DE2931037A1 - Zuendzeitpunkt-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Zuendzeitpunkt-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

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DE2931037A1
DE2931037A1 DE19792931037 DE2931037A DE2931037A1 DE 2931037 A1 DE2931037 A1 DE 2931037A1 DE 19792931037 DE19792931037 DE 19792931037 DE 2931037 A DE2931037 A DE 2931037A DE 2931037 A1 DE2931037 A1 DE 2931037A1
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Michio Onoda
Yasuo Takagi
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Description

_ J —
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Erreichen einer Eückkopplungssteuerung des Zündzeitpunktes durch Erfassen der Klopfbedingungen der Brennkraftmaschine.
Bekanntlich kann ein hochgradiges kontinuierliches Klopfen der Brennkraftmaschine deren Lebensdauer beeinflussen. Andererseits werden die Ausgangsleistung und der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine bei einer geeigneten niedrigen Klopfbedingung bei vergleichsweise niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine optimal. Das Auftreten des Klopfens einer Brennkraftmaschine steht in enger Beziehung zu ihrem Zündzeitpunkt. Allgemein wird bei einem Voreilen des Zündzeitpunktes das Auftreten des Klopfens größer.
Es ist bekannt, den Zündzeitpunkt voreilend oder nacheilend einzustellen, um sich den Klopfbedingungen anzupassen, während die Klopfbedingung der Brennkraftmaschine erfaßt wird, und eine leichte Klopfbedingung kontinuierlich beizuhalten, um das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine oder deren Kraftstoffverbrauch zu verbessern. In diesem Fall ist als Einrichtung zum Erfassen der Klopfbedingung ein Schwingungsfühler oder Beschleunigungsfühler an dem Motorblock der Brennkraftmaschine befestigt. Das Ausgangssignal des Fühlers wird zuerst an ein Bandpaßfilter gegeben und es wird nur die Schwingungskomponente der Klopffrequenz abgeleitet. Aufgrund des Ausgangssignals des Bandpaßfilters
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wird die Klopfbedingung erfaßt.
Eine solche bekannte Detektoreinrichtung hat die Nachteile, daß sie systemmäßig kompliziert und auch kostspielig wird, da alle sich von der Klopffrequenz unterscheidenden Schwingungskomponenten mit Hilfe eines Bandpaßfilters "beseitigt werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Machteile zu beseitigen und die Klopfbedingung der Brennkraftmaschine mit Hilfe eines einfachen Systems genau zu erfassen, ohne daß ein Bandpaßfilt,er benutzt werden muß, und aufgrund des erfaßten Signals eine bessere Steuerung des Zündzeitpunktes der Brennkraftmaschine zu erreichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:
Pig. 1 einen Schnitt -eines üblichen Schwingungsfühlers,
Pig. 2 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Schwingungsfühlers, der am Motorblock einer Brennkraftmaschine befestigt ist,
Pig. 3a Drauf- und Seitenansichten des Schwingungsund ya fühlers,
Pig. 4 ein die Detektorfrequenzkennlinien zeigendes Diagramm,
Pig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,
Pig. 6-1 zeigt Diagramme des Betriebsverhaltens dieses und b-l Aueführungsbeispiels und
Pig. 7 Blockschaltbilder weiterer Ausführungsformen 8 der Erfindung.
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ilg. 1 zeigt einen herkömmlichen Schwingungsfübler, der allgemein für diesen Zweck benutzt wird. Dieser Schwingungsfühler weist ein Schwingungsteil 3 mit einer bestimmten Masse m auf, der elastisch an einem Gehäuse 1 mit Hilfe einer Eeder 2 befestigt ist. Dieser Schwingungsteil 3 bildet einen stationären Bezugspunkt. Ein piezoelektrisches Element 4 ist zwischen dem Schwingungsteil 3 und dem Gehäuse 1 angeordnet. Mit Hilfe des piezoelektrischen Elementes 4 kann die Schwingung eines schwingenden Körpers, z.B. die Schwingung des Motorblocks einer Brennkraftmaschine, in ein elektrisches Ausgangssignal umgeformt werden.
Die Resonanzfrequenz eines solchen Schwingungsfühlers wird sehr hoch eingestellt, z.B. auf etwa 50 KHz, und er zeigt eine flache Frequenzkennlinie, wenn die Brennkraftmaschine normal arbeitet. Bei dem herkömmlichen System ist daher ein Bandpaßfilter erforderlich, um die Schwingungskomponente im Klopffrequenzbereich herauszufiltern.
