bestehen bleiben, wobei diese Zeit mindestens gleich der "Mindest- Funkendauer" zu sein hat. Erlischt der Funke zu schnell, so treten Fehlzündungen auf.
Die Fig. 3(a) zeigt typisch das Funkendauersignal, dann wenn keine Funkenbildung erfolgt . . Die Primärspannung klingt sofort als gedämpfte Schwingung ab. Amplitude und Frequenz der Schwingung richten sich nach der gespeicherten Energie und auch nach den Werten von R, L und C des Zündstromkreises.
Die Fig. 2(b) und 3 (b) zeigen jeweils das geglättete Funkendauersignal am Eingang des Komparators 10. Die geglätteten Spannungen fallen auf den Spannungspegel 5 Volt, der durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R4 und R3 bereitgestellt wird. Der Komparator liefert bei dieser Ausführungsart das Ausgangssignal HIGH, dann wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang höher ist als die Spannung am invertierenden Eingang. Wenn also keine Spannung in der Primärwicklung der Zündspule induziert wird und keine Spannung am invertierenden Eingang liegt, ist der Ausgang des Komparators auf HIGH.
Die dem invertierenden Eingang dem Komparators eingespeisten Spannungsimpulse werden entsprechend dem Zündzeitpunkt generiert. Die Fig. 2(c) und 3(c) zeigen jeweils einen derartigen Impuls. Jeder Impuls beginnt gegenüber dem Zündzeitpunkt verzögert. Die Impulsamplitude wird so gewählt, daß, während der Zündfunke besteht, der Ausgang des Komparators auf HIGH liegt. Dieses verhalten ist in der Fig. 2 (d) dargestellt, die das Ausgangssignal des Komparators im Normalbetrieb zeigt.
Die Dauer der Impulse wird entsprechend der Mindest-Funkendauer gewählt. Wenn also der Zündfunke nicht während der Mindest-Funkendauer besteht, wechselt der Komparator 10 am Ausgang auf den Pegel LOW bis der genierte Impuls verschwindet, wie in Fig. 3(d) gezeigt. Der Pegel LOW am Ausgang des Komparators 10 bedeutet somit Fehlzündung.
In einem mikroprozessorgesteuerten Zündsystem können die Impulse durch den Mikrocomputer erzeugt werden, in einem einfachen Transistor-Zündsystem kann Erzeugung durch eine Monoflop-Stufe oder ähnliches erfolgen.
Das Erfassen von Fehlzündungen kann für verschiedene Zwecke dienlich sein. Zum Warnen des Fahrers kann ein optisches oder akustisches Signal gegeben werden. Die Kraftstoffeinspritzung in ausgewählte Zylinder kann auf das LOW-Signal am Komparator hin gesperrt werden. Zusätzlich kann das LOW- Signal zum Umschalten auf ein Notlaufprogramm benutzt werden, um die Temperatur des Katalysators zu begrenzen.
Die vorstehend beschriebene Schaltung hat verschiedene Vorteile, darunter:
1. geringe Aufwendungen für Hardware;
2. schnelle Fehlererkennung, da die Ursache (Fehlzündung) und nicht die Folge (überhöhte Temperatur des Katalysators) erfaßt wird;
3. Eignung des Systems für Fahrzeuge mit oder ohne (Luftverhältnis-)Regelung;
4. im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zylinderselektiver Fehlererkennung, so daß
a) zylinderselektive Eingriffe am Motor möglich sind, z. B. Sperren des Einspritzventils eines Zylinders mit fehlerhafter Zündung,
b) Diagnostizieren der Fehlerursache.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor mit Erfassen eines Signals, das die Spannung in der Primärwicklung der Zündspule zeigt, Generieren eines Referenz-Spannungsimpulses bei Zündung der normale Zündung darstellt und eine festgelegte Amplitude und eine festgelegte Dauer hat, sowie Vergleichen des erfaßten Spannungssignals mit dem Referenz-Spannungsimpuls, um den Fall festzustellen, daß die Amplitude des erfaßten Signals unter die erwähnte, festgelegte Amplitude des Referenz- Spannungsimpulses vor Ablauf der festgelegten Zeit sinkt, so daß Fehlzündungen im Motor aufgezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erfaßte Signal von der Primärwicklung der Zündspule abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung und die Referenzspannung in einem Komparator (10) verglichen werden.