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Gerät zur Verringerung der Xlopfhäufigkeit bei
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Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer
Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 28 32 594 ist es
bereits bekannt, den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit vom Klopfen einer Brennkraftmaschine
zu steuern. Hierbei ist am Klopfsignalausgang ein Auf-/Abwärtszähler vorgesehen,
wobei der Zähler jedes empfangene Klopfsignal aufwärts zählt, während er abwärts
zählt, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitraumes kein Klopfsignal eingegangen ist.
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Die Momentansumme der addierenden und subtrahierenden Signale wird
einer elektronischen Zündsteuerung zugeführt, wobei der Zündzeitpunkt des Motors
in Abhängigkeit von dieser Momentansumme verzögert wird. Die Zündzeitpunktverstellung
entspricht also der Häufigkeit des Klopfens.
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Bei Zündanlagen muß jedoch die Verstellung nach spät immer über einen
bestimmten Winkel der Kurbelwelle erfolgen.
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Bei hohen Drehzahlen muß also die zeitliche Verschiebung kurz sein,
da ein vorgegebener Kurbelwellenwinkel schnell
erreicht wird, während
bei langsamen Drehzahlen die Verzögerung groß sein muß, da der Kurbelwellenwinkel
nicht so schnell erreicht wird. Beim Stand der Technik wird mittels einer Digital-Analog-Wandlung
die Klopfhäufigkeit in ein analoges Signal umgewandelt und damit die Zündanlage
beeinflußt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß durch die Digital-Analog-Wandlung
die gegebene digitale Genauigkeit leidet und zudem Eingriffe in die Zündschaltung
selbst notwendig sind. Bei bekannten Anordnungen ist es daher nicht möglich, eine
Zündverstellung bei bereits eingebautem Gerät vorzunehmen, sondern Zündanlage und
Gerät zum Verhindern des Klopfens bilden ein einheitliches Ganzes, das sorgfältig
aufeinander abgestimmt sein muß.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß diese Einrichtung,
wenn sie vom Zündimpulsgeber angesteuert wird, bereits ein verzögertes Signal am
Ausgang liefert, an das jedes bekannte oder noch zu entwickelnde Zündgerät angeschlossen
werden kann. Eingriffe in das Zündgerät selbst sind nicht erforderlich, so daß auch
bei bestehenden Zündanlagen die Einrichtung nach der Erfindung nachrüstbar ist.
Die Einrichtung kann ohne weiteren Aufwand zwischen Zündimpulsgeber und Zündanlage
eingeschleift werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung
möglich. Günstig ist es, das Produkt des ersten und des weiteren Zählers
in
einen dritten Zähler einzulesen und die Verschiebung des Zündzeitpunkts durch die
Zeit zu bestimmen, in der der dritte Zähler einen vorgegebenen Wert erreicht, wobei
es vorteilhaft ist, diesen Wert mit Null zu wählen. Durch diese Maßnahme ist es
möglich, auf einfache Art und Weise eine mit dem ursprünglichen Zündimpuls synchronisierte
Verstellung zu erhalten. Das Zurückzählen erfolgt vorteilhafterweise so, daß beim
Erreichen eines niedrigeren Wertes ein neuer Impuls ausgelöst wird, der umso später
liegt, je höherer ursprüngliche Zählzustand des dritten Zählers war. Dadurch wird
der Zündzeitpunkt mit wachsendem Wert des Produktes des ersten Zählers mit dem weiteren
Zähler nach spät verstellt. Am Ausgang der Einrichtung muß nach jedem Zündimpuls
verspätet oder nicht verspätet ein Signal abgegeben werden, das nach einer gewissen
Zeit wieder zurückgesetzt wird. Dies könnte beispielsweise durch ein Monoflop geschehen.
Bei der Verwendung von Zählern bietet sich jedoch eine einfachere Möglichkeit an.
Tritt seit längerer Zeit kein Klopfen auf und befindet sich daher der das Klopfen
zählende erste Zähler auf seinem untersten Wert, so wird durch die Multiplikation
auch an den dritten Zähler kein Signal abgegeben, so daß hier eine Rückzählung nicht
stattfinden kann und an seinem Ausgang dauernd ein Signal anliegt. Wird jedoch das
Produkt des ersten Zählers mit dem weiteren Zähler vor dem Einlesen in den dritten
Zähler um einen vorgegebenen Wert erhöht, so ist auch für den Fall, daß längere
Zeit kein Klopfen aufgetreten war, der Zählerzustand des dritten Zählers nicht immer
gleich, sondern wird immer gesetzt, so daß am Ausgang nicht beständig ein Signal
anliegen kann. Die dadurch eintretende Verzögerung ist sehr gering, wenn man als
vorgegebenen Wert eine Eins einliest. In
Abhängigkeit von der Lage
des Zündimpulsgebers kann es jedoch auch vorteilhaft sein, andere Werte einzugeben,
die eine konstante und definierte Verzögerung ermöglichen.
