Prüfschaltung für eine Zündspule und Verfahren zum Prüfen einer Zündspule

Abstract

 Es wird eine Prüfschaltung zum Prüfen einer Zündspule (1) und ein Verfahren zum Prüfen einer Zündspule (1) mit dieser Prüfschaltung angegeben. Dabei wird ein Messpunkt, der bei früher gebräuchlichen Zündspulen (1) durch einen separaten Messkontakt (10) zugänglich war, der aber bei heute marktüblichen Zündspulen (1) für. eine direkte Messung weder räumlich aufgrund der gekapselten Ausführung der Zündspule (1) noch elektrisch aufgrund eines zwischengeschalteten Schaltelementes (4) zugänglich ist, dadurch zugänglich gemacht, dass das Schaltelement (4) durch eine Beaufschlagung mit einer Referenzspannung (18) permanent durchgeschaltet ist und damit zwischen dem Messpunkt und einem zugänglichen Eingangskontakt (6) jede signifikante Potentialdifferenz verschwindet. Anstelle des damit deaktivierten Schaltelementes (4) wird der Zündspule (1) ein die Funktion des Schaltelementes (4) übernehmendes Steuerelement (12) vorgeschaltet, das unter Beaufschlagung durch ein Steuersignal (24) den Zündimpuls auslöst.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Prüfschaltung für eine Zündspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Prüfen einer solchen Zündspule mit dieser Prüfschaltung.

[0002] Zündspulen für Verbrennungsmotoren werden vor dem Einbau des Verbrennungsmotors in ein Fahrzeug, z.B. einen Personenwagen, im in den Verbrennungsmotor eingebauten Zustand geprüft. Der Prüfvorgang ist dabei automatisiert und soll nach Möglichkeit ohne menschlichen Eingriff ablaufen. Darüber hinaus ist aufgrund der stetig steigenden Taktzeiten bei der Fertigung von Fahrzeugen eine entsprechend schnelle Prüfung erforderlich.

[0003] Zündspulen weisen in an sich bekannter Weise eine Primär- und eine Sekundärinduktivität auf. Der Zündvorgang wird mittels eines in Reihe mit der Primärinduktivität angeordneten Schaltelementes, z.B. einem Transistor, ausgelöst. Zum Prüfen der Zündspule wird der Spannungsverlauf über der Primärinduktivität untersucht. Dabei sind in der Vergangenheit unterschiedliche Ansätze verfolgt worden. Ein direkter Abgriff der Spannung über der Primärinduktivität war bisher über einen Eingang der Zündspule und einen speziellen Messkontakt möglich. War dieser Messkontakt nicht vorhanden, hat man sich den Messkontakt bei diskret aufgebauten oder nicht gekapselten Zündspulen leicht selbst schaffen können, indem z.B. eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Primärinduktivität und Schaltelement kontaktiert wurde. Heute ist weder der Messkontakt vorhanden noch die Schaltung der Zündspule für einen entsprechenden Messabgriff zugänglich, so dass eine direkte Messung an der Primärinduktivität nicht mehr möglich ist.

[0004] Um dennoch den Spannungsverlauf an der Primärinduktivität beobachten zu können, hat man Messsensoren verwendet, die zur Erfassung des elektromagnetischen Feldes der Primärinduktivität geeignet waren. Diese Messsensoren mussten in ausreichender Nähe zur Primärinduktivität angeordnet werden. Dies ist wegen der komplexen Positioniervorgänge zeit- und kostenaufwändig. Wegen der Bauweise der Verbrennungsmotoren und der Anordnung von weiteren Komponenten, wie etwa Ansaugkrümmern, ist vielfach ein Positionieren der Messsensoren in einer für die Messung ausreichenden Nähe zur Primärinduktivität überhaupt nicht möglich.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prüfschaltung zum Prüfen der Zündspule bei Vermeidung der oben genannten Nachteile sowie ein Verfahren zum Prüfen der Zündspule mittels der Prüfschaltung anzugeben.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Prüfschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Prüfschaltung zeichnet sich durch ein zwischen einem Versorgungsspannungsabgriff und einem ersten Eingangskontakt der zu prüfenden Zündspule angeordnetes Steuerelement mit einem Steuerkontakt, einen mit einem zweiten Eingangskontakt der Zündspule verbundenen Masseabgriff, einem mit einem Schaltkontakt der Zündspule verbundenen Referenzspannungsabgriff und eine zwischen erstem und zweiten Eingangskontakt angeordnete Messanordnung aus.

