DE3022307A1

DE3022307A1 - Zuendzeitpunkt-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3022307A1
Application number: DE19803022307
Authority: DE
Inventors: Masaharu Asano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1981-01-08
Also published as: GB2125889A; GB2053351A; US4409937A; FR2459377A1; FR2459377B1; DE3050875C2; DE3022307C2; GB2125889B; GB2053351B

Description

Be s chreibung

Die Erfindung bezieht sieb, auf eine Brennkraftmaschine und insbesondere auf eine Zündzeitpunkt-Steuereinriehtung für eine Brennkraftmaschine.

Bei der Ausbildung einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug vrurden bisher bereits verschiedene Überlegungen ausgeführt, um die Arbeitsweise des Kraftfahrzeuges zu verbessern. So wurden z.B. zur Einstellung des Zündzeitpunkt es ein Ansaugunterdruck-ToreilungswinlcelBiechanismus oder ein Zentrifugal-Voreilungswinkelmechanismus eingesetzt, um einen optimalen Kraftstoffverbrauch und eine maximale Ausgangsleistung zu erhalten» wobei der Zündzeitpunkt sehr nahe dem mit MB3? (minimale Yoreilung für das beste Drehmoment) bezeichneten Seitpunkt eingestellt wurde. Andererseits befindet sich in einem relativ niedrigen Drehzahlbereich einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit Fremdzündung der kritische Zündzeitpunkt, unterhalb dem kein Klopfen auftritt und der von der Art der Brennkraftmaschine und der Oktanzahl des benutzten Kraftstoffes abhängt, auf der gegenüber MBT verzögerten Seite, so daß dadurch El op fen auftreten kann, wenn der Zündzeitpunkt auf MBS eingestellt wird. TJm daher &en Zündzeitpunkt so nahe wie möglich an den Zeitpunkt MBiB innerhalb des Bereichs heranzurücken, in dem kein Klopfen auftritt, wobei ein relativ niedriger Brehzahlbereich ä.e'x Kurbelwelle vorliegt, ist es empfehlenswert_s den. Zündzeitpunkt auf den kritischen Zündzeitpunkt einzustellen. Jedoch

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Γι _

treten, tatsächlich Einflüsse durch das Alter der Brennkraftmaschine "und ühgleichmäßigkeiten in der KraftstoffoktanzEaÜl auf, so daß es unvermeidbar ist, den Zündzeitpunkt aiii die Seite einzustellen, die weiter von dem kritischen Zündzeitpunkt verzögert ist, wodurch der fcfirkon-gsgrad des Kraftstoffverbrauchs und der Ausgangsleistimg herabgesetzt wird. Diese Herabsetzung ist bei einer Brennkraftmaschine besonders groß* die mit einer hohen Ατοίladung oder einem hohen Kompressionsverhältnis arbeitet, wobei diesen Kennwerten in jüngster Zeit große Aufmerksamkeit gewidmet wurde, um den Wirkungsgrad des Kraftstoffverbrauchs und der Ausgangsleistung zu verbessern., was zu einem großen Problem bei diesen Brennkraftmaschinen führt.

Obwohl der Zündzeitpunkt etwas abwärts auf der gegenüber dem kritischen Zündzeitpunkt verzögerten Seite eingestellt werden kann, besteht die Möglichkeit eines Klopfens, das in Abhängigkeit von den Fahrzuständen eines Kraftfahrzeuges, dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und dea Bmgebungsbedingungen auftreten kann. Es ist unmöglich, unter allen Bedingungen das Klopfen vollständig zu vermeiden.

Wenn, andererseits der Zündzeitpunkt verzögert eingestellt wird, τ» jegliches Klopfen zu vermeiden, wird der Wirkungsgrad des Kraftstoffverbrauchs und der Ausgangsleistung stark vermindert, wodurch sich kein praktischer Yorteil ergibt..

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Bisher wurde daher der Zündzeitpunkt mit Fi 1^e eines Ansaugunterdruck-Voreilungswinkelmechanisri].,·: ader eines Zentrifugal-Voreilungswinkelmechanisiaus ge^ -^jart, die eine herkömmliche oder eine etwas voreilenc-_ ^ündzeit— punkt-Kennlinie haben. Nur wenn ein Klopfen -etsächlich auftritt, wurde der Zündzeitpunkt etwas verzögert, um ein weiteres Klopfen zu verhindern, wie dieses in der US-PS 4· 002 155 beschrieben ist.

Eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung dieser Art beginnt zu arbeiten, indem das Klopfen der Brennkraftmaschine erfaßt wird. Eine Erfassungseinrichtung für dieses Klopfen nach der vorstehend genannten TJS-Pat ent schrift zählt die Anzahl von Teilen eines Signals aus Klopfer equenzkomponenten von einem Brennkraftmaschinen-Schwingungsfühler, die einen Bezugspegel überschreiten, und bestimmt das Klopfen nach Maßgabe der Anzahl der gezählten Teile. Diese Bestimmung kann durch Bauschen beeinflußt werden, so daß das Signal aus den Klopf-Frequenzkomponenten mit einem weiteren höheren Bezugspegel verglichen werden muß, um das Klopfen positiv zu bestimmen. Eine solche Einrichtung hat daher einen komplizierten Aufbau und arbeitet dennoch nicht zuverlässig.

Eine solche Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung führt eine Abtastung für jede bestimmte Zeitdauer aus, um das Auftreten von Klopfen zu bestimmen, verzögert den Zündzeitpunkt um einen bestimmten Winkel jedesmal dann, wenn Klopfen auftritt, und verschiebt den Zündzeitpunkt voreilend um eine weitere Größe, wenn kein Klopfen auftritt.

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BAD ORIGINAL

Infolge dieses Aufbaus kann die Steuerung des Verzögerns oder Voreilens des Zündzeitpunktes um eine bestimmte Größe jedoch nicht ausgeführt werden, "bevor die Abtastung beendet ist. Die Steueransprechempfindlichkeit ist daher gering. Da außerdem der Winkel, um den die Zündung verzögert wird, unabhängig von der Frequenz des Klopfens konstant ist, entspricht dieser Verzögerungswinkel nicht notwendigerweise der erforderlichen Größe, und ein Verzögerungswinkel, der das Klopfen beseitigt, wird nicht erreicht, bevor eine erhebliche Anzahl von Abtastungen ausgeführt ist, wodurch das unerwünschte Ansprechverhalten nicht zu verhindern ist.