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Die Zählimpulse für das Einlesen einer der Drehzahl proportionalen
Zahl und für das Herablesen des dritten Zählers werden zweckmäßigerweise einem Taktgeber
entnommen, der eine hohe Frequenz hat. Dadurch wird die Auflösung groß und nur durch
die maximale Verarbeitungsfrequenz der Bauelemente begrenzt.
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Z-.feckmäßig ist es auch, daß die Verringerung des Zählerstandes des
das Klopfen zählenden ersten Zählers langsamer erfolgt als dessen Erhöhung. Tritt
nämlich Klopfen auf, und wird der Zündzeitpunkt dadurch nach spät verstellt, so
ist es nicht günstig, wenn sofort nach dem Verschwinden des Klopfens wieder eine
Frühverstellung erfolgt. Der Brennkraftmaschine muß bis zum Erreichen eines stabilen
Betriebszustandes eine gewisse Zeit eingeräumt werden und erst danach kann der Zündzeitpunkt
wiederum langsam nach früh verstellt werden.
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Für den praktischen Betrieb sind auch Sperreinrichtungen vorzusehen,
die verhindern, daß der das Klopfen zählende erste Zähler einen vorgegebenen Wert,
meist den Wert Null, unterschreitet. Die Verringerung des Zählerstandes kann nicht
nur beim Fehlen von Klopfen erfolgen. Stattdessen bietet es sich auch an, den Zählerstand
durch das Auftreten von Klopfimpulsen lediglich zu erhöhen und den Zählerstand des
ersten Zählers dann zu vermindern oder ganz herabzusetzen, wenn die Last und/oder
die Drehzahl der Brennkraftmaschine geändert wird.
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Damit in den ersten Zähler keine falschen Zählimpulse eingezählt werden,
ist es günstig, eine Fensterschaltung vorzusehen, damit die Signale des Klopfgebers
und seiner Auswerteschaltung nur dann an den Zähler gelangen können, wenn ein Klopfen
in der Brennkraftmaschine auftreten kann. Aus diesem Grunde ist eine Fensterschaltung
vorgesehen. Bei Einrichtungen der erfindungsgemäßen Art kann ein solches Fenster
ohne weitere Bezugsmarken aus den Zündimpulsen gewonnen werden, wenn die Fensterschaltung
zwei Zähler aufweist, in die ein der Drehzahl proportionales Signal eingelesen wird.
Beide Zähler werden durch einen vorgegebenen Takt herabgezählt und geben beim Erreichen
eines bestimmten Zählerstandes jeweils ein Signal ab, wobei durch das erste Signal
das Fenster geöffnet wird und durch das zweite Signal das Fenster wiederum geschlossen
wird. Dies läßt sich durch das Erkennen unterschiedlicher Zählerstände erreichen,
wobei in einer vereinfachten Ausführungsform auch ein Zähler ausreichen würde, oder
aber dadurch5 daß die Taktfrequenz, die die Zähler herabzählt, bei beiden Zählern
unterschiedlich lang ist. Durch diese Maßnahmen wird auf einfache Art und Weise
ein drehzahlabhängiges Fenster geöffnet, das bezüglich einer Bezugsmarke einen konstanten
Winkel bei einer Kurbelwellenumdrehung überstreicht. Als Bezugsmarke bietet es sich
an, den Zündimpuls zu verwenden.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 ein Ausführungsbeispiel einer geregelten Einrichtung zur Verschiebung des Zündzeitpunktes
beim
Klopfen einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine Einrichtung, die in Abhängigkeit von
anderen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gesteuert wird, Fig. 3 ein konkretes
Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur
Erläuterung der Einrichtung nach Fig. 3, Fig. 5 die Änderungen zur Verwendung einer
Einrichtung nach Fig. 3 als Steuerung, Fig. 6 ein Beispiel der Zündwlnkelverstellung
in Abhängigkeit vom Klopfen und Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Fensterschaltung
nach der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 sind an einem Motor
10 sowohl ein Klopfgeber 11 als auch ein Zündimpulsgeber 12 mit der dazugehörigen
Auswerteelektronik angebracht. Der Klopfgeber 11 steht mit einem Zähler 13 in Verbindung,
während eine andere Leitung vom Zündimpulsgeber 12 zum Zähler 14 führt. Die Ausgänge
beider Zähler stehen mit einem Multiplizierer 15 in Verbindung.
