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DE102011017569A1 - Method for recognizing secondary idling of ignition coil during operation of ignition system of combustion engine of motor car, involves detecting error if parameter of cut-off voltage peak exceeds threshold value - Google Patents

Method for recognizing secondary idling of ignition coil during operation of ignition system of combustion engine of motor car, involves detecting error if parameter of cut-off voltage peak exceeds threshold value Download PDF

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Publication number
DE102011017569A1
DE102011017569A1 DE102011017569A DE102011017569A DE102011017569A1 DE 102011017569 A1 DE102011017569 A1 DE 102011017569A1 DE 102011017569 A DE102011017569 A DE 102011017569A DE 102011017569 A DE102011017569 A DE 102011017569A DE 102011017569 A1 DE102011017569 A1 DE 102011017569A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ignition
voltage peak
cut
parameter
ignition coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102011017569A
Other languages
German (de)
Inventor
Ulrich Bentel
Thomas Moessner
Uwe Daemmrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011017569A priority Critical patent/DE102011017569A1/en
Publication of DE102011017569A1 publication Critical patent/DE102011017569A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P11/00—Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/121—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current by measuring spark voltage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The method involves connecting an ignition output stage and an ignition coil to each other. A cut-off voltage peak (18) adjacent to a clamping circuit is analyzed after switching off current flow through the ignition coil. An error is detected, if a parameter of the cut-off voltage peak exceeds a threshold value. Duration of the cut-off voltage peak is measured and compared with duration of a predetermined threshold. The cutoff voltage peak is limited by the clamping circuit. Height of the cutoff voltage peak is measured as the parameter by a comparator circuit. An independent claim is also included for an arrangement for diagnosis of an ignition system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Diagnose, bspw. zum Erkennen eines sekundären Leerlaufs, beim Betreiben einer Zündanlage.The invention relates to a method and an arrangement for diagnosis, for example for detecting a secondary idling, when operating an ignition system.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Standardzündung eines Verbrennungsmotors wird eine Zündspule vor dem berechneten Zündwinkel rechtzeitig eingeschaltet und dann bei Erreichen des Zündwinkels abgeschaltet. Dabei wird beim Abschalten sekundärseitig ein HV(high voltage)-Puls erzeugt, durch den im Normalfall an der Zündkerze ein Zündfunke erzeugt wird.In the standard ignition of an internal combustion engine, an ignition coil is switched on in time before the calculated ignition angle and then switched off when reaching the ignition angle. When switching off on the secondary side, an HV (high voltage) pulse is generated, through which a spark is normally generated at the spark plug.

Falls die Verbindung zwischen Hochspannungskontakten der Zündspule und der Zündkerze im Fehlerfall derart unterbrochen ist, dass kein Zündfunke entstehen kann, oder es durch andere Bedingungen im Brennraum des Motors nicht zum Funkendurchbruch kommt, wird die bei einem vorherigen Ladevorgang insgesamt gespeicherte Ladeenergie auf die Primärseite zurückreflektiert und muss in einer sogenannten Klammerschaltung der Zündendstufe abgebaut werden. Allerdings ist eine Zündendstufe thermisch so ausgelegt, dass sie die gespeicherte Ladeenergie in der Zündspule nur wenige Male aufnehmen kann, d. h. der beschriebene Fehlerfall kann nach wenigen oder mehreren Energiepulsen, die bei sogenannten Klammerungen entstehen, zur Zerstörung der Zündendstufe führen.If the connection between the high-voltage contacts of the ignition coil and the spark plug is interrupted in the event of a fault so that no spark can occur, or there is no spark breakage due to other conditions in the combustion chamber of the engine, the total stored in a previous charging charging energy is reflected back to the primary side and must be reduced in a so-called clamp circuit of the ignition output stage. However, an ignition output stage is thermally designed so that it can absorb the stored charging energy in the ignition coil only a few times, d. H. The error case described can lead to the destruction of the ignition output after a few or more energy pulses, which occur in so-called brackets.

Die Druckschrift DE 199 83 056 T1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von Defekten in einer Anordnung, die eine Zündspule und eine Zündkerze umfasst. Bei dem Verfahren wird bei einer Prüfung für ein Paar von elektrisch kurzgeschlossenen Elektroden die Dauer des Zündspannungsbereichs in einem digitalen Wellenformsignal mit der Dauer des Zündspannungsbereichs eines Signals für eine elektrisch kurzgeschlossene Zündkerze verglichen. Falls eine Dauer des Zündspannungsbereichs des digitalen Wellenformsignals geringer als eine minimale Dauer eines Signals für eine defektfreie Anordnung ist, wird nachgewiesen, dass die geprüfte Anordnung eine elektrisch kurzgeschlossene Zündkerze aufweist.The publication DE 199 83 056 T1 describes an apparatus and method for detecting defects in an assembly comprising an ignition coil and a spark plug. In the method, in a test for a pair of electrically shorted electrodes, the duration of the firing voltage range in a digital waveform signal is compared to the duration of the firing voltage range of a signal for an electrically shorted spark plug. If a duration of the firing voltage range of the digital waveform signal is less than a minimum duration of a signal for a defect-free arrangement, it is verified that the device under test has an electrically short-circuited spark plug.