Um ein solches elektrisches Bandpaßfilter zu vermeiden, ist der Schwingungsdetektorteil einer Brennkraftmaschine erfindgungsgemäß durch diesen Schwingungsfühler und eine Resonanzplatte oder durch den Fühler allein gebildet, wobei die Resonanzfrequenz des Schwingungsdetektorteils so eingestellt wird, daß sie zwischen 5»0 bis 10,0 KHz liegt, was der Klopffrequenzbereich einer Brennkraftmaschine ist, wobei er bei einer gewöhnlichen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zwischen 6,5 bis 8,0 KHz liegt. Durch diese Anordnung wird ein Resonanzschwingungsfühler gebildet.
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Die Pig. 2 und 3 zeigen den Schwingungsdetektorteil 8 des Resonanzschwingungsfühlers, der an einem Motorblock 7 befestigt ist. Der Schwingungsdetektorteil 8 umfaßt eine Resonanzplatte 6, die an einem Ende an einer Seitenfläche des Zylinderblocks 5 befestigt ist, und ein Schwingungsfühler S der zuvor erwähnten Art ist an einem freien Ende der Resonanzplatte 6 befestigt.
Die Resonanzfrequenz fQ des Schwingungsdetektorteils 8 wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
+ 0.23
wobei
k = , Ig = Dh
mit -.-."■
k : Federkonstante der Resonanzplatte, ml: Masse des Schwingungsfühlers, nip: Masse der Resonanzplatte,
L : Abstand zwischen dem Befestigungspunkt der Resonanzplatte und dem Lagerteil des Schwingungsfühlers,
b : Breite der Resonanzplatte, E : Elastizitätsmodul der Resonanzplatte,
I : das Sekundärmoment im Querschnitt der Resonanzplatte.
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Durch geeignete Wahl der Resonanzplatte 6 derart, daß die Resonanfrequenz f 5 bis 10 KHz wird, was die Klopffrequenzbereich der Brennkraftmaschine ist, z.B. f = 7 KHz, kann nur die Schwingung infolge des Klopfens mit einer merkbaren Amplitude aus den Schwingungen beim Betrieb der Brennkraftmaschine abgeleitet werden. Daher muß hier kein elektrisches Bandpaßfilter vorgesehen werden, wie dieses bei der herkömmlichen Einrichtung erforderlich ist.
Fig. 4- zeigt ein Diagramm eines Vergleiches einer Frequenzkennlinie a bei einer herkömmlichen Einrichtung, die ein Bandpaßfilter benutzt, und eine Frequenzkennlinie b "bei dem erfindungsgemäßen Frequenzdetektorteil, dessen Resonanzfrequenz 7 KHz beträgt. Beide Kennlinien wurde experimentell ermittelt.
Der zuvor erwähnte Schwingungsdetektorteil 8 kann allein durch den Schwingungsfühler S gebildet sein und die Resonanzfrequenz £ -.- sjjv/"= » wobei k die Federkonstante der Feder 2 und m die Masse des Schwingers 3 ist, wird auf einen Klopffrequenzbereich eingestellt, so daß dann im wesentlichen die gleiche Wirkung erhalten werden kann.
Ein vom Resonanzschwingungsfühler oder dem Schwingungsdetektorteil, das in der beschriebenen Weise aufgebaut ist, abgeleitetes Signal wird in einer als Blockschaltbild in Fig. 5 gezeigten Schaltung verarbeitet, um den Zündzeitpunkt geeignet zu steuern.
Diese Ausführungsform erfaßt die Klopfbedingung für jeden Zylinder von 1 bis Λ und steuert den Zündzeitpunkt für jeden Zylinder. Ein Zündbezugssignal oder ein Zündstandard-
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signal wird erzeugt, das eine Bezugsgröße für den Zündzeitpunkt darstellt, wird von einem Kontaktpunkt oder einem Aufnehmer eines Verteilers erzeugt, der mit einem Unterdruck-Zündwinkelvoreilungsmechanismus und einem Regler-Winkelvoreilungsmechanismus ausgerüstet ist, um einen optimalen Zündzeitpunkt zum Anpassen an die Brennkraftmaschinenbelastung und die Drehzahl zu erhalten. Allgemein wird der Zündzeitpunkt mit dem Zünd"bezugssignal synchronisiert und der Zündzeitpunkt wird nach Maßgabe der KlopfBedingung verzögert oder vorverschoben, wenn Klopfen auftritt. Wenn ein Mikrocomputer oder dergleichen benutzt wird, wird das Zündbezugssignal in dem Speicher gespeichert.