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Dessen Ausgang führt zu einem dritten Zähler 16. An die Verbindungsleitung
zwischen Zündimpulsgeber 12 und Zähler 14 sind zwei Leitungen angeschlossen, die
zum übernahmeeingang des Zählers 13 und über ein Verzögerungsglied 17 zum übernahmeeingang
des- dritten Zählers 16 führen.
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An dem Zündimpulsgeber 12 wird pro Kurbelwellenumdrehung vom Motor
10 ein Impuls ausgelöst. Zwischen den beide Impulsen werden in dem Zähler 14 von
einem nicht dargestellten Taktgenerator Impulse hochgezählt, die der Drehzahl indirekt
proportional sind. Gleichzeitig wird ein über nahmeimpuls an den Zähler 13 abgegeben.
Beim Auftreten des übernahmeimpulses erhöht der Zähler 13 seinen Wert
um
1, wenn vom Klopfgeber ein Signal abgegeben wird, da ein Klopfen im Motor 10 auftritt.
Tritt kein Klopfen auf, so wird der Zähler 13 um 1 zurückgesetzt. Durch geeignete
Maßnahmen wird dafür gesorgt, daß der Inhalt des Zählers 13 den Wert Null nicht
unterschreitet und daß gegebenenfalls das Rücksetzen langsamer erfolgt als das Hochzählen
des Zählers. Die am Ausgang der Zähler 13 und 14 anliegenden Zählerstände werden
im Multiplizierer 15 miteinander multipliziert und in den Zähler 16 eingelesen.
Das Einlesen in den Zähler 16 erfolgt mit einer gewissen Verzögerung durch den Zündimpuls,
der vom Zündimpulsgeber 12 abgegeben wird und durch das Verzögerungsglied 17 verzögert
wird.
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Die Verzögerung ist notwendig, damit die Verarbeitung, insbesondere
das Multiplizieren, durchgeführt werden kann.
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Ist der vom Multiplizierer 15 errechnete Wert in den Zähler 16 eingelesen,
wird der Zähler 16 durch die Impulse, die von einem nicht dargestellten Taktgenerator
stammen, zurückgezählt, und gibt an seinem Ausgang einen Impuls ab, sobald er den
Wert Null erreicht hat. In Abhängigkeit von der Anzahl der im Zähler 13 eingespeicherten
Klopfimpulse und in Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgt also eine stufige Spätverstellung
der Zündung bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein Klopfen nicht mehr auftritt. Demgegenüber
erfolgt eine Frühverstellung, sobald das Klopfen wieder beendet ist. Am Ausgang
des Zählers 16 liegt ein verschobener Zündimpuls an, der direkt zur Ansteueung von
handelsüblichen elektronischen Zündanlagen dient. Eine solche Einrichtung kann daher
leicht in bestehende Zündanlagen eingeschaltet werden oder bereits entwickelte Zündanlagen
ergänzen.
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In Fig. 2 ist eine Zündimpulssteuerung dargestellt. An
einem
Motor 10 sind wiederum ein Klopfgeber 11 und ein Zündimpulsgeber 12 einschließlich
ihrer Auswerteschaltungen angeschlossen. Der Ausgang des Klopfgebers 11 ist mit
dem Eingang eines ersten Zählers 13 verbunden, während der Ausgang des Zündimpulsgebers
12 mit einem weiteren Zähler 14 verbunden ist. Eine weitere Leitung führt vom Zündimpulsgeber
12 zum Übernahmeeingang des ersten Zählers 13. Die Ausgänge der Zähler 13 und 14
liegen wiederum am Eingang einer Multiplizierstufe 15 an, deren Ausgangssignal zum
Eingang des dritten Zählers 16 geführt wird. Vom Zähler 13 führt eine Leitung zum
über nahmeeingang des Zählers 16, auf der dann ein Impuls auftritt, wenn sich der
Inhalt des Zählers 13 ändert. Des weiteren sind am Motor Betriebskennwertaufnehmer
18 angebracht, die mit dem Reset-Eingang des Zählers 13 verbunden sind. Solche Betriebskennwerte
sind beispielsweise die Drehzahl des Motors oder die an ihm abgenommene Last.