Ein Verfahren zur Überwachung einer Glühkerze eines Kraftfahrzeugs ist aus der Druckschrift DE 10 2006 005 712 A1 bekannt. Dabei wird eine Größe eines Stroms, der durch die Glühkerze fließt, zur Fehlererkennung mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen. Weiterhin sind wenigstens zwei Zeitintervalle oder wenigstens zwei Zeitpunkte vorgegeben, bei denen überprüft wird, ob die Größe unterhalb eines oberen Schwellenwerts liegt. Ein Fehler wird erkannt, wenn die Glühkerze einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung aufweist.A method for monitoring a glow plug of a motor vehicle is from the document DE 10 2006 005 712 A1 known. In this case, a magnitude of a current flowing through the glow plug is compared for fault detection with at least one threshold value. Furthermore, at least two time intervals or at least two times are predetermined in which it is checked whether the size is below an upper threshold value. An error is detected if the glow plug has a short circuit or a break.

Die Druckschrift DE 38 52 390 T2 beschreibt ein Verfahren zum Erfassen von Fehlzündungen in einem Verbrennungsmotor mit einer Erfassung eines Signals, das die Spannung in der Primärwicklung der Zündspule zeigt. Weiterhin wird ein Referenz-Spannungsimpuls, der eine normale Zündung darstellt und eine festgelegte Amplitude und eine festgelegte Dauer umfasst, erzeugt. Ein erfasstes Spannungssignal wird mit dem Referenz-Spannungsimpuls verglichen, um festzustellen, ob die Amplitude des erfassten Signals vor Ablauf der festgelegten Zeit unter die festgelegte Amplitude des Referenz-Spannungsimpulses sinkt, so dass Fehlzündungen im Motor nachgewiesen werden können.The publication DE 38 52 390 T2 describes a method for detecting misfires in an internal combustion engine with detection of a signal showing the voltage in the primary winding of the ignition coil. Furthermore, a reference voltage pulse representing a normal ignition and having a fixed amplitude and a fixed duration is generated. A detected voltage signal is compared with the reference voltage pulse to determine if the amplitude of the detected signal falls below the predetermined amplitude of the reference voltage pulse before the set time has elapsed, so that misfires in the motor can be detected.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method and an arrangement with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.

Mit der Erfindung kann eine unterbrochene Hochspannungsverbindung oder Hochspannungsleitung zwischen einer Zündspule und einer Zündkerze einer Zündanlage eines Verbrennungsmotors oder ein wegen zu geringem Hochspannungsangebot an der Zündkerze ausbleibender Zündfunke erkannt werden. Üblicherweise wird durch entsprechende Ansteuerung der Zündspule ein im Primärkreis erzeugter Stromfluss unterbrochen und durch ein in der Zündspule zusammenbrechendes Magnetfeld durch Selbstinduktion im Sekundärkreis ein Hochspannungspuls erzeugt, der über die Hochspannungsverbindung zu der Zündkerze übertragen wird, so dass an der Zündkerze ein Zündfunke entsteht.With the invention, an interrupted high-voltage connection or high-voltage line between an ignition coil and a spark plug of an ignition system of an internal combustion engine or due to insufficient high voltage supply to the spark plug missing spark can be detected. Typically, by appropriate control of the ignition coil, a current flow generated in the primary circuit is interrupted and generated by collapsing in the ignition magnetic field by self-induction in the secondary circuit, a high voltage pulse, which is transmitted via the high voltage connection to the spark plug, so that a spark occurs at the spark plug.

In bekannten Zündsystemen ist u. a. vorgesehen, einen Fehler, der auf der Unterbrechung der Hochspannungsverbindung zwischen der Zündspule und einer Zündkerze beruht, oder einen wegen zu geringem Hochspannungsangebot ausbleibenden Zündfunken durch seine Auswirkungen, bspw. einen Zündaussetzer, über die Laufunruhe des Motors zu detektieren. Allerdings kann eine Erkennung eines derartigen Fehlers abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors ungenau sein, so dass u. U. ein einzelner Zündaussetzer oder wenige derartige Zündaussetzer nicht ausreichen, den Fehler sicher zu detektieren. Falls der Fehler nicht sicher erkannt wird, kann eine Zündendstufe geschädigt und/oder eine Ansteuerung der Zündendstufe zum Schutz derselben unnötigerweise ausgesetzt werden.In known ignition systems is u. a. provided an error that is based on the interruption of the high voltage connection between the ignition coil and a spark plug, or due to lack of high voltage supply sparks missing by its effects, for example. A misfire, to detect the rough running of the engine. However, a detection of such an error depending on the operating condition of the internal combustion engine may be inaccurate, so that u. U. a single misfire or a few such misfires are not sufficient to reliably detect the error. If the fault is not reliably detected, an ignition output stage may be damaged and / or a triggering of the ignition output stage may be unnecessarily suspended to protect it.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist eine Diagnose der Zündanlage und die Erkennung eines solchen Fehlers nach einem Puls, in der Regel nach einem Klammerimpuls der Zündendstufe immer möglich, so dass eine Ansteuerung der Zündendstufe beim Vorliegen eines solchen Fehlers nach einem Zündzyklus ausgeblendet werden kann bzw. nur dann unterdrückt wird, wenn wirklich ein Fehler vorliegt. Durch Unterdrückung der Ansteuerung kann eine Beschädigung oder Zerstörung der Zündendstufe vermieden werden. With the described method, a diagnosis of the ignition system and the detection of such an error after a pulse, usually after a parenthesis pulse of the ignition is always possible, so that a control of the ignition output can be hidden in the presence of such an error after an ignition cycle or only then suppressed, if there really is a mistake. By suppressing the drive damage or destruction of the ignition output can be avoided.