Die Arbeitsweise der Einrichtung wird im einzelnen anhand des in Fig. 6 gezeigten Zeitdiagramms und des in Pig. 5 gezeigten Blockschaltbildes erläutert.
Die Zündfolge der Zylinder ist 1,3>4- und 2.
W.enn der Zylinder 1 gezündet wird, wird die Schwingungskomponente in dem Klopffrequenzbereich unter allen Schwingungskomponenten der Brennkraftmaschine mit Hilfe des zuvor erwähnten Eesonanzschwingungsfühlers 8 (Zeile 8a in Pig. 6) erfaßt. Das erfaßte Signal wird an einen Spitzendetektor 9 und auch an eine Mittelwertschaltung 10 gegeben.
Der Spitzendetektor 9 wird von einem monostabilen Multivibrator 29 zurückgesetzt, um ein Ausgangssignal mit einer bestimmten Impulsdauer synchron mit dem Zündsignal zu erzeugen, was in der Praxis ein Ausgangssignal eines Vergleichers 28 über einen monostabilen Multivibrator 24 ist, um das die Zündung begleitende bestimmte Bauschen zu vermeiden.
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Der Spitzendetektor 9 tastet den Spitzenwert des erfaßten Signals des Resonanzschwingungsfühlers 8 während einer Zeitdauer umgekehrt proportional zur Drehzahl mit Hilfe eines Signals von einem Flip-Flop 21 ab und hält danach den Spitzenwert bis zum Zündzeitpunkt des in der Zündfolge nächsten Zylinders fest, nämlich des Zylinders 3» vie dieses in Zeile 9a in ^ig· 6 gezeigt ist.
Dieses wird unter der Berücksichtigung durchgeführt, daß nur Spitzenwerte in der Klopfschwingung abgetastet werden, die unmittelbar nach der Zündung auftreten, während die Spitzenwerte der Schwingung nicht abgetastet werden, die danach durch Schwingungen infolge des Verbrennungsvorganges oder durch Schwingungen von Nocken oder Ventilen und dergleichen auftreten.
Andererseits bildet die Mittelwertschaltung 10 den Mittelwert oder Durchschnittswert des Signals, das von dem Resonanz schwingungs fühl er 6 abgegeben wird, und gibt dieses an einen Spannungsteiler 11. Die Mittelwertschaltung 10 ist in der Praxis aus einer Halbweg-oder Vollweg-Gleichrichterschaltung und einem Tiefpaßfilter gebildet, das eine Zeitkonstante von etwa 0,5 Sekunden hat. Diese Schaltung 10 soll ein Signal erhalten, das dem Hintergrundrauschpegel einer Brennkraftmaschine entspricht, wie dieses in der Zeile 10a in Pig. 6 gezeigt ist.
Der Spannungsteiler 11 teilt dieses Signal und leitet als seine abgeglichenen Ausgangssignale zwei Bezugssignale 11a mit hohem Pegel und 11b mit niedrigem Pegel ab, die eine Bezugsgröße zum Vergleich mit dem Spitzenwert der. Klopfschwingung angeben. Diese zwei Bezugssignale 11a und 11b werden an Vergleicher 12 und 13 gegeben.
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Die Vergleicher 12 und 13 vergleichen den Spitzenwert der von dem Spitzendetektor 9 abgegebenen Klopfschwingung mit den Bezugssignalen 11a und 11b. Die Vergleicher geben ein Ausgangssignal hohen Pegels ab, wenn der Spitzenwert größer als die zwei Bezugssignale ist, und ein Signal niedrigen Pegels ab, wenn der Spitzenwert geringer als eines oder beide der beiden Bezugssignale ist.
Die jeweiligen Ausgangssignale der Vergleicher 12 und 13 werden an ein UND-Glied 14- und an ein EXCLUSIV-NOE-Glied 15 gegeben, das ein Ausgangssignal hohen Pegels nur dann abgibt, wenn beide der zwei Eingangssignale den gleichen Pegel haben.