[0007] Nachdem eine externe Messung der Spannungsverlaufs über der Primärinduktivität nur während der kurzen Dauer, während derer das Schaltelement durchgeschaltet ist möglich ist, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass sich für Testzwecke gleiche Verhältnisse herstellen lassen, wenn das Schaltelement permanent durchgeschaltet ist und des Zünden mittels eines weiteren, externen Schaltelementes - dem Steuerelement - ausgelöst wird.

[0008] Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Verbindbarkeit des Schaltelementes der Zündspule mit einer Referenzspannung ein dauerhaftes Durchschalten des Schaltelementes bewirkbar ist. Das Schaltelement tritt damit für die beabsichtigte Messung nicht in Erscheinung. Die Spannung über der Primärinduktivität kann an den beiden Eingangskontakten der Zündspule abgegriffen werden und zwar während der gesamten Zeit, während derer das Schaltelement unter Beaufschlagung durch die Referenzspannung durchgeschaltet bleibt. Damit ist die Beobachtbarkeit der elektrischen Verhältnisse an der Primärinduktivität gewährleistet. Das Prüfen der Zündspule erfolgt dann mittels der parallel zur Primärinduktivität angeschlossenen Messanordnung. Nachdem zum Auslösen des Zündvorgangs das Schaltelement der Zündspule nicht mehr verwendet werden kann, da dieses zumindest während des gesamten Testvorgangs durchgeschaltet sein muss, ist als zusätzliches Schaltelement das Steuerelement vorgesehen, das die gleiche Funktion wie zuvor das Schaltelement übernimmt und den Zündimpuls auslöst.

[0009] Dadurch, dass das Steuerelement zwischen der Versorgungsspannung und der Zündspule angeordnet ist und nach Auslösen des Zündvorgangs damit die elektrisch leitende Verbindung zur Versorgungsspannung und damit zum Bordnetz des Fahrzeugs unterbricht, wird die Qualität der Messung selbst verbessert, denn zuvor unvermeidbare störende Einflüsse aus dem Bordnetz werden durch das Steuerelement quasi "weggeschaltet".

[0010] Schließlich wird durch die Prüfschaltung auch das in die Zündspule, insbesondere eine Stabzündspule, integrierte Schaltelement, zum Beispiel ein Transistor, geschützt, denn es wird während der Messung nur mit einer definierten Referenzspannung beaufschlagt. Diese kann z.B. vom Hersteller der Zündspule vorgegeben werden. Damit ist sicher gestellt, dass eine Beschädigung des Schaltelementes durch den Test ausgeschlossen ist.

[0011] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0012] Wenn die Messanordnung einen Spannungsteiler mit einem ersten und zweiten Widerstand und eine Messvorrichtung umfasst, die parallel zu einem der Widerstände des Spannungsteilers angeordnet ist, lässt sich eine definierte Reduktion der an der Messvorrichtung anliegenden Spannung erreichen. Die Messvorrichtung wird damit vor Beschädigungen geschützt oder es wird ein Spannungsbereich ausgewählt, in dem die Messvorrichtung optimal einsetzbar ist.

[0013] Vorteilhaft ist parallel zum Spannungsteiler eine Diode zur Spannungsbegrenzung vorgesehen. Damit wird ein weiterer Schutz der Messvorrichtung, etwa im Hinblick auf kurzzeitige Spannungsspitzen, erreicht.

[0014] Wenn das Steuerelement und/oder das Schaltelement durch einen Transistor realisiert sind, liegen der Prüfschaltung einfache elektronische Bauelemente mit ausreichend bekannter Charakteristik zugrunde. Zudem sind Transistoren wenig störanfällig da sie keinerlei mechanischem Verschleiß unterworfen sind.