In Ausgestaltung umfasst das Verfahren zur Diagnose der Zündanlage eine Maßnahme zur Messung einer sogenannten Klammerdauer, die in einem Steuergerät, mit dem das Verfahren durchgeführt werden kann, zur Anwendung kommen kann. Hierzu kann das Steuergerät eine Komparatorschaltung und/oder einen Timer aufweisen.In an embodiment, the method for diagnosing the ignition system comprises a measure for measuring a so-called clamp duration, which can be used in a control unit with which the method can be carried out. For this purpose, the controller may have a comparator circuit and / or a timer.

Die Komparatorschaltung kann je nach Auslegung des Steuergeräts als Hardware- und/oder Softwaremodul ausgebildet sein. Bei dem Verfahren ist kein spezifischer Zeitbereich des Messsignals zur Fehlererkennung zu definieren. Es ist vorgesehen als mindestens einen Parameter die Dauer einer Abschaltspannungsspitze während einer Klammerphase an einer Klammerschaltung einer Zündendstufe zu messen und daraus eine Diagnoseinformation zu ermitteln. Dabei erfolgt eine Detektion der Klammerphase durch Messung der maximalen Spannung an der Klammerschaltung beim Abschalten des Stromflusses in der Primärwicklung der Zündspule.Depending on the design of the control device, the comparator circuit can be designed as a hardware and / or software module. In the method, no specific time range of the measurement signal for error detection is to be defined. It is provided as at least one parameter to measure the duration of a cut-off voltage peak during a clamping phase on a clamp circuit of an ignition output stage and to determine therefrom a diagnostic information. In this case, the clamping phase is detected by measuring the maximum voltage at the clamping circuit when switching off the current flow in the primary winding of the ignition coil.

Zur Signalkonditionierung wird die Komparatorschaltung auf einen Spannungspegel, durch den eine aktive Klammerphase angezeigt werden kann, eingestellt. Damit wird ein digitales Messsignal erzeugt, dessen Länge proportional zur Dauer der aktiven Klammerphase ist. Hierzu wird die Klammerspannung Ukl detektiert, wobei berücksichtigt wird, dass die zurückschwingende Energie Ev, die auch als Verlustenergie bezeichnet werden kann, proportional zu einer Dauer delta t der an der Zündendstufe anstehenden Abschaltspannung während der Klammerphase ist. Falls die Dauer delta t der Abschaltspannung während der Klammerphase grösser als ein vorgegebener parametrierbarer Schwellwert ist, erfolgt eine Sicherheitsabschaltung der Zündendstufe. Weiterhin kann nach einer vorgegebenen parametrierbaren Zeit nach einer Zündung das Messsignal abgetastet werden. Falls das Messsignal noch logisch ”1” ist, erfolgt die Sicherheitsabschaltung.For signal conditioning, the comparator circuit is set to a voltage level through which an active clamp phase can be displayed. This generates a digital measurement signal whose length is proportional to the duration of the active clamp phase. For this purpose, the clamping voltage U kl is detected, taking into account that the returning energy E v , which can also be referred to as energy loss proportional to a duration delta t is the pending at the ignition output voltage during the clamping phase. If the duration delta t of the cut-off voltage during the clamping phase is greater than a predefined parameterizable threshold value, a safety shutdown of the ignition output stage takes place. Furthermore, after a predetermined parameterizable time after ignition, the measurement signal can be sampled. If the measuring signal is still logically "1", the safety shutdown takes place.

Neben der Detektion einer Unterbrechung der Hochspannungsverbindung zwischen der Zündspule und der Zündkerze oder eines ausbleibenden Funkens mangels ausreichend hoher Spannung an der Zündkerze, wobei die Klammerphase bzw. die sogenannte Klammerzeit der Klammerschaltung der Zündendstufe ermittelt wird, kann in Ausgestaltung auch die sogenannte Funkenbrenndauer ermittelt werden.In addition to the detection of an interruption of the high-voltage connection between the ignition coil and the spark plug or a lack of spark due to insufficient high voltage to the spark plug, wherein the clamping phase or the so-called stapling time of the parent circuit of the ignition is determined, the so-called spark burning time can be determined in an embodiment.