Das UND-Glied 14- gibt ein Ausgangssignal hohen Pegels ab, wenn der Spitzenwert der Klopf schwingung hoher als das Bezugssignal 11a hohen Pegels ist, d.h.wenn eine Vergrößerung des Kückziehwinkels erforderlich ist, da das Klopfen zu stark wird. Das UND-Glied 14· gibt ein Ausgangs signal niedrigen Pegels ab, wenn der Spitzenwert zwischen dem Bezugssignal 11a hohen Pegels und dem Bezugssignal 11b niedrigen Pegels liegt, d.h. wenn das Klopfen nur gering ist und die Größe des Rückziehwinkels nicht verstellt werden muß, um diesen zu vergrößern oder zu verringen, und auch, wenn der Spitzenwert geringer als das Bezugssignal 11b niedrigen Pegels ist, d.h. wenn kein Klopfen auftritt und die Größe des Rückziehwinkels verringert werden muß.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß der Spitzenwert der Klopfschwingung des Zylinders 1 höher als das Bezugssignal 11a hohen Pegels ist, so daß
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das Ausgangssignal des UND-Gliedes 14 einen hohen Pegel annimmt. Dieses Ausgangssignal des UND-Gliedes 14 wird an Vorwärts-Rückwärts-Zähler 16-1,16-3, 16-4, 16-2 zum Bestimmen der Zurückziehgröße des Zündzeitpunktes des jeweiligen Zylinders, was getrennt für ihre jeweiligen Steuersignale erfolgt, gegeben.
Diese Torwärts-Eückwärts-Zähler zählen vorwärts, d.h. addieren eine Eins zu ihrem Zählerstand oder die Größe des Mickziehwinkels wird um einen Pegel ausgehend vom Zündstandardsignal vergrößert, wenn das Steuersignal einen hohen Pegel hat,und ein Zeitpunktsteuerimpuls wird an den Eingang gegeben oder die Zähler zählen zurück, d.h. subtrahieren eine Eins von ihrem Zählerstand, bzw. die Größe des JRückziehwinkels wird um Eins ausgehend von dem Zündstandardsignal vermindert, wenn das Steuersignal einen niedrigen Pegel hat,und es wird ein Zeitpunktsteuerimpuls an den Eingang gegeben. In diesem Fall ist darauf hinzuweisen, daß der Zählerstand keinen negativen Wert annehmen kann. Wird außerdem ein Zeitpunktsteuerimpuls nicht an den Eingang gegeben, so wird der gleiche Zählerstand unabhängig von dem Pegel des Steuersignals beibehalten.
Das EXCLTJSIV-IiOE-Glied 15 nimmt einen niedrigen Pegel nur dann an, wenn das Klopfen gering ist und die Größe des Rückziehwinkels in Bezug auf das Zündstandardsignal weder vergrößert noch verringert werden muß, oder mit anderen Worten, wenn der Spitzenwert der Klopfschwingung zwischen dem Bezugssignal 11a hohen Pegels und dem Bezugssignal 11b niedrigen Pegels liegt, wie dieses beim Zylinder 2 in Fig. der Fall ist. In diesem Pail erhalten UND-Glieder 20 an
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ihren Eingängen ein Ausgangssignal von dem EXCLUSIV-HOR-Glied 15, so daß auch keine Zeitpunktssteuerimpulse an die Eingänge der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 16 gegeben werden.
Im Falle des Zylinders 1 nimmt das Ausgangssignal des EXCLUSIV-NOR-Gliedes einen hohen Pegel an, so daß die UND-Glieder 20 bereit sind, ein Ausgangssignal abzugeben, da der Spitzenwert der Klopfschwingung höher als das Bezugssignal 11a hohen Pegels ist.
Die ZeitpunktSteuerimpulse werden von einem Vergleicher 23 zu einem Zeitpunkt erzeugt, der gegenüber dem Zündzeitpunkt um eine Verzögerungszeit verzögert ist, die umgekehrt proportional zur Drehzahl ist.
Diese Arbeitsweise ist wie folgt:
Durch ein von dem Vergleicher 28 synchron mit dem Zündzeitpunkt abgeleitetes Signal wird ein monostabiler Multivibrator 31 betätigt und dessen Ausgangssignal wird an ein Tiefpaßfilter 25 gegeben, um ein Drehzahlsignal zu "bilden, das in Zeile 25a der Fig. 6 gezeigt ist. Ein Signal von einem 51Hp-I1Iop 21, das von dem Signal des Vergleichers 28 synchron mit dem Zündsignal gesetzt und von einem Signal von dem Vergleicher 23 zurückgesetzt wird, wird zum Einstellen eines Integrators 20 benutzt, um damit das Drehzahlsignal zu integrieren.