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Vom Zündimpulsgeber 12 wird wieder pro Kurbelwellenumdrehung des Motors
10 ein Impuls abgegeben. Dem Zähler 14 wird während der Impulspausen durch einen
nicht dargestellten Taktgeber eine Zahl eingelesen, die der Drehzahl indirekt proportional
ist. Gleichzeitig wird ein übernahmeimpuls an den ersten Zähler 13 abgegeben, der
beim Anliegen eines Signals vom Klopfgeber 11 seinen Wert um 1 erhöht oder aber
seinen Wert beibehält. Vom Multiplizierer 15 werden die beiden an den Ausgängen
der Zähler 13 und 14 anliegenden Zählerstände miteinander multipliziert und an den
Eingang des Zählers 16 angelegt. Eine Übernahme in den Zähler 16 ist jedoch nur
erforderlich, wenn sich entweder die Drehzahl ändert, d.h. der Zähler 14 seinen
Wert ändert, oder aber ein Klopfen auftritt,
d.h. der Zähler 13
seinen Wert ändert. Ändert sich der Zählerstand des Zählers 13 weil er durch das
Auftreten eines Klopfimpulses beim Anliegen eines Übernahmesignals durch den Zündimpulsgeber
12 seinen Wert um 1 erhöht, so wird an den Zähler 16 ein Übernahmesignal abgegeben,
das den neu ermittelten Wert in den Zähler 16 übernimmt.
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Ändert sich die Drehzal oder die Last, die durch den Betriebskennwertaufnehmer
18 erfaßt werden, so wird der Zähler 13 entweder vollständig auf Null zurückgesetzt
oder aber auf einen vorher bestimmten Wert. Auch dann ändert sich der im Zähler
13 befindliche Wert, so daß für den Zähler 16 ein Ubernahmeimpuls auftritt. Auch
in diesem Falle wird der neu ermittelte Wert vom Zähler 16 übernommen. Durch das
Auftreten von Klopfen kann durch die Erhöhung des Zählers 13 mittels des Zählers
16 die Zündung nach Spät verstellt werden, jedoch bleibt die Spätverstellung erhalten,
auch wenn kein Klopfen mehr auftreten sollte. Die Verstellung kann nur durch ein
erneutes Klopfen noch weiter nach Spät verstellt werden.
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Eine Frühverstellung erfolgt, wenn sich sonstige Parameter des Motors
10 ändern. Ändert sich beispielsweise die Drehzahl, ändert sich dadurch nicht nur
der Zählerstand des Zählers 14 sondern durch den Rücksetzimpuls, der durch den Betriebskennwertaufnehmer
18 abgegeben wird, wird auch der Zähler 13 auf Null zurückgesetzt. Eine Spätverstellung
ist dann nicht mehr gegeben, sondern wird erst bei einem erneuten Klopfen eingeführt.
Im Zähler 16 bleibt immer der zuletzt eingegebene Wert erhalten, bis ein neuer Ubernahmeimpuls
eintritt. Die Spätverstellung erfolgt dadurch, daß bei jedem abgegebenen Zündimpuls
der Zählerstand herabgezählt wird, bis er den Wert Null oder einen sonstigen vorgegebenen
Wert erreicht hat. Mit der dem Zählerstand
entsprechenden Zeitverzögerung
wird dann am Ausgang des Zählers 16 ein Impuls abgegeben, der wiederum zur direkten
Einspeisung in eine Zündanlage dienen kann. Bei dieser Schaltungsanordnung erfolgt
durch das Klopfen des Motors 10 nur eine Verstellung nach spät, während eine Verstellung
nach früh durch die Änderung anderer Betriebsparameter, wie beispielsweise der Last
oder der Drehzahl, ausgelöst wird.
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Ein ausführlicheres Beispiel einer Regeleinrichtung zur Zündverstellung
nach Spät beim Auftreten von Klopfen ist in Fig. 3 dargestellt. Von einem an einer
nicht dargestellten Brennkraftmaschine angebrachten Zündimpulsgeber 20 gelangt das
Signal zu einem Impulsformer 21, der die Zündimpulse in ein Rechtecksignal umformt.