Eine erfindungsgemäße Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine ist gekennzeichnet durch: eine erste Einrichtung zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das sich mit einer bestimmten Größe um eine einen bestimmten Kurbelwinkel entsprechende Größe in Richtung einer Verzögerung des Zündzeitpunktes jedesmal dann ändert, wenn ein Klopf-Bestimmungssignal, das das Auftreten von Klopfen angibt, mit einer Frequenz an diese gegeben wird, die höher als eine bestimmte Frequenz ist, und mit einer Amplitude, die größer als eine bestimmte Amplitude ist, und sich mit einer geringeren als die bestimmte Größe in Richtung eines Voreilens des Zündzeitpunktes beim Fehlen des Klopf-Bestimmungssignals ändert.

Eine zweite Einrichtung zum Abgeben einer Signalform ist vorgesehen, die jedesmal dann zurückgesetzt wird, wenn ein Zündbefehlssignal an diese gegeben wird, und sich dann auf einen bestimmten Pegel mit einer Größe ändert, die von

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der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt.

Es ist ein erster Vergleicher zum Vergleichen der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung vorgesehen, um ein Impulssignal einer Dauer abzugeben, die vom Pegel des Ausgangssignals der ersten Einrichtung abhängt.

Ferner ist eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des Zündzeitpunktes um eine Größe vorgesehen, die der Dauer des Impulssignals entspricht.

Andererseits kann die erste Einrichtung ein Signal abgeben, das beim Fehlen des Klopf-Bestimmungssignals sich um eine Größe, die einem bestimmten Kurbelwinkel entspricht, in der Richtung des Voreilens des Zündzeitpunktes jedesmal dann, ändert, wenn das Zündbefehls signal sich in einer bestimmten Richtung ändert, und dann diesen Endi^ert beibehält, bis die nächste Änderung in dem Zündbefehlssignal in der bestimmten Richtung auftritt.

Das heißt, sobald das Klopf-Bestimmungssignal von der Einrichtung erhalten wird, wird die Steuerung der Verzögerung des Zündzeitpunktes vorgenommen, wodurch ein Zündverzögerungswinkel erhalten wird, der das Klopfen verhindert, was in Abhängigkeit von der Frequenz und damit der Stärke des Klopfens ohne eine Verzögerung und mit einer ausgezeichneten Steueransprechempfindlichkeit vorgenommen wird.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann außerdem aufweisen: eine Einrichtung zum Fühlen eines Signals von

τ, , λ. J^ ,wesentlichen

Frequenzkomponenten, die dem Klopfen/entsprechen, eine Gleichrichtereinrichtung zum Gleichrichten des Signals, eine Glättungseinrichtung zum Glätten des gleichgerichteten Signals, einen zweiten Vergleicher zum Vergleichen des Signals aus den Frequenzkomponenten, die

im wesentlichen
dem Klopfen7entsprechen, mit dem geglätteten Signal, um ein Vergleichssignal abzugeben, wenn das erstere Signal hinsichtlich der Amplitude das letztere Signal übersteigt, einen Integrator zum Integrieren des Vergleichssignals über die Zeit, eine erste Rücksetzeinrichtung zum Zurücksetzen des zweiten Integrators jedesmal dann, wenn das Zündbefehlssignal von dieser erhalten wird, und einen dritten Vergleicher zum Vergleichen des Ausgangssignals des zweiten Integrators mit einem Bezugspegel, um das Klopf-Bestimmungssignal zu erzeugen, wenn das erstere in seiner Amplitude den letzteren übersteigt.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung ist also eine erste Schaltung vorgesehen, die ein Ausgangs signal erzeugt, das sich mit einer bestimmten Größe um eine Größe, die einem bestimmten Kurbelwinkel entspricht, in Richtung einer Verzögerung eines Zündzeitpunktes jedesmal dann ändert, wenn ein Klopf-Bestimmungssignal, das das Auftreten von Klopfen angibt, an diese mit einer Frequenz gegeben wird, die höher als eine bestimmte Frequenz ist, und eine Amplitude hat, die höher als eine bestimmte Amplitude ist. Das Ausgangssignal von der ersten Schaltung ändert sich außerdem mit einer geringeren Größe als die bestimmte Größe in Richtung ein Voreilens

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des Zündzeitpunktes beim Fehlen des Klopf-Bestimmungssignals. Eine zweite Schaltung ist vorgesehen, um eine Signalform abzugeben, die jedesmal dann zurückgesetzt wird, wenn ein Zündbefehlssignal an diese gegeben wird, und die sich danach auf einen bestimmten Pegel mit einer Größe ändert, die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt. Eine dritte Schaltung ist vorgesehen, um die Ausgangssignale der ersten und zweiten Schaltungen miteinander zu vergleichen und ein Impulssignal mit einer Dauer abzugeben, die von dem Pegel des Ausgangssignals der ersten Schaltung abhängt. Eine vierte Schaltung ist vorgesehen, um den Zündzeitpunkt um eine Größe zu verzögern, die der Dauer des Impulssignals entspricht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, wobei diese jedoch nicht als die Erfindung einschränkend anzusehen sind, sondern vielmehr nur Ausführung sbei spiele angeben. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführung sbeispiels einer erfindungsgemäßen Zündz eitpunkt-St euereinr ichtung,

Fig. 2 eine Schaltung einer Verarbeitungseinheit der Steuereinrichtung für das Fühlerausgangssignal,

Fig. 3 eine Schaltung einer Glättungseinrichtung der Steuereinrichtung,

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Pig. 4 eine Schaltung des Vergleichers der Steuereinrichtung,

!"ig. 5 eine Schaltung der Fühlereinrichtung der Steuereinrichtung für die Stärke des Klopfens,

Fig. 6 ein Signaldiagramm, das der Glättungs- und Vergleichseinrichtung der Steuereinrichtung zugeordnet ist,

Fig. 7 ein. Signaldiagramm, das der Fühlereinrichtung für die Stärke des Klopfens zugeordnet ist,