Der Vergleicher 23 arbeitet zu einem Zeitpunkt, wenn das Ausgangssignal des Integrators 22 größer als ein bestimmtes Bezugssignal wird, d.h. zu einer Zeitverzögerung umgekehrt proportional zur Drehzahl ausgehend von der Zündung und gibt
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die Zeitpunktsteuerimpulse ab, die in Zeile 23a der Pig. 6 gezeigt sind. Gleichzeitig wird das Flip-Flop zurückgesetzt und auch der Integrator 22 zurückgesetzt. Das Ausgangssignal von dem Flip-Flop 21 wird als das Abtastsignal in der zuvor beschriebenen Weise benutzt.
Die Zeitpunktssteuerimpulse vom Vergleicher 23 zu einem Zeitpunkt, der ausgehend von dem Zündzeitpunkt um eine Zeitdauer verzögert ist, die umgekehrt proportional zur Drehzahl ist, müssen den gezündeten Zylinder richtig identifizieren, in diesem Fall den Zylinder 1 und das Ausgangssignal nur an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 16 für den gezündeten Zylinder geben.
Zu diesem Zweck sind ein 4—Bit-Schieberegister oder Ringzähler 18 und TJND-GIieder 19 vorgesehen.
Das Schieberegister 18 erhält als Eingangssignal ein Zündsignal für den Zylinder 1, das von einem Fühler erhalten wird, der auf einem Hochspannungskabel des Zylinders 1 angeordnet ist, und ein Ausgangssignal von einem monostabilen Multivibrator 31 > der die Zündsteuerimpulse für den jeweiligen Zylinder erzeugt. Das Schieberegister 18 gibt ein Ausgangssignal hohen Pegels nur für das 1-Bit ab, wenn es ein Zündsignal von dem Zylinder 1 erhält, wie dieses in Zeile 18a der Fig. 6 gezeigt ist. Danach gibt das Schieberegister 18 Ausgangssignale hohen Pegels an die Zylinder 3i 4· und 2 nacheinander zu dem Zeitpunkt des Empfangs der jeweiligen Steuerimpulse von dem monostabilen Multivibrator 31 für die Zylinder,, 3,4- und 2 ab; vgl. die Zeilen 18b, 18c, 18d in Fig. 6.
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Dieses Zündsignal des Zylinders 1 wird dazu benutzt, zu bestimmen, welcher der Zylinder gezündet wurde. Da Jedoch die Zündung in zyklischer Reihenfolge für jeden der Zylinder vorgenommen wird, kann dieses Signal für den Zylinder 1 in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation unterdrückt werden.
Die Ausgangssignale 18a, 18b, 18c, 18d eines jeden Bit des Schieberegisters 18 werden an die jeweiligen Eingänge von UND-Gliedern 19-1, 19-3, 19-4-, 19-2 gegeben. Parallel dazu werden die Ausgangssignale 18a,. 18b, 18c, 18d an Schalter 17-3, 17-4, 17-2, 17-1 jeweils als das Steuersignal gegeben.
Im gegenwärtigen Augenblick wird angenommen, daß nur die Zündung des Zylinders 1 bewirkt wird, so daß nur das erste Bit des Schieberegisters 18 einen hohen Pegel hat und nur das UND-Glied 19-1 leitend ist, um ein Eingangssignal hindurchzulassen. : ■ .
Wie zuvor erwähnt wurde, ist das Klopfen des Zylinders 1 sehr stark, so daß das EXCLUSIV-NOR-Glied 15 ein Ausgangssignal hohen Pegels führt und alle UND-Glieder 20 leitend sind.
Der Zeitpunktssteuerimpuls vom Vergleicher 23 gelangt durch das UND-Glied 19-1 und das UND-Glied 20-1 und wird an einen Eingang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 16-1 gegeben; vergleiche 19-1a und 20-1a in SIg. 6. In diesem Pail hat das von dem UND-Glied 14 abgegebene Steuersignal einen hohen Pegel, wie dieses zuvor erwähnt wurde, so daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 16-1 um einen Pegel weiterzählt. Der voran-
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gegangene Zählerstand des Vorwärts-Bückwärts-Zahlers 16-1 war "Verzögerungswinkel-Pegel 1". Dieses entspricht einer Größe von einer Winkelverzögerungseinheit, ausgehend vom Zündstandardsignal. Wenn der Vorwärts-Eückwärts-Zähler 4-Bit hat, so .'ist dieses Signal ein digitales Signal von "0001". Durch diesen Vorgang wird daher der Zählerstand zu "Verzögerungswinkel 2" oder (0010).