Der Ausgang des Impulsformers 21 ist an den einen Eingang eines UND-Gliedes 22,
an den Eingang eines Verzögerungsgliedes 23, an den Eingang eines Negationsgliedes
24 und an den Eingang eines Frequenzteilers 25 angeschlossen. Des weiteren steht
mit dem Ausgang des Impulsformers 21 der mit der negativen Flanke zu triggernde
Rücksetzeingang eines Flipflops 26 in Verbindung. Ein an einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine befestigter Klopfgeber 27 ist über eine Auswerteschaltung 28
mit dem Setzeingang des Flipflops 26 verbunden. Auf die Auswerteschaltung 28 wirkt
eine Fensterschaltung 29 ein. Der Ausgang des UND-Gliedes 22 führt zum Setzeingang
eines Flipflops 30. Der Ausgang des Flipflops 30 ist mit dem Starteingang des dritten
Zählers 31 verbunden. Der Ausgang ;9 des Zählers 31 führt einerseits zu einer nicht
dargestellten Zündanlage, andererseits zum Rücksetzeingang des Flipflops 30 und
zum negierenden Eingang des UND-Gliedes 22. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes
23
steht mit dem Übernahmeeingang des Zählers 31 in Verbindung. Der Takteingang des
Zählers 31 ist an einem Taktgeber 32 angeschlossen. Der Ausgang des Flipflops 26
führt zu dem Aufwärtseingang eines ersten Zählers 33 und zu einem negierenden Eingang
eines UND-Gliedes 34. Des weiteren ist an das UND- d 34 der Ausgang des Frequenzteilers
25 angeschlossen. An einem dritten negierenden Eingang des UND-Gliedes 34 ist eine
Leitung des Zählers 33 angeschlossen, die.. dann ein Signal abgibt, wenn im Zähler
33 der Wert Null vorhanden ist. Eine weitere Taktfrequenz des Taktgebers 32 führt
an dem Takteingang eines weiteren Zählers 35. Mit dem Toreingang des Zählers 35
ist des weiteren der Ausgang des Negationsgliedes 24 verbunden. Mit dem Ausgang
des Negationsgliedes 24 stehen des weiteren die Übernahmeeingänge von Speichern
36, 37 in Verbindung.. Datenleitungen führen vom Zähler 35 zum Speicher 36 und vom
Speicher 36 zu einem Multiplizierer 38. Ein weiterer Eingang des Multiplizierers
38 ist über eine Datenleitung mit dem ersten Zähler 33 verbunden. Die Ausgangsdatenleitung
des Multiplizierers 38 führt zu dem Speicher 37, dem ein 1-Bit-Signal 39 hinzugefügt
wird. Der Ausgang des Speichers 37 steht über eine weitere Datenleitung mit dem
Eingang des dritten Zählers 31 in Verbindung.
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Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3 sei anhand des Impulsdiagramms
nach Fig. 4 näher erläutert. Am Ausgang des Impulsformers 21 liegen die Zündimpulse
entsprechend Fig. 4a an. Diese werden an das UND-Gatter 22geführt, und setzen das
Flipflop 30, wenn.an dem anderen Eingang des UND-Gliedes 22 kein Signal anliegt.
Ein Signal am Ausgang 19 des Zählers 31 und damit am anderen Eingang des
UND-Gliedes
22 liegt dann nicht an, wenn im Zähler 31 ein Wert eingespeichert ist, der von Null
verschieden ist.
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Um dies nach jedem Zündimpuls zu erreichen, auch wenn kein Klopfen
feststellbar war, wird in dem Speicher 37 jeweils mindestens 1-Bit 39 addiert. Der
Zähler 31 weist also nach dem Obernahmeimpuls, der über das Verzögerungsglied 23
entsprechend Fig. 4n verzögert und ebenfalls aus dem vorherigen Zündimpuls gewonnen
wird, einen Wert auf, der dem Produkt des Multiplizierers 38 entspricht und um 1
erhöht ist. In Fig. 4d ist der Zählerstand des Zählers 31 als Höhe eines Impulses
dargestellt. Ist das Flipflop 30 durch den Zündimpuls gesetzt, so wird im Zähler
31 die dort gespeicherte Zahl mittels Takte, die der Taktgeber 32 liefert, zurückgezählt.
Ist dieser Wert nur 1, da keine Klopfsignale angelegen waren, so ist der Nullzustand
sehr schnell erreicht, so daß am Ausgang9 nur sehr kurz nach Anliegen des Zündsignals
bereits ein Signal anliegt, das solange bestehen bleibt, bis nach der Verzögerungszeit
durch das Verzögerungsglied 23 ein neuer Wert in den Zähler 31 eingelesen wird.
Dann wird der Zähler, wie in Fig. 4d dargestellt, wieder gesetzt. Die Verzögerung
wird umso größer, je höher die im Zähler 31 eingespeicherte Zahl ist, da das Rückzählen
eine entsprechende Zeit beansprucht.
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Dies ist aus der Fig. 4d ab dem fünften Impuls erkennbar.
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Mit dem Abgeben eines Signals an der Leitung19 wird das UND-Glied
22 für weitere Impulse vom Impulsgeber 20 bzw. dessen Auswerteschaltung 21 gesperrt,
so daß Störimpulse keine weiteren Funktionen auslösen können. Des weiteren wird
das Flipflop 30 über den Rücksetzeingang zurückgesetzt. In Fig. 4c sind die Impulse
erkennbar, die am Ausgang des Flipflops 30 anliegen. Ihre Länge entspricht der Zeit,
um die der ursprüngliche Impuls
versetzt abgegeben wird. Ist im
Zähler 31 nur die Zahl 1 gespeichert, so erfolgt der Rücksetzimpuls nur kurzzeitig
verschoben, so daß sich am Ausgang des Flipflops 30 nahezu ein Nadelimpuls ausbildet.