Bei dem Verfahren zur Diagnose der Zündanlage wird der zeitliche Verlauf der an der Klammerschaltung der Zündendstufe anliegenden Spannung untersucht. Der Verlauf der Spannung an der Zündendstufe während einer normalen Zündung weist die Abschaltspannungsspitze auf, die aus der Streuinduktivität induziert wird, und deren Breite oder Dauer ein Maß für die Energie ist, die in der Klammerschaltung abgebaut werden muss. Wenn im Fall einer Unterbrechung oder eines ausbleibenden Funkens die gesamte in der Zündspule gespeicherte Energie in der Klammerschaltung abgebaut werden muss, ist die Dauer bzw. Breite der Abschaltspannungsspitze fünf- bis zehnmal größer als im Normalfall. Somit kann eine Unterbrechung oder ein ausgebliebener Zündfunke durch die Messung der Dauer bzw. der Breite der Abschaltspannungsspitze detektiert werden. Die Messung kann mit einer Komparatorschaltung mit geeignet hoher Schwelle und mit einem Timer, d. h. einem Zeitmesser und/oder Zeitgeber, durchgeführt werden.In the method for diagnosing the ignition system, the time profile of the voltage applied to the clamping circuit of the ignition output stage is examined. The course of the voltage at the ignition output stage during a normal ignition has the switch-off voltage peak, which is induced from the leakage inductance, and whose width or duration is a measure of the energy that has to be dissipated in the clamping circuit. If, in the event of an interruption or failure of the spark, all the energy stored in the ignition coil in the clamp circuit has to be dissipated, the duration or width of the cut-off voltage peak is five to ten times greater than normal. Thus, an interruption or a missed spark can be detected by measuring the duration or width of the cut-off voltage spike. The measurement can be performed with a comparator circuit with a suitably high threshold and with a timer, i. H. a timer and / or timer.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen wenigstens einer Komponente der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.The arrangement according to the invention is designed to carry out all the steps of the presented method. In this case, individual steps of this method can also be carried out by individual components of the arrangement. Furthermore, functions of the arrangement or functions of individual components of the arrangement can be implemented as steps of the method. In addition, it is possible for steps of the method to be realized as functions of at least one component of the arrangement or of the entire arrangement.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Spannung an der Zündendstufe bei Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows a diagram of the time course of the voltage at the ignition output when carrying out a first embodiment of the method according to the invention.

2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a schematic representation of an embodiment of the invention Arrangement for carrying out the method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.The figures are described in a coherent and comprehensive manner, like reference numerals designate like components.

Das Diagramm aus 1 umfasst eine Abszisse 2 für die Zeit und eine Ordinate 4, entlang der ein Wert einer Spannung, die an einer Klammerschaltung einer Zündendstufe einer Zündanlage eines Verbrennungsmotors anliegt, aufgetragen ist.The diagram 1 includes an abscissa 2 for the time and an ordinate 4 along which a value of a voltage applied to a clamp circuit of an ignition stage of an ignition system of an internal combustion engine is plotted.

Die Erkennung einer Unterbrechung einer Hochspannungsverbindung zwischen einer Zündkerze und der Zündspule oder eines ausbleibenden Zündfunkens beruht auf einer Untersuchung der Klammerphase oder Klammerzeit an der Klammerschaltung der Zündendstufe. Hierzu wird der zeitliche Verlauf der Kollektor- bzw. Drainspannung der Klammerschaltung der Zündendstufe, der im Diagramm aus 1 anhand der Kurve 6 dargestellt ist, verwendet. Die durch die Kurve 6 repräsentierte Spannung weist zu Beginn den Wert einer Batteriespannung 8 auf und ist im weiteren Verlauf durch einen ersten Zeitpunkt t1 10, einen zweiten Zeitpunkt t2 12, einen dritten Zeitpunkt t3 14 und einen vierten Zeitpunkt t4 16 charakterisiert.The detection of an interruption of a high-voltage connection between a spark plug and the ignition coil or a missing spark is based on an investigation of the staple phase or stapling time at the clamp circuit of the ignition output stage. For this purpose, the time course of the collector or drain voltage of the clamp circuit of the ignition output, the diagram in 1 based on the curve 6 is shown used. The through the bend 6 represented voltage has the value of a battery voltage at the beginning 8th in the further course through a first time t 1 10 , a second time t 2 12 , a third time t 3 14 and a fourth time t 4 16 characterized.

Es ist vorgesehen, dass in einem ersten Zeitabschnitt, der durch den ersten und zweiten Zeitpunkt t1 10, t2 12 begrenzt ist, die Zündspule geladen wird, daraus ergibt sich, dass die Zündendstufe durchgeschaltet wird.It is provided that in a first period of time, the first and second time t 1 10 , t 2 12 is limited, the ignition coil is charged, it follows that the ignition output is turned on.