Mit Hilfe dieser Anordnung wird die nächste Zündung des Zylinders zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der um den doppelten Verzögerungswinkel der Verzögerungswinkeleinheit ausgehend von dem Zündstandardsignal zurückgezogen ist.
Andererseits wird parallel dazu und während einer Zeitdauer, während der das Ausgangssignal 18a des Schieberegisters 18 einen hohen Pegel hat, der Schalter 17-3 geschlossen, um den Zündzeitpunkt des nächsten in der Zündfolge zündenden Zylinders festzulegen, der dem Zylinder 1 folgt und in diesem EaIl der Zylinder 3 ist. Der Schalter 17-3 wird aus Schaltern gebildet, die der Anzahl von Bits des Vorwärts-Rückwärts-Zählers entsprechen. In diesem !"all wird der Zählerstand des Vorwärts-Hückwärts-Zählers 17-3» der ein Signal "Verzögerungswinkel-Pegel 2" ist, als Ausgangssignal an eine Verriegelungsschaltung 30 gegeben.
Die Verriegelungsschaltung 30 verriegelt dieses digitale Signal zum Zeitpunkt eines Eingangssignals des zuvor erwähnten Zeitpunktssteuerimpulses und gibt ein Ausgangssignal an einen Digital-Analog-Umformer 29·
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Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umformers 29 wird ein Bezugssignal des Vergleiches des Vergleichers 28; (29a in Pig. 6).
Der Vergleicher 28 erhält gleichzeitig an seinem Eingang ein Ausgangssignal eines Integrators 27, der das Drehzahlsignal während einer Zeitdauer integriert, während der das Flip-Flop 26 einen hohen Pegel führt.
Das Flip-Flop 26 wird von dem Zündstandardsignal gesetzt, das von dem Verteiler abgegeben wird,und wird von einem Ausgangssignal von dem Vergleicher 28 zurückgesetzt.
Der Integrator 27 beginnt daher die Integration des Drehzahlsignals zu einem Zeitpunkt, wenn das Zündstandardsignal an seinen Eingang gegeben wird. Die Integration wird unterbrochen, wenn das integrierte Ausgangssignal das von dem Digital-Analog-Umformer 29 abgegebene Vergleichssignal übersteigt, das in diesem Fall eine Analogspannung ist, die dem doppelten Wert der Verzögerungswinkeleinheit entspricht. Das heißt, daß die Integration zu einem Zeitpunkt des Herabsetzens des Ausgangssignals des Vergleichers 28 unterbrochen wird. In diesem Fall wird das Drehzahlsignal integriert, um einen Winkel in eine Zeitdauer umzuformen.
Der monostabile Multivibrator 31 wird beim Heraufsetzen des Ausgangssignals des Vergleichers angesteuert und gibt einen Zündsteuerimpuls an eine Treiberschaltung 32. Die Treiberschaltung 32 erregt intermittierend die Zündspule, um eine Hochspannung zu erzeugen und speist die Zündkerze des Zylinders 3 über den Verteiler.
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Dadurch wird eine Zünd"bedingung des Zylinders 3 in dem Vorwärts-Eückwärts-Zähler 16-3 gespeichert und die Zündung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der gegenüber dem Zündstandardsignal um eine doppelte Verzögerungswinkeleinheit zurückgezogen ist, während der die Brennkraftmaschine eine Drehung über die doppelte Verzögerungswinkeleinheit ausführt. Der von dem monostabilen Multivibrator 31 abgegebene Zündsteuerimpuls 31a wird auch an das zuvor erwähnte Schieberegister 18 gegeben, das nur für das zweite Bit einen hohen Pegel annimmt.
Bei gleichem Vorgang, wie zuvor in Verbindung mit dem Zylinder 1 erläutert wurde, wird der nächste Verzogerungswinkel des Zylinders 3 bestimmt und festgehalten und gleichzeitig der Zündzeitpunkt für den Zylinder 4 beschlossen.