Fig. 8 eine Abwandlung der Fühlereinrichtung für die Stärke des Klopfens,

Fig. 9 ein. Signal diagramm, das der in Fig. 8 gezeigten Abwandlung zugeordnet ist,

Fig. 10 eine zweite Abwandlung der Fühlereinrichtung für die Stärke des Klopfens,

Fig. 11 ein Signaldiagramm, der in Fig. 10 gezeigten zweiten Abwandlung zugeordnet ist,

Fig. 12 eine Schaltung einer Recheneinrichtung der St euereinrichtung,

Fig. 13 eine Abwandlung der Recheneinrichtung,

Fig. 14 ein Signaldiagramm, das der in Fig. 13 gezeigten Abwandlung zugeordnet ist,

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Pig. 15 eine Schaltung einer Frequenz-Spannungs-Umformereinrichtung der Steuereinrichtung,

Fig. 16 eine Schaltung einer Steuereinheit für einen gleichen Voreilungswinkel der Steuereinrichtung,

Fig. 17 eine Schaltung einer Spannungs-Strom-Umformerschaltung der Steuereinheit für einen gleichen Voreilungswinkel,

Fig. 18 Signalformen, die sich auf die Steuereinheit für den gleichen Voreilungswinkel "beziehen, und

I¹Xg. 19 ein Signal diagramm, das die Phasenbeziehung zwischen einer integrierten Signalform für einen gleichen Voreilungswinkel und einem Zündbefehlssignal zeigt.

Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen jeweils gleiche Bauelemente oder Teile in dem Ausführungsbeispiel und den Abwandlungen der Erfindung in der gesamten Zeichnung.

In lig. 1 weist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung einen Schwingungsfühler 1, eine Verarbeitungseinheit 100 für das Ausgangssignal des Fühlers, eine Glättungseinheit 200, eine Vergleichs einheit 3OO und eine Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens auf. Die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung umfaßt ferner eine Recheneinheit 500, eine Frequenz-Spannungs-Umformereinheit 600 und eine Steuereinheit 7OO für einen gleichen Voreilungswinkel und erhält ein Klopf-Bestimmungssignal von der Fühlereinheit

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für die Stärke des Klopfens und gibt ein eingestelltes Zündzeitpunktssignal über eine Treiberschaltung 2 an eine Zündspule 3 ab.

Ein Eingang 4- erhält einen Zündbefehl oder ein Bezugssignal, z.B. von einem Unterbrecherpunkt eines hier nicht gezeigten Zündverteilers, der von der Brennkraftmaschine angetrieben ist.

Der Schwingungsfühler 1 kann vom Resonanztyp sein, der ein dünnen plattenformiges piezoelektrisches Element, zwei mit Silber beschichtete Elektroden, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des piezoelektrischen Elements ausgebildet sind, eine an einer der einander gegenüberliegenden Oberflächen der beschichteten Elektroden mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebstoffes angeordnete Metallscheibe und ein Lagergehäuse aufweist, das auf dem Fahrzeug angeordnet ist und an dem die Metallscheibe in dessen Mitte befestigt ist. Auf diese Weise werden Schwingungen der Metallscheibe, die durch Schwingungen der Brennkraftmas chine bedingt sind, durch das piezoelektrische Element in elektrische Signale umgeformt. Die Resonanzfrequenz der Metallscheibe wird auf den Bereich der Klopf frequenz en der Brennkraftmaschine, z.B. zwischen 6,5 kHz- bis 8,5 kHz, eingestellt, und eine Schwingungskomponente mit der Resonanzfrequenz wird verstärkt und extrahiert. Andererseits kann der Schwingungsfühler auch ein weiterer Typ eines Resonanz schwingungsfühlers sein, der die Geräusche infolge des Drucks und der Verbrennung innerhalb der Brennkammer der Brennkraftmaschine erfaßt und eine Frequenz auswählt, die dem Klopfen entspricht, und diese in ein elektrisches Signal umformt.

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im wesentlichen Das die Schwingungsfrequenzen, die dem Klopfen]'entsprechen, angebende elektrische Signal, das auf diese Weise erhalten wird, enthält immer noch relativ niedrige Frequenzkomponenten, die als Interferenzfrequenzen wirken. Diese relativ niedrigen Frequenzkomponenten werden durch die Verarbeitungseinheit ΊΟΟ für das Fühlerausgangssignal beseitigt. Das Signal, aus dem die Interferenzfrequenzen beseitigt wurden, wird in der Verarbeitungseinheit 100 verstärkt und gleichgerichtet. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel ist diese Gleichrichtung des Signals als eine Halbweg-Gleichrichtung gezeigt. Jedoch kann auch eine Vollweg-Gleichrichtung des Signals natürlich ebenfalls benutzt werden. Der Schwingungsfühler 1 kann alle Frequenzen in entsprechende elektrische Signale umformen, und ein hier nicht gezeigtes Bandpassfilter kann alle diese Frequenzen erhalten und dem Klopfen im wesentlichen entsprechende Frequenzen abgeben.

Die Glättungseinheit 200 glättet das gleichgerichtete Signal und gibt einen geglätteten Ausgangspegel ab. Dieser Ausgangspegel wird an den Vergleicher 300 zusammen mit dem Signal von der Verarbeitungseinheit 100 zu Vergleichszwecken gegeben. Die Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens integriert das Ausgangssignal von dem Vergleicher 300 über die Zeit und vergleicht diesen integrierten Vert mit einem Bezugspegel bei jedem bestimmten Kurbelwinkelintervall, z.B. für jede Zündperiode. Wenn der integrierte Vert den Bezugspegel übersteigt, bestimmt die Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens, daß Klopfen auftritt, und gibt ein dieses angebendes Signal ab.

Die Fühlereinheit 4-00 für die Stärke des Klopfens gibt damit das Klopf-Bestimmungssignal ab, wodurch die Recheneinheit 500 angesteuert wird. Diese Recheneinheit 500 berechnet ein Signal

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zum Verzögern des Zündzeitpunktes um einen gegebenen Winkel jedesmal dann, wenn ein Ansteuersignal an sie gegeben wird, und zum "Voreilen des Zündzeitpunktes in Richtung auf den normalen Zündzeitpunkt, wenn ein Anst euer signal nicht zugeführt wird, um einen Winkel, der sich nach Maßgabe einer bestimmten Funktion ändert.