[0015] Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7. Dabei ist vorgesehen, dass der Versorgungsspannungsabgriff mit einer Versorgungsspannung und der Masseabgriff mit Massepotential verbunden werden. Weiter wird der Referenzspannungsabgriff mit einer Referenzspannung verbunden und damit ein Durchschalten des Schaltelementes der Zündspule bewirkt. Zum Auslösen des Zündimpulses wird der Steuerkontakt mit einem Steuersignal beaufschlagt. Dadurch wird ein Durchschalten des Steuerelementes in Abhängigkeit vom Verlauf des Steuersignals bewirkt, so dass die Versorgungsspannung über der Primärinduktivität der Zündspule anliegt. Zum Prüfen der Zündspule wird der Verlauf der Spannung über der Primärinduktivität mittels der Messanordnung der Prüfschaltung überwacht.

[0016] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0017] Darin zeigen:

Fig 1

eine bekannte, heute nicht mehr oder nur noch selten verwendete Zündspule und

Fig 2

eine gebräuchliche, an eine Prüfschaltung angeschlossene Zündspule.

[0018] Fig 1 zeigt eine Zündspule 1 mit einer Primärinduktivität 2, einer damit elektromagnetisch gekoppelten Sekundärinduktivität 3 und einem Schaltelement 4 in Form eines Transistors.

[0019] Die Zündspule 1, wobei es sich bevorzugt um eine Stabzündspule handelt, umfasst einen ersten und zweiten Eingangskontakt 5, 6, einen ersten und zweiten Ausgangskontakt 7, 8 sowie einen Schaltkontakt 9. Die Primärinduktivität 2 und das Schaltelement 4 sind dabei in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Eingangskontakt 5, 6 derart angeordnet, dass die Primärinduktivität 2 dem ersten Eingangskontakt 5 und das Schaltelement 4 dem zweiten Eingangskontakt 6 zugewandt ist. Das Schaltelement 4, insbesondere der zur Bildung des Schalelements 4 dienende Transistor, ist mit der Zündspule 1, insbesondere der Stabzündspule, verbaut. Demzufolge ist das Schaltelement 4 bzw. der Transistor Bestandteil der Zündspule 1 bzw. Stabzündspule, die somit ein gemeinsames Bauteil darstellen.

[0020] Die Sekundärinduktivität 3 ist zwischen dem ersten und zweiten Ausgangskontakt 7, 8 angeordnet. Der Schaltkontakt 9 ist zum Ansteuern des Schaltelementes 4 vorgesehen.

[0021] Wird die Zündspule 1 an ihrem ersten Eingangskontakt 5 mit einer Versorgungsspannung und an ihrem zweiten Eingangskontakt 6 mit Masse verbunden, so liegt die angelegte Versorgungsspannung immer dann über der Primärinduktivität 2 an, wenn das Schaltelement 4 durchgeschaltet ist. Das Schaltelement 4 ist durchgeschaltet, wenn es über den Schaltkontakt 9 entsprechend angesteuert wird. Verschwindet das Potential am Schaltkontakt 9, bricht der Stromfluss durch die Primärinduktivität 2 zusammen, so dass sich das Magnetfeld der Primarinduktivität 2 nach an sich bekannten Verhältnissen abrupt ändert und damit ein Stromfluss in der Sekundärinduktivität 3 induziert wird. Die kurzzeitige Hochspannung an der Sekundärinduktivität 3 ist so hoch, dass mittels einer angeschlossenen, nicht dargestellten Zündkerze ein Zündfunke erzeugt wird. Das Signal am Schaltkontakt 9 liefert also den Zündimpuls.

[0022] Zur Prüfung der Zündspule 1 auf korrekte Funktion ist an der dem ersten Eingangskontakt 5 abgewandten Seite der Primärinduktivität 2 ein Messkontakt 10 vorgesehen oder es ist ein solcher Messkontakt 10 geschaffen worden. Bei einer Messung zwischen dem zweiten Eingangskontakt 6 und dem Messkontakt 10 konnte z.B. der Verlauf der Spannung an der Primärinduktivität 2 über der Zeit untersucht und dabei auf die Funktionstüchtigkeit der Zündspule 1 geschlossen werden.

[0023] Heutige Zündspulen weisen aus Rationalisierungs- und Kostengründen keinen Messkontakt 10 mehr auf. Zudem sind sie gekapselt ausgeführt, so dass auch kein solcher Messkontakt 10 mehr geschaffen werden kann.

[0024] Die Messung des Verlaufs der Spannung an der Primärinduktivität 2 ist jedoch mit der erfindungsgemäßen Prüfschaltung möglich.