Die vier Zylinder in der Zündfolge werden nacheinander hinsichtlich ihres Klopfpegels beurteilt, diese Information verarbeitet und dann gespeichert. So werden insbesondere die vier Zündungen als ein Zyklus betrachtet und die Größe des Voreilens oder Nacheilens gegenüber dem Zündstandardsignal wird aufgrund des unmittelbar vorangegangenen Verarbeitungsergebnisses bewirkt, daß in den Vorwärts-Eückwärts-Zählern 16-1, 16-3, 16-4, 16-2 der Zylinder gespeichert-istT d.h. auf dem "Verzögerungswinkel-Pegelsignal" basiert.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Zylinder 3 in einem Zustand, bei dem kein Klopfen auftritt und es wird eine Rückwärtszählung um eins bewirkt, um ihn mit einem "Verzogerungswinkel-Pegel 1" zu zünden. In gleicher Weise befindet sich der Zylinder 4, der mit einem "Verzogerungswinkel O" oder aber durch das Zünd-
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standardsignal gezündet wird, in einem nichtklopfenden Zustand, so daß er auch weiterbin mit einem "Verzögerungswinkel O" gezündet werden wird. Das heißt, daß selbst beim Auftreten eines Bückwärtszählsignal, der Wert nicht kleiner als Null wird. Der Zylinder 2, der mit einem "Verzögerungswinkel-Pegel 1" gezündet wurde, befindet sich in einem leichten Klopfzustand, so daß er ohne Änderung, also mit dem gleichen "Verzögerungswinkel-Pegel 1" gezündet werden wird. Wie zuvor erwähnt wurde, wird das UM)-Glied 20 durch das EXCLUSIV-EOE-GIied 15 gesperrt und damit auch der Zeitpunkts-Steuerimpuls unterbrochen. Der Pegel des Verzögerungswinkels wird für jeden der Zylinder in der zuvor erwähnten Weise eingestellt.
Das aufeinanderfolgende Zünden wird aufgrund des so eingestellten "Verzögerungswinkel-Pegels" bewirkt. Da der Zylinder 1 sich in einem leichten Klopfzustand befindet, wird die nachfolgende Zündung gegenüber dem "Verzögerungswinkel-Pegel 1" nicht geändert, und da der Zylinder 3 sich auf einem, hohen Klopfpegel befindet, wird er einer Aufwärtszählung unterworfen, um mit einem "Verzögerungswinkel-Pegel 2" zu zünden. Der Zylinder 4- befindet sich in einem leichten Klopfzustand, so daß er ohne Änderung mit einem "Verzögerungswinkel-Pegel 0" gezündet wird. Der Zylinder 2 befindet sich in einem nicht klopfenden Zustand, so daß er einer Rückwärtszählung unterworfen wird, um bei einem "Verzögerungswinkel-Pegel 0" zu zünden.
Erfindungsgemäß werden die Klopfpegel eines jeden der Zylinder 1 bis 4 individuell für jede Zündung untersucht und aufgrund dieser Untersuchung wird der Zündzeitpunkt in geeigneter Weise für jeden der Zylinder so eingestellt, daß,
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selbst wenn eine Fluktuation der Klopfbedingung für die Zylinder auftritt, ein optimaler Kraftstoffverbrauch und optimale Ausgangsleistungskennlinien erreicht werden können.
Bei einer in Fig. 7 gezeigten Zündzeitpunkts-Steuereinrichtung wird ein Verknüpfungsglied 33 zwischen den Resonanzschwingungsfühler 8 und die Mittelwertschaltung eingesetzt, um die Weitergabe der Klopfkomponente an die Mittelwertschaltung 10 zu verhindern.. Das Ausgangs signal 21a des Flip-Flops 21 wird von einem Inverter 34 invertiert und mit Hilfe dieses invertierten Signals wird das ■Verknüpfungsglied 33 leitend. Durch diese Anordnung kann das Ausgangssignal der Mittelwertschaltung 10 dem Hintergrundrauschen noch mehr angenähert werden.
Da der übrige Teil der in Fig. 7 gezeigten Schaltung der in Fig. 5 gezeigten gleich ist, wird eine detaillierte Beschreibung fortgelassen. Fig. 8 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, bei der ein herkömmlicher Schwingungsfühler 35 mit einer hohen Resonanzfrequenz zusätzlich vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal an die Mittelwertschaltung 10 gegeben wird. Diese Ausführungsform bewirkt im wesentlichen das gleiche Ergebnis wie die in Fig. 7 gezeigte.