Am Ende des ersten Zeitabschnitts wird die Zündspule zum zweiten Zeitpunkt t2 12, der auch als Zündzeitpunkt bezeichnet werden kann, abgeschaltet. Im Normalfall entsteht dabei während eines zweiten Zeitabschnitts zwischen dem zweiten und dritten Zeitpunkt t2 12, t3 14 eine Abschaltspannungsspitze 18 eines Hochspannungspulses, die durch Abschalten eines Stromflusses in der Zündspule durch Induktion der Streuinduktivität hervorgerufen wird und die mit der Klammerschaltung auf z. B. 400 V begrenzt wird. Ab dem dritten Zeitpunkt t3 14 sinkt die Spannung bei einem ordnungsgemäßen Zündfunken auf die zur Primärseite transformierte Funkenbrennspannung ab und geht zu einem fünften Zeitpunkt t5 20 nach der Funkenbrenndauer wieder auf Batteriespannungsniveau zurück. Bei einer Unterbrechung der Hochspannungsverbindung von der Zündspule zur Zündkerze oder einem ausbleibenden Zündfunken verlängert sich die Abschaltspannungsspitze 18 jedoch bis zum vierten Zeitpunkt t4 16. Nach dem vierten Zeitpunkt t4 16 liegt an der Klammerschaltung wieder die Batteriespannung an. Die Breite und somit Dauer der Abschaltspannungsspitze 18 ist bei einem ordnungsgemäßen Zündfunken durch den zweiten Zeitpunkt t2 12 und den dritten Zeitpunkt t3 14 charakterisiert. Bei Vorliegen eines Fehlers ist die Dauer der Abschaltspannungsspitze 18 jedoch durch den zweiten Zeitpunkt t2 12 und den vierten Zeitpunkt t4 16 charakterisiert und somit wesentlich länger als im fehlerfreien Fall. Demnach ist die Dauer der Abschaltspannungsspitze 18 ein direktes Maß für die Verlustenergie der Zündendstufe und somit für die von der Zündspule zurückschwingende Energie, die in der Klammerschaltung abgebaut wird. Im Rahmen des Verfahrens wird die Dauer des zweiten Zeitabschnitts und somit der Abschaltspannungsspitze 18 während der Klammerphase mit einem Schwellwert verglichen.At the end of the first period, the ignition coil at the second time t 2 12 , which can also be referred to as ignition, turned off. In the normal case arises during a second time period between the second and third time t 2 12 , t 3 14 a shutdown voltage spike 18 a high voltage pulse, which is caused by switching off a current flow in the ignition coil by induction of the leakage inductance and with the clamp circuit on z. B. 400 V is limited. From the third time t 3 14 With a proper spark, the voltage drops to the spark-ignition voltage transformed to the primary side and goes to a fifth time t 5 20 after the spark-burning time back to battery voltage level. If the high voltage connection between the ignition coil and the spark plug is interrupted or if there is no ignition spark, the cutoff voltage peak is extended 18 however, until the fourth time t 4 16 , After the fourth time t 4 16 the battery voltage is applied to the clamp circuit again. The width and thus duration of the cut-off voltage spike 18 is at a proper spark by the second time t 2 12 and the third time t 3 14 characterized. If there is a fault, the duration of the cut-off voltage spike is 18 however, by the second time t 2 12 and the fourth time t 4 16 characterized and thus much longer than in error-free case. Accordingly, the duration of the cut-off voltage peak 18 a direct measure of the energy dissipation of the ignition output stage and thus for the energy swinging back from the ignition coil, which is dissipated in the clamping circuit. As part of the process, the duration of the second period and thus the switch-off voltage peak 18 during the bracket phase compared to a threshold.

Falls bei einer Unterbrechung der Hochspannungsverbindung oder eines ausbleibenden Zündfunkens die gesamte in der Zündspule gespeicherte Energie in die Klammerschaltung übertragen wird, ist die Dauer und somit die Länge oder Breite der Abschaltspannungsspitze um einen Faktor 5 bis 10 größer als im Normalfall. Durch die Messung der Dauer der als Puls ausgebildeten Abschaltspannungsspitze 18 während der Klammerphase kann ein ggf. vorhandener Fehler detektiert werden.If, in the event of an interruption of the high voltage connection or a missing spark, all the energy stored in the ignition coil is transferred to the clamp circuit, the duration and thus the length or width of the cutoff voltage peak is greater by a factor of 5 to 10 than normal. By measuring the duration of the trained as a pulse Abschaltspannungsspitze 18 During the clamping phase, any existing error can be detected.

Weiterhin ist vorgesehen, dass an einem Ausgang einer Komparatorschaltung mit geeignet hoher Schwelle, die z. B. der Hälfte der Klammerspannung entsprechen kann, aus der pulsförmigen Abschaltspannungsspitze 18 ein Messsignal generiert wird, dessen Dauer mit einem Timer gemessen werden kann.It is further provided that at an output of a comparator circuit with a suitably high threshold, the z. B. may correspond to half of the clamping voltage, from the pulse-shaped Abschaltspannungsspitze 18 a measurement signal is generated, the duration of which can be measured with a timer.

Die meisten Mikrocontroller (μC) umfassen Zeitmesser, die auch als Timer bezeichnet werden und mit denen Längen von Pulsen gemessen werden können. Das Messsignal am Ausgang der Komparatorschaltung, das die zu untersuchende Abschaltspannungsspitze 18 in Form eines digitalen Pulses umfasst, kann z. B. direkt auf einen Eingang eines derartigen Zeitmessers geführt werden. Dabei wirkt das Messsignal als Torsignal. Weiterhin ist das Messsignal logisch ”1”, falls der Zeitmesser läuft, und logisch ”0”, wenn der Zeitmesser gestoppt ist. Wenn der Zeitmesser vor jeder pulsförmigen Abschaltspannungsspitze 18 nach Abschalten eines Stromflusses und somit durch Selbstinduktion der Zündspule zur Durchführung einer Zündung auf logisch ”0” gesetzt wird, kann über den Stand des Zeitmessers am Ende des Torimpulses die zu messende Zeitspanne und somit die Dauer der Abschaltspannungsspitze 18 ermittelt werden.Most microcontrollers (μC) include timers, also referred to as timers, which can be used to measure lengths of pulses. The measurement signal at the output of the comparator circuit, which is the Abschaltspannungsspitze to be examined 18 in the form of a digital pulse, z. B. are performed directly on an input of such a timer. The measuring signal acts as a gate signal. Furthermore, the measurement signal is logic "1" if the timer is running and logic "0" if the timer is stopped. If the timer is in front of each pulse-shaped cut-off voltage spike 18 After switching off a current flow and thus by self-induction of the ignition coil to carry out an ignition is set to logic "0", can be on the state of the timer at the end of the gate pulse, the time to be measured and thus the duration of the Abschaltspannungsspitze 18 be determined.