Die Frequenz-Spannungs-IImformereinheit 6 formt ein Zündbefehllssignal, das der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, vom Eingang 4- in ein entsprechendes Spannungssignal um. Dieses Spannungssignal, das Signal von der Recheneinheit 500 und das Zündbefehls signal von dem Eingang 4- werden an die Steuereinheit 7 für den gleichen Voreilungswinkel gegeben, di& den Zündzeitpunkt nach Maßgabe der jeweiligen Eingangssignale verzögert, und ein eingestelltes Zündzeitpunktsignal an die Treiberschaltung 2 für die Zündspule abgibt, wodurch die Zündspule 5 durch Verzögern des Zündzeitpunktes um einen bestimmten Winkel gegenüber dem normalen Zündzeitpunkt erregt wird.

Die verschiedenen Einheiten und Einrichtungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung werden jetzt im einzelnen erläutert.

Verarbeitung einheit 100 für das Fühlerausgangssignal

In Fig. 2 sind die Einzelheiten der Verarbeitungseinheit gezeigt. Eine Filterschaltung, die Widerstände R 101, R 102, R 103 TiD-Ol einen Kondensator C 101 umfaßt, beseitigt die niedrigen Frequenzkomponenten, die Rauschen bilden, aus einem elektrischen Signal von Frequenzkomponenten, die dem

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Klopfen im wesentlichen, entsprechen. Ein Beispiel des gefilterten elektrischen Signals 5, z.B. 6,5 bis 8,5 kHz, ist in Fig. 6 gezeigt, wo relativ große Amplituden ein Klopfen zu den Zeitpunkten A und B angeben.

Das Signal von dem Fühler 1 enthält aber auch Schwingungskomponenten, die bei einem bestimmten Zustand infolge der Verbrennung innerhalb der Brennkraftmaschine auftreten. Diese Schwingungskomponenten ändern sich stark in der Amplitude nach Maßgabe des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, wie der Drehzahl, der Belastung und dergl. Es reicht daher nicht aus, das Signal 5 mit einem festen Bezugspegel zu vergleichen und die Schwingungskomponenten zu bestimmen, die den Bezugspegel übersteigen, wie er durch das Klopfen erzeugt wird. Dieses liegt daran, daß die Schwingungskomponenten, die den Bezugspegel übersteigen, durch den Betriebszustand der Brennkraftmaschine bedingt sein können. Der Bezugspegel, mit dem das Signal 5 verglichen wird, muß sich daher mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändern. Im Hinblick darauf werden die KlopfSchwingungskomponenten des Signals 5 in der folgenden Weise festgestellt.

Nach dem Durchlaufen der Filterschaltung wird das Signal in einem Operationsverstärker OP 101 verstärkt, der mit Widerständen R 104-, R 105 und R 106 verbunden ist, in einem Halbweg-Gleichrichter, der eine Diode D 101 und einen Widerstand R 107 umfaßt, gleichgerichtet und in einem Operationsverstärker OP 102 in bestimmter Weise verstärkt, der mit Widerständen R 108, R 109 und R 110 verbunden ist. Die Operationsverstärker OP 101 und OP 102 erhalten jeweils die Signale an ihren positiven Eingängen, und es wird dadurch eine Signalform, die durch die Halbweg-Gleichrichtung des Signals 5 er-

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ORIGINAL INSPECTED

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halten wird und in Fig· 6 mit 10 bezeichnet ist, an einem Anschluß abgegeben, der ebenfalls mit 10 bezeichnet ist.

Glättungseinheit 200

Pig. 3 zeigt den Aufbau der Glättungseinheit 200.

Die Signalform vom Anschluß 10 wird durch eine Glättungsschaltung geglättet, die aus einem Widerstand R 201 und einem Kondensator C 201 besteht. Das geglättete Ausgangssignal von der Glättungsschaltung wird auf einen bestimmten Pegel mit Hilfe eines Operationsverstärkers OP 201 verstärkt, der mit Widerständen R 202 und R 203 verbunden ist, und wird als ein geglätteter Pegel abgegeben, der in Fig. 6 mit 20 bezeichnet ist, was an einem ebenfalls mit 20 bezeichneten Ausgangsanschluß erfolgt.

Vergleicher 300

In Fig. 4- sind die Einzelheiten des Yergleichers 300 gezeigt. Dieser vergleicht die Signale von den Anschlüssen 10 und 20. Ein Operationsverstärker OP 301, der mit einem Widerstand R 302 verbunden ist, erhält den geglätteten Pegel an seinem positiven Eingang über einen Widerstand R 301 von dem Anschluß 20 und das Signal an seinem negativen Eingang von dem Anschluß 10. Der Operationsverstärker OP 301 vergleicht daher diese beiden Signale und gibt ein Impulssignal 30 an einem Anschluß 30 ab, das in Fig. 6 gezeigt ist. Dieses Impulssignal hat normalerweise einen hohen Pegel und nimmt einen niedrigen Pegel an, wenn das Signal von dem Anschluß 10 den geglätteten Pegel von dem Anschluß 20 übersteigt

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Wenn die ins

Negative gehenden Impulse des Impulssignals vom Anschluß 30 alle als Klopfen "bestimmt xverden, so kann dieses eine fehlerhafte Bestimmung sein, da das Signal von dem Schwingungsfühler 1 verschiedene scheinbare Klopfschwingungen, wie Zündrauschen, enthält. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel wird daher der integrierte ¥ert des ins Negative gehenden Impulses und ein Bezugspegel für jede bestimmte Kurbelwinkelbreite, wie z.B. für eine Zündperiode, verglichen, um ein Klopf-Bestimmungssignal abzugeben.

Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens

In !"ig. 5 ist die Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens gezeigt. Das an dem Anschluß 30 erzeugte Impulssignal, das beispielsweise unter dem Bezugszeichen 30 in Fig. 7 gezeigt ist, wird über eine Diode D 401 und einen Widerstand R 401 an einen invertierenden Eingang einer Integratorschaltung gegeben, die einen Widerstand E 401, einen Kondensator C 401 und einen Operationsverstärker OP 401 aufweist, dessen nicht invertierender Eingang einen festen Potentialpegel erhält. Wenn ein Relausschalter S 401 geöffnet ist, werden die ins Negative gehenden Impulse des zuvor erwähnten Impulssignals über die Zeit integriert, und der integrierte Wert wird an einem Anschluß 41 abgegeben, wobei das Ausgangssignal stufenförmig ist und in Fig. 7 durch das gleiche Bezugszeichen 41 bezeichnet ist. Andererseits wird ein Zündbefehlssignal, das in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist, an einem Anschluß abgegeben, der ebenfalls mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Dieses Signal wird in einem Differenzierglied nach der Zeit differenziert, das aus einem Kondensator C 402 und einem Widerstand Ή 404 gebildet

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ist,, und wird in einem Verstärker OP 403 verstärkt. Das differenzierte Signal 43 in Fig. 7» <3.as heißt, ein Signal das ins Positive genende Impulse einer festen Breite jedesmal dann hat, wenn das Zündbefehlssignal 4 ansteigt, wird an einem Anschluß 4-3 abgegeben. Dieses Signal schließt einen Relaisschalter S 4-01 Jedesmal dann, wenn ein ins Positive gehender Impuls abgegeben wird, das heißt jedesmal dann, wenn ein Zündbefehlssignal dem Anschluß 4- zugeführt wird, wobei während dieser Zeit der Kondensator G kurzgeschlossen wird, wodurch der Integrator zurückgesetzt wird. Das am Anschluß 4-1 abgegebene Signal kehrt daher augenblicklich auf einen bestimmten Pegel jedesmal dann zurück, wenn ein differenziertes Zündbefehlssignal 4- an den Schalter S 4-01 abgegeben wird, wie dieses durch das

gleiche Bezugszeichen 41 in I¹Xg. 7 gezeigt ist, und bildet eine stufen- oder treppenförmige Signalform, die durch das Integrieren des ins Negative gehenden Impulse des Impulssignals 30 für jede Zündperiode erhalten wird. Dieses stufenförmige Signal 41 wird an einen negativen Eingang eines Vergleichers OP 402 gegeben und mit einem Signal verglichen, das einem positiven Eingang des Vergleichers OP 402 von dem Anschluß 42 zugeführt wird. Dieses Signal hat einen festen Spannungspegel, der durch Teilerwiderstände R 402 und R erzeugt wird, und wird als ein Bezugssignal benutzt, das in Fig. 7 mit dem gleichen Bezugszeichen 42 bezeichnet ist. Der Vergleicher OP 402 gibt ein Signal eines relativ niedrigen Pegels 40 in Fig. 7 sm einem ebenfalls mit 40 bezeichneten Anschluß ab, wenn das Signal 41 das Bezugssignal 42 übersteigt, das heißt während der Zeit T_x. bis T₂ in Fig. 7-

Obwohl bei dem besonderen Ausführungsbeispiel das Bezugssignal 42 mit einem festen Pegel gezeigt ist, kann es ge-

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ändert werden, um an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßt zu werden, wenn die Widerstände R 4-02 und R 4-03 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine geändert werden.

Während das Signal 4-0 einen niedrigen Pegel hat, bestimmt die Einrichtung, daß die Brennkraftmaschine sich im Klopfzustand befindet. Wenn diese Bestimmung vorgenommen werden soll, integriert die Einrichtung über der Zeit für jede Zündperiode das Impulssignal 30, das durch Vergleichen des Halbweg-gleichgerichteten Signals 10 mit dem Bezugspegel erhalten wird, und bestimmt, daß Klopfen auftritt, wenn der integrierte Wert das Bezugssignal übersteigt. Auf diese Weise ermöglicht ein einfacher Vergleich zwischen dem Halbweggleichgerichteten Signal 10 und dem Bezugspegel 20 die gleichzeitige Messung der Anzahl und Größe von Teilen des Halbweggleichgerichteten Signals 10, die den Bezugspegel 20 übersteigen, wodurch zuverlässig das Klopfen erfaßt werden kann, obwohl eine einfache Schaltung benutzt wird, und es können keine Fehler infolge von Häuschen auftreten.

Ein Teil der Fühlereinheit 4-00 für die Stärke des Klopfens kann anstelle der in Fig. 5 gezeigten Schaltung die in Fig. gezeigte Schaltung haben. Bei dieser anderen Ausführungsform wird der geglättete Pegel 20 an den negativen Eingang des Operationsverstärkers OP 4-01 über einen Widerstand R 401 und eine Diode D 4-01 gegeben, während das Halbweg-gleichgerichtete Signal 10 an den positiven Eingang des Integrators OP 4-01 über einen Widerstand R 4-15 und einen Kondensator C 4-05 gegeben wird. Solange der Relaisschalter S 4-01 geöffnet ist, integriert der Integrator, der einen Operationsverstärker OP 4-01 enthält, die Teile des Halbweg-gleichgerichteten Signals 10, die den geglätteten Pegel 20 übersteigen,

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wie dieses in Jig. 9 durch. Schraffur angegeben ist. Wie zuvor beschrieben wurde, ist dieses Ausführungsbeispiel ähnlich, dem in Pig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel in der Eigenschaft, daß die durch. Differenzieren des Impulsbefehlssignals erzeugten Impulse 43 vom Anschluß 43 zugeführt werden, um den Schalter S 401 zu schließen, wodurch zu diesem Zeitpunkt der Integrator zurückgesetzt wird und das Integrationsergebnis gelöscht wird. Auf diese Weise integriert der Integrator wiederholt Flächenteile des Halbweg-gleichgerichteten Signals 10, die den geglätteten Pegel 20 überschreiten und in 5¹Xg. 9 schraffiert dargestellt sind, und gibt ein in !ig. 9 gezeigtes Signal 41' am mit dem gleichen Bezugszeichen 41* bezeichneten Anschluß während einer Zeitdauer T^, bis Tg ab, wenn das Signal 41· den Bezugspegel übersteigt.