Bei allen in den Fig. 557 und 8 gezeigten Ausführungsformen können die niedrigen Frequenzkomponenten in dem Ausgangssignal des ResonanzSchwingungsfühlers 8 mit Hilfe eines Kondensators gesperrt werden, um die Steuergenauigkeit weiter zu verbessern.
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¥ie vorstehend erläutert wurde, wird mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung das Klopfen mit Hilfe eines einfachen Systems erfaßt, das einen Resonanzschwingungsfühler benutzt und der Klopfzustand wird aufgrund des erfaßten Signals identifiziert und die Größe der Verzögerung des Zündzeitpunktes von dem Zündstandardsignal aus wird eingestellt, um sie zu vergrößern oder zu verringern, so daß eine optimale ZündZeitspunktssteuerung erhalten werden kann und damit der Kraftstoffverbrauch und die Leistungskennlinien stark verbessert werden können.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann vielmehr in unterschiedlichster Weise schaltungstechnisch realisiert werden, ohne daß dabei der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde.
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Claims (2)

PATENtANWXLTE A. GFJÜNEGKER " ÖPL.-INO H. KINKELDEY Oft-INS W. STOCKMAIR A Q O 1 f\ O *7 DR-INa-AaEiCAUtCHl ^y J |UO/ K. SCHUMANN DR REa NAT.· OP1.-PHYS. P. H. JAKOB G. BEZOLD DR RERNAT · DPL-CHEM. 8 MÜNCHEN MAXIMILIANSTRASSE P 14 126-52/s 30. Juli 1979 Nissan Motor Co.Ltd. 2, Takara-Cho, Kanagawa-Ku, Yokohama City, Japan Ziindzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine Patentansprüche
1. Zündzeitpunkt-Steuereinrichtuiig für „eine Brennkraftmaschine , gekennzeichnet durch einen Resonanzfrequenz-Schwingungsfühler (8), dessen Resonanzfrequenz in den Klopffrequenzbereich einer Brennkraftmaschine fällt, durch eine Detektoreinrichtung (10,33) zum Erfassen dNes Schwingungspegelmittelwerts der Brennkraftmaschine, durch eine Einrichtung (12,13) zum Vergleichen eines Ausgangssignals der Detektoreinrichtung (10,33) mit einem Ausgangssignal des Schwingungsfühlers (8), durch
eine Einrichtung zum Erzeugen eines Zündstandardsignals, das dem Eahrzustand der Brennkraftmaschine angepaßt ist, durch eine Einrichtung (16) zum Bestimmen und Halten einer Verzögerungsgröße des Zündzeitpunktes von dem Zündstandard-
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TELEFON (OSO) 22QB62 TELEX 0S-S93B0 TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
signal nach Maßgabe eines Ausgangssignals von der Vergleichseinrichtung (12,13) und durch eine Einrichtung (21-31) zum Erzeugen eines auf dem Ausgangssignal der BeStimmungs-und Halteeinrichtung (16) "basierenden Zündzeitpunktsignals, wobei die Verzögerungsgrb'ße des Zündzeitpunktes gesteuert wird, um diese vom Zündstandardsignal aus zu vergrößern und zu verkleinern, wenn Klopfen aufgetreten ist, und ein-geeignetes Klopfen während des Betriebs der Brennkraftmaschine einzustellen.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (10,33) eine Mittelwertschaltung (10) zum Erzeugen eines Mittelwertes aus dem Ausgangssignal des Schwiugsungsfühlers (8) aufweist.
3- Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Detektoreinrichtung (10,33) ein Verknüpfungsglied (33), das das Ausgangssignal des Schwingungsfühlers (8) nur während einer bestimmten Zeitdauer hindurchläßt, und eine Mittelwertschaltung (10) zum Bilden eines Mittelwertes aus dem Ausgangssignal des Verknüpfungsgliedes (33) aufweist.
4·. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektor einrichtung (10,33) eine Mittelwertschaltung (10) zum Bilden eines Mittelwertes aus einem Ausgangssignal eines herkömmlichen Schwingungsfühlers (35) aufweist.
5· Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Klopfpegel für Jeden einzelnen Zylinder erfaßt wird und der Zündzeitpunkt für jeden einzelnen der Zylinder gesteuert wird.
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