Wenn die ermittelte Dauer der Abschaltspannungsspitze 18 größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, kann die weitere Ansteuerung zum Schutz der Zündendstufe unterdrückt werden. Hierbei kann der Schwellwert abhängig vom Betriebspunkt und -modus des Verbrennungsmotors festgelegt werden. If the determined duration of the cut-off voltage peak 18 is greater than a predetermined threshold, the further control to protect the ignition output can be suppressed. In this case, the threshold value can be determined depending on the operating point and mode of the internal combustion engine.

Die Zündendstufe muss nach einem detektierten Fehler nicht unbedingt dauerhaft abgeschaltet bleiben. Demnach kann die Ansteuerung nach einer Wartezeit, z. B. abhängig von einem Temperaturmodell der Zündendstufe, kurzzeitig wieder freigegeben werden, um zu überprüfen, ob der Fehler geheilt ist, was je nach Verfügbarkeit der Zündanlage bestimmt werden kann. Wenn dann kein Fehler mehr erkannt wird, kann die Ansteuerung der Zündendstufe wieder dauerhaft freigegeben werden.The ignition output stage does not necessarily have to remain switched off permanently after a detected fault. Accordingly, the control after a waiting time, for. B. depending on a temperature model of the ignition, briefly be released again to check whether the error is cured, which can be determined depending on the availability of the ignition system. If then no error is detected, the control of the ignition output can be released again permanently.

2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 30 zur Diagnose einer Zündanlage, die hier ein Steuergerät 32 mit einer Zündendstufe 36 und einer Klammerschaltung 42 umfasst, sowie Komponenten der Zündanlage eines Verbrennungsmotors, die eine Zündspule 38, die eine Induktivität aufweist, und eine Zündkerze 40 umfasst. Die Klammerschaltung 42 ist mit der Zündendstufe 36 verbunden und diese wiederum mit der Zündspule 38. Außerdem ist die Zündspule 38 über eine Hochspannungsverbindung 44 mit der Zündkerze 40 verbunden. Zum Erzeugen eines Zündfunken 46 wird in der Primärwicklung der Zündspule 38 gespeicherte Energie durch Entladung in der Sekundärwicklung der Zündspule 38 über die Hochspannungsverbindung 44 zu der Zündkerze 40 übertragen. 2 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement according to the invention 30 to diagnose an ignition system, which here is a control unit 32 with a detonator 36 and a clamp circuit 42 includes, as well as components of the ignition system of an internal combustion engine, which is an ignition coil 38 having an inductance and a spark plug 40 includes. The clamp circuit 42 is with the ignition output stage 36 connected and this in turn with the ignition coil 38 , In addition, the ignition coil 38 via a high voltage connection 44 with the spark plug 40 connected. For generating a spark 46 is in the primary winding of the ignition coil 38 stored energy by discharging in the secondary winding of the ignition coil 38 over the high voltage connection 44 to the spark plug 40 transfer.

Das Steuergerät 32 umfasst die Zündendstufe 36, die Klammerschaltung 42, eine Komparatorschaltung 48 sowie einen Zeitmesser 50 (Timer) zur Auswertung eines Messsignals, das die Zeitdauer einer Spannung, die an der Klammerschaltung 42 anliegt, darstellt.The control unit 32 includes the ignition output stage 36 , the clip circuit 42 , a comparator circuit 48 as well as a timer 50 (Timer) for evaluating a measurement signal representing the duration of a voltage applied to the clamp circuit 42 is present.

Bei Durchführung des Verfahrens wird von dem Steuergerät 32 bei einer Zündung der Zündkerze 40 eine an der Klammerschaltung 42 anliegende Abschaltspannungsspitze untersucht. Dabei wird durch das Steuergerät 32 ein Fehler nachgewiesen, wenn mindestens ein Parameter der Abschaltspannungsspitze einen Schwellwert überschreitet.When performing the procedure is by the controller 32 at an ignition of the spark plug 40 one at the clamp circuit 42 applied Abschaltpannungsspitze examined. It is by the control unit 32 detected an error if at least one parameter of the cut-off voltage spike exceeds a threshold value.

Dabei wird mit dem Zeitmesser 50 als der mindestens eine Parameter eine Dauer der Abschaltspannungsspitze gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellwert für die Dauer verglichen. Alternativ oder ergänzend wird mit der Komparatorschaltung 48 als der mindestens eine Parameter eine Höhe und somit eine maximale Spannung der Abschaltspannungsspitze gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellwert für die Höhe verglichen.It is with the timer 50 as the at least one parameter measured a duration of the cut-off voltage peak and compared with a predetermined threshold for the duration. Alternatively or additionally, with the comparator circuit 48 as the at least one parameter measured a height and thus a maximum voltage of the cut-off voltage peak and compared with a predetermined threshold for the height.

Dies kann in Ausgestaltung bedeuten, dass als Messsignal ein digitales Ausgangssignal der Komparatorschaltung 48, das die Dauer der Abschaltspannungsspitze umfasst, nach einer vorgegebenen parametrierbaren Zeit nach dem Abschaltzeitpunkt der Zündspule 38 von einem Mikrocontroller des Steuergeräts 32 eingelesen wird, wobei eine durchzuführende Abtastung der Abschaltspannungsspitze durch die Komparatorschaltung 48 vorgenommen wird.This may mean in an embodiment that a digital output signal of the comparator circuit is used as the measurement signal 48 , which comprises the duration of the switch-off voltage peak, after a predetermined parameterizable time after the ignition coil is switched off 38 from a microcontroller of the controller 32 is read, wherein a scan to be performed by the shutdown voltage peak by the comparator circuit 48 is made.