Diese Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens ist dadurch gekennzeichnet, daß, da die Flächenteile des Halbweggleichgerichteten Signals 10, die den geglätteten Pegel 20 übersteigen, über die Zeit integriert v/erden, lediglich ein Vergleich zwischen diesen Signalen die gleichzeitige Bestimmung der Anzahl und Größe der Flächenteile des Halbweggleichgerichteten Signals 10 ermöglicht, wodurch die Stärke des Klopfens genauer als bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel bestimmt werden kann. Außerdem beseitigt diese" Einrichtung die HOtwendigkeit ein Impulssignal, wie das in Fig. 6 gezeigte Signal 30 zu erzeugen, wodurch der Aufbau der Einrichtung weiter vereinfacht wird.

In Fig. 10 ist eine Abwandlung der Fühlereinheit 400 für die Stärke des Klopfens gezeigt.

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Der den Operationsverstärker OP 401 umfassende Integrator wird durch eine Rucksetζschaltung τ* bei'jeder bestimmten Kurbelwellenwinkelumdrehung, z.B. für jede Zündperiode, zurückgesetzt, um zu prüfen, ob Klopfen auftritt. Außerdem wird der Integrator durch eine Rückset ζ schaltung r~ jedesmal dann zurückgesetzt, wenn ein Klopf-Bestimmungssignal am Anschluß so abgegeben wird, damit das Klopf-Bestimmungssignal mit einer Frequenz abgegeben wird, die der Stärke des Klopfens entspricht, wodurch die Fühlereinheit verbessert wird.

Dieses Klopf-Bestimmungssignal wird an die Rücksetzschaltung Γρ uiid die Recheneinheit 500 gegeben.

In der Rück set ζ schaltung r~ wird das Klopf-Bestimmungssignal an eine Verzögerungsschaltung gegeben, die einen Widerstand R 413 "lind einen Kondensator C 404 aufweist und ein bei 44 in Fig. 11 gezeigtes Verzögerungssignal an einem ebenfalls mit 44 bezeichneten Anschluß erzeugt. Das Signal 44 wird in einem Vergleicher OP 405 mit einem bestimmten, in Fig. 11 unter 45 gezeigten Bezugspegel verglichen, der durch Teilerwiderstände R 405 und R 406 erzeugt wird, um ein Vergleichs-Impulssignal 46 in Fig. 11 an einem mit dem gleichen Bezugszeichen 46 bezeichneten Anschluß zu erzeugen, wobei dieser über einen Widerstand R 409 gespeist ist. Dieses Vergleichs-Impulssignal wird mit Hilfe eines Differenziergliedes nach der Zeit differenziert, das einen Kondensator C 403, einen Widerstand R 410 und eine Diode D 402 umfaßt. Da dieses differenzierte Signal in einem Vergleicher OP 404 mit einem bestimmten Pegel verglichen wird, der durch Teilerwiderstände R 411 und R 412. bestimmt wird, wird ein in Fig. 11 mit 47 bezeichnetes Signal, das eine bestimmte Zeitdauer hat, an einem mit dem gleichen Bezugszeichen 47 bezeichneten Ausgangsanschluß erzeugt, dem Speisung zugeführt wird.

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Die Arbeitsweise der zuvor erläuterten Schaltungen wird im einzelnen anhand der Pig. 11 erläutert. Wenn zu einem Zeitpunkt t^. das Zündbefehlssignal 4 ansteigt, wird ein Eückset ζ signal 43 von der Rucks et ζ schaltung τ* erzeugt, das den Relaisschalter S 401 über ein Terknüpfungsglied G 4-01 schließt. Auf diese Weise wird der Integrator zurückgesetzt, wodurch der Integrationsvorgang begonnen wird. Impulse negativer Polarität während des ZeitIntervalls G, die durch Klopfen an dem Anschluß 30 erzeugt werden, werden integriert. Ein Klopf-Bestimmungssignal 4-0 wird zu einem Zeitpunkt tp erzeugt, wenn der integrierte Wert 4-1 den Bezugspegel 4-2 übersteigt. Das Klopf-Bestimmungssignal 40 wird an die Recheneinheit 500 gegeben, die im einzelnen nachfolgend erläutert wird, und wird auch an die Rücksetzschaltung r~ gegeben, die das Rücksetzsignal 46 zu einem Zeitpunkt t^ erzeugt, das heißt ein bestimmtes Zeitintervall nach dem Zeitpunkt t₂, wodurch der Integrator zurückgesetzt wird.

Von diesem Zeitpunkt t^ an beginnt der Integrator seinen Integrationsvorgang, da jedoch die Stärke des Klopfens während der Zeitdauer C relativ klein ist, übersteigt der integrierte Wert 4-1 nicht erneut den Bezugspegel 4-2, und das Klopf-Bestimmungssignal 40 wird nicht nochmals abgegeben.

Wenn das Zündbefehlssignal 4 erneut beim Zeitpunkt t^ ansteigt, wird der Integrator in der gleichen Weise wie zuvor zurückgesetzt, und die Integration der Impulse negativer Polarität beim Intervall D infolge des Klopfens wird begonnen. Da die Stärke des Klopfens während der Zeitdauer D relativ groß ist, übersteigt der integrierte Wert den Bezugspegel 42 beim Zeitpunkt t,-, und es wird ein Klopf-Be-

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Stimmungssignal 40 erneut abgegeben. Venn die Arbeitsweise
des Integrators erneut zum Zeitpunkt tg beginnt, übersteigt wiederum der integrierte Wert den Bezugspegel 42
zum Zeitpunkt t^, und es wird erneut ein Klopf-Bestimmungssignal 40 erzeugt. Danach beginnt zum Zeitpunkt to die
Integration des Integrators erneut, während der Dauer D
übersteigt der integrierte Wert 41 jedoch nicht den Bezugspegel 42.

Das heißt, während einer Zünddauer, die das Zeitintervall C enthält, während der die Stärke des Klopfens relativ gering ist, wird ein Impuls des Klopf-Bestimmungssignals 40 abgegeben, während bei einer weiteren Zündperiode, die das Intervall D enthält, während dem die Klopfstärke relativ groß ist, v/erden zwei Impulse des Klopf-Bestimmungssignals abgegeben. Das heißt, die 3?ühlereinheit für die Stärke des Klopfens
gibt Klopf-Bestimmungssignale, deren Anzahl der Stärke des
Klopfens entspricht, während einer bestimmten Kurbelwinkeldrehung, z.B. während einer Zündperiode, ab. Dieses Klopf-Bestimmungssignal 40 wird an die Recheneinheit 500 in der
zuvor beschriebenen Weise gegeben.