Tritt ein Klopfen auf und der Zählerstand im Zähler 31 ist dementsprechend höher,
so erfolgt das Rücksetzen zu einem späteren Zeitpunkt, so daß das Flipflop verspätet
zurückgesetzt wird. Das ist ab dem sechsten Impuls erkennbar. Das Verzögerungsglied
23 verzögert, wie Fig. 4n zeigt, den am Ausgang des Impulsformers 21 an sich anliegenden
Zündimpuls soweit, daß die Übernahme eines Zahlenwertes in den Zähler 31 erst dann
erfolgen kann, daß der Zähler 31 auch beim größten Wert, der auftreten kann, sicher
auf Null zurückgezählt hat.
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Erst danach wird der neue Zählerwert übernommen. Die Verzögerungszeit
ist an der ansteigenden Flanke des Zählerstandes in Fig. 4d erkennbar.
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Der Zündimpuls nach Fig. 4a wird durch das Negationsglied 24 negiert
und ist in Fig. 4b dargestellt. Während der Zeit, in der am Zähler 35 ein Signal
anliegt, werden durch den Taktgeber 32 Impulse (Fig. 4e) in den Zähler 35 eingelesen.
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Der Zählerstand, der nach Beendigung des Impulses nach Fig. 4b im
Zähler 35 eingelesen ist, ist der Drehzahl der Brennkraftmaschine indirekt proportional.
Sofort nach dem Einlesen wird dieser Zählerstand mit der Rückflanke des Impulses
nach Fig. 4b in den Speicher 36 übernommen, und steht dann über die Datenleitung
dem Multiplizierer 38 zur Verfügung.
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Das Klopfsignal, das über den Klopfgeber 27 aufgenommen wird, wird
durch die Auswerteschaltung 28 ausgewertet.
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Solche Auswerteschaltungen sind beispielsweise aus der
DE-OS
29 18 420 bekannt. Zur Ausblendung von Störimpulsen findet die Fensterschaltung
29 Verwendung. Am Ausgang der Auswerteschaltung 28 tritt dann ein Impuls auf, wenn
ein Klopfen im Motor aufgetreten ist. Das Ausgangssignal der Auswerteschaltung 28
ist in Fig. 4f dargestellt. Wenn ein Klopfen auftritt und vom Klopfgeber 27 aufgenommen
wird, wird durch die Auswerteschaltung 28 ein Impuls abgegeben.
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Mit diesem Klopfsignal wird das Flipflop 26 gesetzt und durch die
Rückflanke des folgenden Zündimpulses zurückgesetzt. Das am Ausgang des Flipflops
26 auftretende Signal ist in Fig. 4g dargestellt. Mit jedem Signal am Ausgang des
Flipflops 26 wird der Zählerstand des Zählers 33 um 1 erhöht. In Fig. 4h ist die
Höhe des Zählerstands des Zählers 33 als Amplitude dargestellt. Mit dem ersten Klopfen
wird der Zählerstand 1 mit dem zweiten Klopfen der Zählerstand 2 usw. erreicht.
Tritt kein weiteres Klopfen mehr auf, so wird der Wert dieses Zählerstandes erst
beibehalten und dann wieder zurückgezählt. Die Rückwärtszählung erfolgt in Abhängigkeit
von den Zündimpulsen. Es ist jedoch nicht sinnvoll, mit jedem Zündimpuls ein Zurücksetzen
des Zählers 33 zu bewirken, da sonst ein dauerndes Schwingen zwischen Klopfen und
nicht Klopfen in der Brennkraftmaschine auftritt. Durch den Frequenzteiler 25 werden
daher die möglichen Rücksetzimpulse reduziert. Der Frequenzteiler kann beispielsweise
durch zwei teilen, so daß an seinem Ausgang Impulse nach Fig. 4i anliegen, das Teilerverhältnis
kann jedoch auch um ein Vielfaches größer sein. Im praktischen Betrieb haben sich
Teilerverhältnisse von 10 bis 20 bewährt. Über das UND-Glied 34 gelangen die Impulse
nach Fig. 4i an den Abwärtszähleingang des Zählers 33 und reduzieren seinen Zählerstand.
Eine Reduzierung des Zählerstandes soll jedoch nur erfolgen5 wenn kein Klopfsignal
anliegt
und der Zählerstand größer als Null ist.
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Aus diesem Grunde weist das UND-Glied 34 zwei weitere Eingänge auf,
die die Weitergabe der Impulse am Ausgang des Frequenzteilers 25 verhindern, wenn
entweder das Flipflop 26 durch ein Klopfimpuls gesetzt ist oder aber der Zähler
33 bereits seinen Zählerstand Null erreicht hat.