[0025] Fig 2 zeigt die Zündspule 1 aus Fig 1 ohne den Messkontakt 10. Die in Fig 2 dargestellte Zündspule 1 entspricht also den heute marktüblichen Zündspulen.

[0026] Die Zündspule 1 ist an die Prüfschaltung angeschlossen. Diese umfasst ein zwischen einem Versorgungsspannungsabgriff 11 und dem ersten Eingangskontakt 5 der Zündspule 1 angeordnetes Steuerelement 12 mit einem Steuerkontakt 13. Über den Versorgungsspannungsabgriff 11 ist die Prüfschaltung an eine Versorgungsspannung 14, z.B. 12V, angeschlossen. Weiter weist die Prüfschaltung einen mit dem zweiten Eingangskontakt 6 verbundenen Masseabgriff 15 auf. Über den Masseabgriff 15 ist die Prüfschaltung an Massepotential 16 angeschlossen. Des Weiteren weist die Prüfschaltung einen mit dem Schaltkontakt 9 verbundenen Referenzspannungsabgriff 17 auf. Über den Referenzspannungsabgriff 17 ist die Prüfschaltung an eine Referenzspannung 18 angeschlossen. Ein bevorzugter Wert der Referenzspannung 18 beträgt z.B. 5V, weil damit sichergestellt ist, dass auch bei dauerhafter Ansteuerung des Schaltelementes 4 dieses nicht beschädigt wird. Schließlich weist die Prüfschaltung eine zwischen erstem und zweitem Eingangskontakt 5, 6 angeordnete Messanordnung 19 auf. Diese umfasst einen Spannungsteiler 20 mit einem ersten und einem zweiten Widerstand 21, 22 sowie eine parallel zum zweiten Widerstand 22 angeordnete Messvorrichtung 23.

[0027] Die anliegende Referenzspannung 18 bewirkt, dass das Schaltelement 4 permanent durchgeschaltet ist, so dass die elektrischen Verhältnisse an der Primärinduktivität einer Messung zugänglich sind. Wenn auch das Steuerelement 12 durchgeschaltet ist, liegt die angelegte Versorgungsspannung 14 über der Primärinduktivität 2 an. Das Steuerelement 12 wird am Steuerkontakt 13 mit einem alternierenden, vorzugsweise periodisch alternierenden Steuersignal 24 beaufschlagt. Als Signalform für das Steuersignal 24 hat sich z.B. ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 54Hz als vorteilhaft herausgestellt. Das Steuersignal 24 wird von einem nicht dargestellten Frequenzgenerator erzeugt, so dass z.B. die Signalform und/oder die Frequenz der Steuersignals 24 entsprechend der jeweiligen Vorgaben und Bedürfnisse variierbar sind. Wenn das Potential am Steuerkontakt 13 verschwindet, bricht der Stromfluss durch die Primärinduktivität 2 zusammen, so dass sich das Magnetfeld der Primarinduktivität 2 nach an sich bekannten Verhältnissen abrupt ändert und damit eine Hochspannung in der Sekundärinduktivität 3 induziert wird, die so hoch ist, dass sie geeignet ist, einen Zündfunken mittels einer an die Sekundärinduktivität 3 angeschlossenen, nicht dargestellten Zündkerze zu erzeugen.

Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen:

[0028] Es wird eine Prüfschaltung zum Prüfen einer Zündspule 1 und ein Verfahren zum Prüfen einer Zündspule 1 mit dieser Prüfschaltung angegeben. Dabei wird ein Messpunkt, der bei früher gebräuchlichen Zündspulen 1 durch einen separaten Messkontakt 10 zugänglich war, der aber bei heute marktüblichen Zündspulen 1 für eine direkte Messung weder räumlich aufgrund der gekapselten Ausführung der Zündspule 1 noch elektrisch aufgrund eines zwischengeschalteten Schaltelementes 4 zugänglich ist, dadurch zugänglich gemacht, dass das Schaltelement 4 durch eine Beaufschlagung mit einer Referenzspannung 18 permanent durchgeschaltet ist und damit zwischen dem Messpunkt und einem zugänglichen Eingangskontakt 6 der Zündspule 1 jede signifikante Potentialdifferenz verschwindet. Anstelle des damit deaktivierten Schaltelementes 4 wird der Zündspule 1 ein die Funktion des Schaltelementes 4 übernehmendes Steuerelement 12 vorgeschaltet, das unter Beaufschlagung durch ein Steuersignal 24 den Zündimpuls auslöst. Durch die Prüfschaltung wird also einerseits ein "störendes" internes Schaltelement 4 deaktiviert und andererseits die Funktionalität des deaktivierten Schaltelementes durch ein zur Prüfschaltung gehöriges Steuerelement 12 übernommen.