Recheneinheit 500

Pig. 12 zeigt die Recheneinheit 500, die einen monostabilen Multivibrator aufweist, der seinerseits einen Verstärker
OP 501, einen Kondensator C 501, Widerstände R 501 bis R und eine Diode D 501 an seiner vorderen Stufe aufweist. Der monostabile Multivibrator wird angesteuert, wenn der Klopf-Bestimmungssignal 40 (40¹) sich vom hohen Pegel auf niedrigen Pegel ändert, und gibt ein Signal 52, das in Fig. 18 gezeigt ist, an einem mit dem gleichen Bezugszeichen 52 bezeichneten Ausgang ab. Hinter dem Multivibrator ist ein durch einen

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Operationsverstärker OP 502, einen Kondensator C 502 und Widerstände R 504- bis R 507 gebildeter Integrator vorgesehen. Dieser Integrator ist über zwei Dioden D 502 und D 503 mit dem Anschluß 52 verbunden, die mit einander entgegengesetzten Polaritäten geschaltet sind. Der Integrator kann daher individuell Zeitkonstanten für zwei Integrationsrichtungen einstellen, wobei die Eückwärts-Zeitkonstante durch den ¥iderstand R 504 und den Kondensator C 502 bestimmt ist, während die Vorwärts-Zeitkonstante durch den Widerstand R 505 und- den Kondensator C 502 bestimmt ist. Eine Begrenzerschaltung besteht aus Dioden D 504 und D sowie Widerstände R 5O8 bis R 511 und begrenzt den Arbeitsbereich des Integrators zxvischen Null und +Y einer Speisequelle. Wenn daher das zuvor erwähnte Signal 52 an den Integrator gegeben wird, gibt dieser an einem Anschluß 51 ein Signal ab, das in Fig. 18 unter dem gleichen Bezugszeichen gezeigt ist und allmählich ansteigt, solange, wie das Signal 52 einen relativ-niedrigen Pegel hat, das in einen oberen Wert einläuft, der durch Widerstände R 510 und R 511 bestimmt ist, und das schnell abfällt, wenn das Signal 52 hohen Pegel annimmt. Wie aus Fig. 18 klar zu erkennen ist, wird, wenn die jeweiligen Zeitkonstanten so gewählt sind, daß die Anstiegsgeschwindigkeit geringer als die Abfallgeschwindigkeit ist, und wenn hohe Pegel des· Signals 52 sehr häufig auftreten, das Signal 51 schrittweise abfallen und in einen unteren Pegel einlaufen, der durch die Teilerwiderstände R 508 und R 509 bestimmt ist.

Das Zeitintervall, während dem das Signal 52 einen hohen Pegel hat, ist eine feste Zeitdauer, die durch den den Verstärker OP 501 umfassenden monostabilen Multivibrator bestimmt ist. Die Integrationsgröße, die von dem Integrator

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einmal in. Rückwärtsrichtung für dieses Signal hohen Pegels ausgeführt wird, ist konstant. Diese konstante Größe wird vorzugsweise so gewählt, daß sie einem Zündverzögerungswinkel von 0,5 Grad entspricht. Oa die Größe des Ausgangssignals 51 des Integrators der Frequenz des Auftretens des hohen Pegels des Signals 52 entspricht, kann es als ein Einstellwert für den Zündzeitpunkt benutzt werden.

Als dem Integrator nächste Stufe ist eine Polaritäts-Inverterschaltung vorgesehen, die aus Widerständen R 512 "bis R 519 und einem Operationsverstärker OP 503 besteht. Diese Schaltung invertiert die Polarität des ankommenden Ausgangssignals des Integrators, um diese an das Signal der Steuereinheit 7OO für den gleichen Voreilungswinkel anzupassen, stellt den Pegel des Ausgangssignals 51 des Integrators ein und gibt ein in Fig. 18 gezeigtes Ausgangs signal 50 an einem Anschluß ab, der mit dem gleichen Bezugszeichen 50 versehen ist.

Andererseits kann ein Teil der Rechenschaltung 500 ausgebildet sein, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Bei dieser Alternative ist ein Relaisschalter S 501 in den Zweig des Integrators geschaltet, der eine Diode D 503 und einen Widerstand R 505 enthält. Der Schalter wird von einem Ausgangssignal eines Differenziergliedes geöffnet und geschlossen, das einen Kondensator G 503, Widerstände R 520, R 521 und R 522, eine Diode D 5O6 und einen Operationsverstärker OP 504 aufweist. Dieses Differenzierglied ist von der gleichen Bauart, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, und differenziert das in Fig. 1A- gezeigte Signal A- das an einem mit A- bezeichneten Anschluß zugeführt wird, nach der Zeit und gibt an einem Anschluß 53 ein mit 53 in Fig. 1A- bezeichnetes Impulssignal ab,

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das. heißt, ein Signal mit ins Positive gehenden Impulsen konstanter Amplitude jedesmal dann, wenn das Zündbefehlssignal 4 ansteigt. Dieses Signal 53 schließt den Schalter S 501 jedesmal dann, wenn ein ins Positive gehender Impuls erzeugt wird, das heißt, jedesmal dann, wenn ein Zündbefehlssignal 4 erhalten wird. Damit integriert die die Diode D 503 und den Widerstand R 505 enthaltende Schaltung den ins Positive gehenden Impuls über die Zeit in der ansteigenden Richtung über das Zeitintervall, das der Breite des ins Positive gehenden Impulses 53 entspricht, und hält den integrierten Wert durch Öffnen des Schalters S 501 beim Fehlen von ins Positive gehenden Impulsen fest. Andererseits wird die Integration des in Fig. 14 gezeigten Signals 52, das über den Anschluß 52 zugeführt wird, durch die eine Diode D 502 und einen Widerstand R 504- enthaltende Schaltung in der abfallenden Richtung während eines Zeitintervalls durchgeführt, das der Breite des ins Positive gehenden Impulses des Signals 52 entspricht. Daher wird eine Signalform 51' in Fig. 14 an einen Anschluß abgegeben, der mit dem gleichen Bezugszeichen 51' bezeichnet ist. Diese Signalform 51' wird in der gleichen Weise verarbeitet, wie dieses zuvor erwähnt wurde, um ein abgeglichenes Zündzeitpunkts signal zu erhalten.