Zum Erkennen der Abschaltspannungsspitze während der Klammerphase wird eine Schwelle der Komparatorschaltung 48 auf einen Spannungspegel, durch den eine aktive Klammerphase angezeigt wird, eingestellt. Die maximale Spannung der Abschaltspannungsspitze wird von der Klammerschaltung 42 begrenzt. Die Dauer der Abschaltspannungsspitze wird mit dem Messsignal am Ausgang der Komparatorschaltung 48 abgebildet.To detect the shutdown voltage spike during the clamping phase becomes a threshold of the comparator circuit 48 is set to a voltage level indicating an active clamp phase. The maximum voltage of the cut-off voltage spike is provided by the clamp circuit 42 limited. The duration of the shutdown voltage spike is measured with the measuring signal at the output of the comparator circuit 48 displayed.

Des Weiteren kann die die Abschaltspannungsspitze durch die Klammerschaltung 42 auf einen vorgegebenen Wert begrenzt und gleichzeitig die Dauer der Abschaltspannungsspitze detektiert werden, indem der durch durch die Klammerschaltung 42 fließende Strom gemessen wird.Furthermore, the cut-off voltage peak can be detected by the clamp circuit 42 limited to a predetermined value and at the same time the duration of the Abschaltspannungsspitze be detected by the by the clamping circuit 42 flowing current is measured.

Üblicherweise wird die Abschaltspannungsspitze beim Abschalten eines durch die Zündspule 38 fließenden Stromflusses durch Selbstinduktion erzeugt und durch das Steuergerät 32, üblicherweise durch die Komparatorschaltung 48 des Steuergeräts 32, erkannt und erfasst sowie zum Nachweis eines ggf. vorhandenen Fehlers unter Berücksichtigung des mindestens einen Parameters untersucht.Usually, the shutdown voltage spike when switching off a through the ignition coil 38 flowing current flow generated by self-induction and by the controller 32 usually by the comparator circuit 48 of the control unit 32 , detected and recorded and examined for the detection of a possibly existing error taking into account the at least one parameter.

Falls durch das Steuergerät 32 ein Fehler nachgewiesen wird, wird eine weitere Ansteuerung der Zündendstufe 36 zumindest während einer Wartezeit unterdrückt. Nach Ablauf der Wartezeit kann der Stromfluss durch die Zündspule 38 durch erneute Ansteuerung der Zündendstufe 36 wieder geschaltet werden, so dass die Abschaltspannungsspitze durch Selbstinduktion erzeugt wird. Die erzeugte Abschaltspannungsspitze wird im Rahmen des Verfahrens durch Untersuchen eines Verlaufs der Abschaltspannungsspitze überwacht. Dabei ist die Abschaltspannungsspitze und/oder deren Verlauf durch mindestens einen Parameter bestimmt, bspw. durch die Dauer der Abschaltspannungsspitze, durch ein digitales Ausgangssignal, das von der Komparatorschaltung 48 bereitgestellt wird, oder durch die Höhe der Abschaltspannungsspitze. Mindestens einer dieser Parameter, d. h. ein, zwei oder drei Parameter wird bzw. werden während des Verfahrens untersucht und jeweils mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Ein Fehler in der Zündanlage wird diagnostiziert, wenn mindestens ein Parameter, d. h. ein, zwei oder drei Parameter den jeweils zugeordneten Schwellwert überschreitet bzw. überschreiten.If through the control unit 32 a fault is detected, a further control of the ignition output stage 36 suppressed at least during a waiting period. After expiration of the waiting time, the current flow through the ignition coil 38 by renewed activation of the ignition output stage 36 be switched back so that the turn-off voltage peak is generated by self-induction. The generated shutdown voltage spike is monitored in the process by examining a history of the shutdown voltage spike. In this case, the switch-off voltage peak and / or its course is determined by at least one parameter, for example by the duration of the switch-off voltage peak, by a digital output signal from the comparator circuit 48 is provided or by the height of the cut-off voltage spike. At least one of these parameters, ie one, two or three parameters is or are examined during the method and compared in each case with a predetermined threshold value. An error in the ignition system is diagnosed if at least one parameter, ie one, two or three parameters exceed or exceed the respectively assigned threshold value.

Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Anordnung 30 eine Diagnose der Zündanlage, die zumindest die Zündkerze 40 und die Zündspule 38 umfasst, durchgeführt werden. Die Zündendstufe 36 und die Klammerschaltung 42, die hier als Komponenten des Steuergeräts 32 vorgesehen sind, werden auch zum Betreiben der Zündanlage verwendet und können je nach Definition auch als Komponenten der Zündanlage bezeichnet werden. Bei einem Betrieb der Zündanlage kann es zu einem sekundären Leerlauf kommen, der bei der im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Diagnose erkannt werden kann.Overall, with the inventive method and the inventive arrangement 30 a diagnosis of the ignition system, which is at least the spark plug 40 and the ignition coil 38 includes. The ignition output stage 36 and the clamp circuit 42 that are here as components of the controller 32 are provided are also used to operate the ignition system and can be referred to as components of the ignition system depending on the definition. In an operation of the ignition system may lead to a secondary idle, which can be detected in the provided in the invention diagnosis.

