Das völlig bescheuerte Bordcomputer-Projekt-Teil 8: Das ominöse Einspritzsignal und seine Vermessung

Es ist Zeit, sich dem letzten zu messenden Signal zuzuwenden. Das gestaltet sich als besonders aufwändig, da man das Einspritzsignal natürlich nur bei laufendem Motor anliegen hat und die ganze Messelektronik dafür mit ins Auto muss.

Ich zapfe das Signal, welches eigentlich vom Motorsteuergerät Richtung Einspritzdüse geht, am Steuergerätestecker ab und verlege ein Messkabel zum Fahrersitz. Das Oszi wird angeschlossen und der Motor gestartet. Da haben wir es ja:

Einspritzsignal

Oje! Was ist das denn? Ein einzelner Einspritzvorgang besteht offenbar aus dem Zuschalten des Ventils (das wird Masse-geschaltet, deshalb muss auf einen Wechsel der Spannung von 14V auf 0 V geachtet werden), einer Weile „vollen“ Strom durch das Ventil und dann beginnt ein sonderbares, schnelles Wechseln von Strom-kein Strom, bis der Vorgang beendet ist und das Ventil wieder ausgeschaltet wird. Zudem kommen die induktiv bedingten Überspannungen beim Abschalten hinzu, die ohne eine zusätzliche Schutzschaltung meine Elektronik zerstören kann. Die „zappelige“ zweite Hälfte meines Signals stellt einen sogenannten Haltestrom für das Einspritzventil bereit. Das Steuergerät schaltet schnell an und aus, der Strom durch die Spule des elektromagnetischen Ventils fließt in der kurzen Zeit allerdings weiter, wird nur deutlich kleiner sein, als bei „Dauer-Ein“. Das verringert die Wärmeentwicklung in der Ventilspule beträchtlich, was die Lebensdauer des Bauteils sehr erhöht. Da das Ventil in dem Moment des Haltestroms schon mechanisch offen ist, wird auch eine viel geringere magnetische Kraft benötigt um diesen Zustand beizubehalten. Ähnlich wird auch bei großen Schützen und Relais verfahren um die Spulen nicht zu grillen.

Für den Bordcomputer wird die Sache damit jedoch komplizierter. Wir können kein einfaches AN-AUS-Signal auswerten, wir müssen wie folgt vorgehen:

  1. Warte bis Low am Einspritzsignal anliegt, setze einen Timer auf Null.
  2. Beobachte das Signal, wenn wieder High anliegt WARTE kurz, ob sich noch einmal etwas ändert, ändert sich nichts, ziehe die Wartezeit vom Timer ab, wir haben unsere Einspritzzeit.
  3. Ändert sich das Signal doch noch einmal auf Low, weiter bei 2.

Nun muss nur noch eine Messschaltung das zwischen 0V und 14V liegende Signal auf für den Microcontroller verträgliche 3,3V herabsetzen, sowie die extremen Spannungsspitzen bis weit über 20V abfangen. Anderenfalls stirbt der Selbstbau-BC schon beim Anlassen des Motors.

Teiler_anti_peak

Die Messschaltung lässt sich nach einigem Testen auf 3 Bauelemente reduzieren, einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen, die die Eingangsspannung bis ca. 15V auf ungefähr 3V herunterteilt, sowie eine Schottky-Klemmdiode die alle Spannungen über 3,5V in Richtung 3,3V-Spannungsregler ableitet. Man hätte noch eine weitere Klemmdiode gegen Masse hinzufügen können, damit beugt man negativen Spannungen am Eingang vor, davon habe ich aber während den Tests nichts gesehen. Das Einspritzsignal wandert durch ein edles Coaxialkabel zum Bordcomputer. Das verringert die Störeinkopplung in das Signal stark, damit das Steuergerät nicht durcheinander kommt oder gar geschädigt wird und der BC kein verrauschtes Signal bekommt.

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blackengineer

blackengineerHier soll ich nun also Halbwahrheiten über mich verkünden: Es gab einmal den schönen Spruch "Wir sind die geworden, vor denen uns unsere Eltern immer gewarnt haben". Das trifft die Sache allerdings nicht unbedingt im Kern. Aber von vorn: Ich bin durch die Hölle gegangen, was in Fachkreisen auch "Studium der Elektrotechnik" heißt, und nun Ingenieur. Entgegen der landläufigen Meinung bin ich auch in der Lage, Dinge nicht ironisch auszudrücken (siehe letzter Satz), was aber für diesen Blog weitestgehend ignoriert werden darf. Das Studium fand in Dresden statt, wo ich auch meine Freundin Sarah fand, ohne die dieses Stück Internet nie entstanden wär. Ich bin ein vielinteressierter Geist und spiele gern mit Gedanken, Worten und... naja, hin und wieder auch gern Computer ;) Die Leidenschaft für alles, was mit Strom funktioniert, habe ich seit Kindesbeinen, was meinen Eltern sicher noch erschreckend bewusst sein dürfte, und da waren dichte beißende Lötdampfschwaden aus dem Keller, explodierende Kondensatoren vorm Frühstück und leidlich mit Tesafilm isolierte 230V-Stromkabelverbindungen (funktioniert bis heute!) noch harmlose Beispiele (man erinnere sich an den oben angebrachten Spruch) . Man ist mittlerweile professioneller geworden, stolzer Besitzer eines immer weiter wachsenden privaten Elektroniklabors und momentan - in Dublin: Der eigentliche Aufhänger für unseren Blog, wobei ich fürchte, dass dieser weiter wuchern wird, wenn wir im Dezember wieder deutschen Boden unter den Füßen haben. Was mache ich hier? Diese Frage wird ausführlich in den Artikeln dieser Site bearbeitet, nur kurz: Ich bin sowas wie die Geheimwaffe des Trinity Colleges für und gegen alle analogtechnischen Probleme und Entwicklungen. Eine letzte Frage sollte ich hier noch klären: WARUM DIESER NICK? ...Es begab sich, dass ich meine Hose wusch, und dieses kurzbeinige Exemplar schwarzer Baumwolle aus einem szeneeinschlägig bekannten Bekleidungsgeschäft trug diesen Namen. Klasse, dacht' ich mir, das passt zu dir – außerdem find' dich über Google keiner – dieser Nickname, das wird meiner.View all posts by blackengineer →

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