Bezugszeichenliste:

[0029] 

1

Zündspule

2

Primärinduktivität

3

Sekundärinduktivität

4

Schaltelement

5

erster Eingangskontakt

6

zweiter Eingangskontakt

7

erster Ausgangskontakt

8

zweiter Ausgangskontakt

9

Schaltkontakt

10

Messkontakt

11

Versorgungsspannungsabgriff

12

Steuerelement

13

Steuerkontakt

14

Versorgungsspannung

15

Masseabgriff

16

Massepotential

17

Referenzspannungsabgriff

18

Referenzspannung

19

Messanordnung

20

Spannungsteiler

21

erster Widerstand

22

zweiter Widerstand

23

Messvorrichtung

24

Steuersignal

25

Diode

Ansprüche

1. Prüfschaltung zum Prüfen einer eine Primärinduktivität (2), eine damit elektromagnetisch gekoppelten Sekundärinduktivität (3) und ein Schaltelement (4) umfassenden Zündspule (1),

- wobei die Zündspule (1) einen ersten und zweiten Eingangskontakt (5, 6) einen ersten und zweiten Ausgangskontakt (7, 8) sowie einen Schaltkontakt (9) umfasst,

- wobei die Primärinduktivität (2) und das Schaltelement (4) in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Eingangskontakt (5, 6) derart angeordnet sind, dass die Primärinduktivität (2) dem ersten Eingangskontakt (5) und das Schaltelement (4) dem zweiten Eingangskontakt (6) zugewandt ist,

- wobei die Sekundärinduktivität (3) zwischen dem ersten und zweiten Ausgangskontakt (7, 8) angeordnet ist und

- wobei der Schaltkontakt (9) zum Ansteuern des Schaltelementes (4) vorgesehen ist,

gekennzeichnet durch

- ein zwischen einem Versorgungsspannungsabgriff (11) und dem ersten Eingangskontakt (5) angeordnetes Steuerelement (12) mit einem Steuerkontakt (13),

- einen mit dem zweiten Eingangskontakt (6) verbundenen Masseabgriff (15),

- einem mit dem Schaltkontakt (9) verbundenen Referenzspannungsabgriff (17) und

- eine zwischen erstem und zweiten Eingangskontakt (5, 6) angeordnete Messanordnung (19).

2. Prüfschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (19) einen Spannungsteiler (20) mit einem ersten und zweiten Widerstand (21, 22) und eine Messvorrichtung (23) umfasst, die parallel zu einem der Widerstände (21, 22) des Spannungsteilers (20) angeordnet ist.

3. Prüfschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Spannungsteiler (20) eine Diode (25) zur Spannungsbegrenzung vorgesehen ist.

4. Prüfschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (4) und/oder das Steuerelement (12) durch einen Transistor realisiert sind.

5. Prüfschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspule (1) als Stabzündspule ausgebildet ist.

6. Prüfschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (4) in die Zündspule (1), insbesondere die Stabzündspule, integriert ist.

7. Verfahren zum Prüfen einer Zündspule (1), insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Prüfschaltung, vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, bis 6, gekennzeichnet durch mit folgende Schritte:

a) der Versorgungsspannungsabgriff (11) wird mit einer Versorgungsspannung (14) verbunden,

b) der Masseabgriff (15) wird mit Massepotential (16) verbunden,

c) der Referenzspannungsabgriff (17) wird mit einer Referenzspannung (18) verbunden und damit ein Durchschalten des Schaltelementes (4) bewirkt,

d) der Steuerkontakt (13) wird mit einem Steuersignal (24) beaufschlagt, das ein Durchschalten des Steuerelementes (12) in Abhängigkeit vom Verlauf des Steuersignals (24) bewirkt,

e) der Verlauf der Spannung über der Primärinduktivität (2) wird ermittelt und/oder überwacht.

Zeichnung