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Das am Ausgang des Zählers 33 anliegende Datensignal wird im Multiplizierer
38 mit dem der Drehzahl indirekt proportionalen Datenwert multipliziert. Dieser
der Drehzahl indirekt proportionale Datenwert ist in Fig. 41 dargestellt und wird
entsprechend Fig. 4k während des negierten Zündimpulses nach Fig. 4b im Zähler 35
aufgezählt und mit der negativen Flanke des negierten Impulses nach Fig. 4b in den
Speicher 36 übernommen. Die Amplitude der Fig. 4k und 41 stellt den Zählerwert dar.
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Das vom Multiplizierer 38 ermittelte Ergebnis, wird mit der positiven
Flanke des negierten Zündimpulses nach Fig. 4b in den Speicher 37 übernommen. Dieses
Signal ist in Fig. 4m dargestellt. Die Amplitude entspricht wiederum den Zählerstand.
Der in dem Speicher 37 übernommene Zählerstand ist gleich Null, wenn der das Klopfen
registrierende erste Zähler 33 den Zählerstand Null hat. Der übernommene Wert hat
einen endlichen Wert, wenn der Zählerstand des Zählers 33 von Null verschieden ist.
Aus dem bereits oben geschilderten Gründen wird im Speicher 37 der eingelesene Wert
um 1 erhöht.
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Der im Speicher 37 gespeicherte Zählerstand wird durch den durch das
Verzögerungsglied 23 verzögerten Zündimpuls
nach Fig. 4n in den
Zähler 31 übernommen. Die um 1 erhöhte Amplitude nach Fig. 4m kehrt daher in Fig.
4d wieder und ist ein Maß für die Zeit, die zum Herab zählen des Zählers 31 benötigt
wird und die daher die Verstellung nach spät besorgt.
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Die gesamte Schaltungsanordnung ist selbstverständlich auch analog
realisierbar. Anstatt Zähler finden dann Integrierbausteine Verwendung, an denen
die Impulse auf- bzw. abintegriert werden. Der Multiplizierer ist als analoge Schaltung
auszuführen. Ein Signal wird dann ausgelöst, wenn der Kondensator des das Produkt
registrierenden Integrierbaustein die Spannung Null aufweist.
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In Fig. 5 ist die Änderung dargestellt, mit der mit einer Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 eine Antiklopfsteuerung realisiert werden kann. Hierzu ist das UND-Glied
34 durch das UND-Glied 40 zu ersetzen. Der Ausgang 45 des UND-Gliedes 40 führt wiederum
zum Abwärtseingang des Zählers 33, während der negierende Eingang 41 des UND-Gliedes
40 mit dem Ausgang des Zählers 33 in Verbindung steht, der ein Signal abgibt, wenn
sein Zählerstand Null ist. Der Eingang 42 steht mit dem Ausgang des Frequenzteilers
25 in Verbindung, während der negierende Eingang 43 des UND-Gliedes 40 mit dem Ausgang
des Flipflops 26 in Verbindung steht. An einem weiteren negierenden Eingang des
UND-Gliedes 40 ist ein Schalter 44 angeschlossen, der mit der Masse verbunden ist.
Das Aufwärtszählen des Zählers 33 beim Auftreten von Klopfen erfolgt in der zuvor
geschilderten Art und Weise. Durch den zusätzlichen Eingang ist sichergestellt,
daß ein Abwärtszählen nur dann erfolgen
kann, wenn der Schalter
44 geschlossen ist und durch den negierenden Eingang eine logische 1 am UND-Glied
40 anliegt. Sind auch die übrigen Voraussetzungen erfüllt, d.h.
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der Zähler hat nicht den Wert Null, ein vom Teiler 25 geteilter Zündimpulstakt
liegt an und ein Klopfimpuls wird nicht abgegeben, dann erfolgt bei geschlossenem
Schalter 44 ein Abwärtszählvorgang. Der Schalter 44 ist nun mit Einrichtungen verbunden,
die die Betriebskennwerte der Brennkraftmaschine aufnehmen, Andern diese sich, so
wird Schalter 44 geschlossen. Er verbleibt in der geschlossenen Stellung bis entweder
ein Klopfen wiederum auftritt oder aber der Zählerstand Null erreicht wird und daher
keine Spätverstellung mehr erfolgt.
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Das Verhalten einer solchen Schaltungsanordnung ist in Fig. 6 beispielhaft
dargestellt. In der Abszisse ist die Zeit, in der Ordinate der Zündwinkel aufgetragen.