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Claims (10)

Verfahren zur Diagnose einer Zündanlage, die eine Zündendstufe (36) mit einer Klammerschaltung (42), eine Zündspule (38) und eine Zündkerze (40) aufweist, wobei die Zündendstufe (36) und die Zündspule (38) miteinander verbunden sind, wobei nach einem Abschalten eines Stromflusses durch die Zündspule (38) eine an der Klammerschaltung (42) anliegende Abschaltspannungsspitze (18) untersucht wird, wobei ein Fehler nachgewiesen wird, wenn mindestens ein Parameter der Abschaltspannungsspitze (18) einen Schwellwert überschreitet.Method for diagnosing an ignition system which has an ignition output stage ( 36 ) with a clamp circuit ( 42 ), an ignition coil ( 38 ) and a spark plug ( 40 ), wherein the ignition output stage ( 36 ) and the ignition coil ( 38 ) are connected to each other, wherein after switching off a current flow through the ignition coil ( 38 ) one at the clamp circuit ( 42 ) applied shutdown voltage peak ( 18 ), whereby an error is detected if at least one parameter of the cut-off voltage peak ( 18 ) exceeds a threshold. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als der mindestens eine Parameter eine Dauer der Abschaltspannungsspitze (18) gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellwert für die Dauer verglichen wird.The method of claim 1, wherein as the at least one parameter, a duration of the cut-off voltage peak ( 18 ) is measured and compared with a predetermined threshold for the duration. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als der mindestens eine Parameter das digitale Ausgangssignal einer Komparatorschaltung (48) nach einer vorgegebenen parametrierbaren Zeit nach dem Abschaltzeitpunkt der Zündspule (38) eingelesen wird.Method according to Claim 1, in which the at least one parameter is the digital output signal of a comparator circuit ( 48 ) after a predetermined parameterizable time after the switch-off time of the ignition coil ( 38 ) is read. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als der mindestens eine Parameter eine Höhe der Abschaltspannungsspitze (18) gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellwert für die Höhe verglichen wird.The method of claim 1, wherein as the at least one parameter, a magnitude of the cut-off voltage peak ( 18 ) is measured and compared with a predetermined threshold for the height. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Abschaltspannungsspitze (18) durch die Klammerschaltung (42) begrenzt und gleichzeitig die Dauer der Abschaltspannungsspitze (18) detektiert wird.Method according to Claim 2, in which the cut-off voltage peak ( 18 ) by the clamping circuit ( 42 ) and at the same time the duration of the cut-off voltage peak ( 18 ) is detected. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem nach einem Nachweis des Fehlers eine Ansteuerung der Zündendstufe (36) während einer Wartezeit unterdrückt wird.Method according to one of the preceding claims, in which, after detection of the fault, activation of the ignition output stage ( 36 ) is suppressed during a waiting period. Anordnung zur Diagnose einer Zündanlage, die eine Zündspule (38) und eine Zündkerze (40) umfasst, wobei die Anordnung (30) ein Steuergerät (32) mit einer Zündendstufe (36) und einer Klammerschaltung (42) umfasst, wobei die Zündendstufe (36) und die Klammerschaltung (42) mit der Zündspule (38) verbunden sind, wobei das Steuergerät (32) eine Komparatorschaltung (48) aufweist, die nach einem Abschalten eines Stromflusses durch die Zündspule (38) eine an der Klammerschaltung (42) anliegende Abschaltspannungsspitze (18) untersucht und einen Fehler nachweist, wenn mindestens ein Parameter der Abschaltspannungsspitze (18) einen Schwellwert überschreitet.Arrangement for the diagnosis of an ignition system comprising an ignition coil ( 38 ) and a spark plug ( 40 ), the arrangement ( 30 ) a control device ( 32 ) with an ignition output stage ( 36 ) and a clamping circuit ( 42 ), wherein the ignition output stage ( 36 ) and the clamping circuit ( 42 ) with the ignition coil ( 38 ), the control unit ( 32 ) a comparator circuit ( 48 ), which after switching off a current flow through the ignition coil ( 38 ) one at the clamp circuit ( 42 ) applied shutdown voltage peak ( 18 ) and detects an error if at least one parameter of the cut-off voltage peak ( 18 ) exceeds a threshold. Anordnung nach Anspruch 7, bei der das Steuergerät (32) einen Zeitmesser (50) aufweist, wobei der Zeitmesser (50) als den mindestens einen Parameter eine Dauer der Abschaltspannungsspitze (18) misst.Arrangement according to Claim 7, in which the control device ( 32 ) a timer ( 50 ), wherein the timer ( 50 ) as the at least one parameter a duration of the cut-off voltage peak ( 18 ) measures. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Komparatorschaltung (48) als den mindestens einen Parameter eine Höhe der Abschaltspannungsspitze (18) misst.Arrangement according to Claim 7, in which the comparator circuit ( 48 ) as the at least one parameter a level of the cut-off voltage peak ( 18 ) measures. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die einen Mikrocontroller aufweist, der das digitale Ausgangssignal der Komparatorschaltung (48) nach einer vorgegebenen, parametrierbaren Zeit einliest.Arrangement according to one of the preceding claims, comprising a microcontroller which receives the digital output signal of the comparator circuit ( 48 ) after a given, parameterizable time reads.
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