Tritt ein Klopfen auf, wird der Zündwinkel stufenweise nach spät verstellt, bis
das Klopfen verschwunden ist. In dieser Stellung verharrt nun die Verstellung des
Zündwinkels, wobei andere Verstelleinflüsse, wie beispielsweise die Unterdruckverstellung,
nicht berücksichtigt sind. Andert sich nun die Drehzahl oder die Last der Brennkraftmaschine
und tritt ein Klopfen nicht auf, so wird der Zündwinkel in einer langsameren Stufung
wieder nach früh verstellt. Dieser Verstellvorgang wird abgebrochen, sobald eine
Verstellung nach früh nicht mehr möglich ist oder aber ein erneutes Klopfen auftritt.
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In Fig. 7 ist eine Fensterschaltung dargestellt, wie sie zweckmäßigerweise
bei einer Antiklopfeinrichtung der zuvor beschriebenen Art Verwendung findet. In
einem Zähler 50
ist ein der Drehzahl indirekt proportionales Signal
erzeugt, das in die Zähler 51 und 52 abgegeben wird. Die Zähler 50, 51 und 52 sind
mit einem Taktgenerator 53 verbunde. Der Ausgang des Zählers 51 steht mit dem Setzeingang
eines Flipflops 54 in Verbindung. Des weiteren führt der Ausgang des Zählers 51
zum Rücksetzeingang eines Flipflops 55. Der Ausgang des Zählers 52 steht mit den
Rücksetzeingängen des Flipflop 54 und eines Flipflop 56 in Verbindung. Ser Ausgang
des Flipflops 54 führt zur Auswerteschaltung 28 eines Klopfsignalgebers. An einem
Eingang 57 liegen Drehzahlimpulse an, die jeweils einem Eingang eines UND-Gliedes
58 und 59 zugeführt sind. Ein weiterer negierender Eingang des UND-Gliedes 58 steht
mit dem Ausgang des Zählers 51, ein negierender Eingang des UND-Gliedes 59 mit dem
Ausgang des Zählers 52 in Verbindung. Der Eingang 57 führt des weiteren über ein
Negationsglied 60 zum Übernahmeeingang des Zählers 50.
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Der Zähler 50 hat dieselbe Funktion wie der Zähler 35 in Fig. 3. In
ihm wird ein der Drehzahl indirekt proportionales Signal eingezählt. Die Impulse
kommen vom Taktgenerator 53 und werden während des Übernahmeimpulses, der vom Zündimpuls
abgeleitet ist, in den Zähler eingezählt. Bei der Verwendung der Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 ist daher der Zähler 50 nicht erforderlich, sondern es kann der im Zähler
35 eingezählte Zählerstand verwendet werden. Der Zählerstand des Zählers 50 wird
in die Zähler 51 und 52 übernommen. Beim Auftreten eines Zündimpulses am Eingang
57 gelangt dieser über das UND-Glied 58 zum Flipflop 55 und setzt dieses. Das gleiche
geschieht über das UND-Glied 59 mit dem Flipflop 56. Die Zähler 51 und 52 zählen
nun den gespeicherten Zählerstand rückwärts. Wichtig dabei ist,
daß
die Takt folge für den Zähler 51 schneller ist als die Taktfolge für den Zähler
52. Zähler 51 wird daher den Zustand Null früher erreicht haben als Zähler 52. Hat
der Zähler 51 den Zustand Null erreicht, wird das Flipflop 54 gesetzt, was eine
öffnung des Fensters bedeutet. Erreicht der Zähler 52 etwas später den Nullzustand,
wird das Flipflop 54 rückgesetzt und das Fenster wieder geschlossen.
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Erst wenn im Zähler 51 der Zählerstand des Zählers 50 eingelesen ist,
wird das UND-Glied 58 freigegeben und somit der Eingang 57 zum Flipflop 55 durchgeschaltet.
Des weiteren ist durch diese Maßnahme gewährleistet, daß das Flipflop 55 sich dann
im rUckgesetzten Zustand befindet, so daß der Zähler 51 nicht von alleine beginnt
zurückzuzählen. Erst mit dem Anliegen eines Signales am Eingang 57 erfolgt das Setzen
des Flipflops 55, das beim Erreichen des Zählerstands Null sofort zurückgesetzt
wird. Solange der Zähler 51 sich im Nullzustand befindet, ist ein Einlesen eines
neuen Signales nicht möglich. Das UND-Glied 59 und das Flipflop 56 erfüllen die
gleiche Funktion.
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Die Schaltung ist so ausgeführt, daß sie leicht integriert werden
kann. Insbesondere da sie einen Teil der Bauteile mit der Schaltung nach Fig. 3
gemeinsam hat, ist diese Schaltung besonders gut als Fensterschaltung 29 einsetzbar.