Frequenz-Spanrmngs-Umfοrmereinheit 600

Fig. 15 zeigt eine Frequenz-Spannungs-Ümformereinheit 600, die die Drehzahl der Kurbelwelle in eine entsprechende Spannung umformt. Ein monostabiler Multivibrator, der aus einem Kondensator G 601, Widerständen R 601 bis R 604, einer Diode D 601 und einem Operationsverstärker OP 601 gebildet ist, formt das Zündbefehlssignal 4 in ein Impulssignal fester Impulsbreite um. Dieses Impulssignal wird in eine entsprechende

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analoge Spannung mit Hilfe einer Glättungsschaltung umgeformt, die aus Widerständen R 605 bis R 615, einem Kondensator G 602 und Operationsverstärkern OP 602 und OP 603 besteht, und sie wird an einem Anschluß 60 abgegeben. Diese analoge Spannung entspricht der Drehzahl der Kurbelwelle.

Steuereinheit 700 für einen gleichen Voreilungswinkel

In Fig. 16 ist die Steuereinheit 700 für einen gleichen Vo reilungswinkel gezeigt, die eine Differenzierschaltung aufweist, die aus Transistoren T 701 bis T 703? Widerständen R 701 bis R 704 und einem Kondensator G 701 besteht. Diese Differenzierschaltung differenziert das Zündbefehlssignal 4 nach der Zeit, schaltet den Transistor T 703 bei jedem Anstieg des Zündbefehlssignals 4 leitend und schließt den Kondensator C 702 zum Rücksetzen kurz. Unmittelbar nach diesem Rücksetzen xtfird der Transistor T 703 gesperrt, wodurch der Kondensator C 702 mit einem elektrischen Strom aufgeladen wird, der aus der analogen Spannung vom Anschluß 60 mit Hilfe eines Spannungs-Strom-Umformers 63 umgeformt wurde, die proportional der Drehzahl der Kurbelwelle ist. Daher erscheint die in Fig. 18 gezeigte Spannung 71 am mit dem gleichen Bezugszeichen versehenen Anschluß Ba die Größe des Ladestroms für den Kondensator G 702 proportional der Drehzahl der Kurbelwelle ist, wie dieses zuvor beschrieben wurde, ist die in einen Kurbelwinkel umgeformte Spannungssignalform 71 unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle konstant, und sie erscheint als eine integrierte Signalform für einen gleichen Voreilungsv/inkel, wie dieses aus einem Vergleich zwischen den Fig. 19 (a.) und 19(t>) zu erkennen ist, die die Drehzahlen der Kurbelwelle von 2400 U/min, und 1200 U/min, zeigen.

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Der Spannungs-Strom-Umformer 73 kat den in Pig. 17 gezeigten Aufbau, wobei die der Drehzahl der Kurbelwelle proportionale Spannung 60 über einen Widerstand R 752 an einen positiven Eingang eines DifferenzVerstärkers OP 750 gegeben wird* Lediglich zur Erleichterung der Beschreibung wird jetzt der Wert der Spannung 60 mit "VgQ₅ die Ausgangs spannung am Anschluß 75 mit Vnj-, die Spannung an dem positiven Eingang des Differenzverstärkers OP 750 mit V , die Spannung an dem negativen Eingang des Differenzverstärkers mit V_ und die Spannung an dem Ausgang mit V₂ angenommen. Wenn die Widerstände E 750 bis R 753 den gleichen Widerstandswert haben, so ist die Spannung V = (VgQ + Yryc)/2 infolge der Eückkopplungsschaltung, die den Differenzverstärker OP 751 und den Widerstand R 753 aufweist, und die Spannung V_ ist gleich VV2. Der Differenzverstärker OP arbeitet so, daß das Ausgangssignal Vp von ihm Vg₀ + Ynp bei Vorliegen der Rückkopplungsschaltung wird. Daher wird die Spannung über dem Widerstand R 754- gleich Vg₀ + Vnr Vnc = VgQ. Der durch diesen Widerstand R 754- fließende Strom, das heißt der Ausgangsstrom am Anschluß 7^ ist daher gleich Vg_O/R 754-, der immer proportional der Eingangsspannung 60 ist, die wiederum proportional der Drehzahl der Kurbelwelle ist. Daher wird der Ausgangsstrom vom Anschluß 75 durch die Eingangs spannung 60 gesteuert, die immer proportional der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder der Kurbelwelle ist. Die Ladegeschwindigkeit der Kondensators C 702 wird durch die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder der Kurbelwelle bestimmt und wird gleich der Integrationssignalform 71 für den gleichen Voreilungswinkel.

Diese Signalform 71 vom Anschluß 71 wird an den positiven Eingang eines Operationsverstärkers OP 701 gegeben, dessem

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negativen Eingang das Signal 50 zugeführt wird. Der Operationsverstärker OP 701 gibt ein Verzögerungswinkelsignal mit ins Negative gehenden Impulsen ab, deren Impulsbreiten die Intervalle angeben, wenn das Signal 71 einen niedrigeren Pegel als das Signal 50 hat, wobei das Verzögerungswinkelsignal 72 in Eig. 18 gezeigt ist, und das Bezugszeichen 72 auch den Anschluß bezeichnet, an dem das Signal 72 abgegeben wird. Mit Hilfe dieses Aufbaus wird die Integrationssignalform 71 für den gleichen Voreilungswinkel bei einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesättigt, wie dieses in Fig. 18 gezeigt ist, wobei die Breite der ins Negative gehenden Impulse des Verzögerungsid-nkelsignals 72 einen Kurbelwinkel von JO Grad nicht überschreitet. Andererseits kann sie so aufgebaut sein, daß der Verzögerungswinkel des Zündzeitpunktes niemals 30 Grad übersteigen kann, selbst wenn eine fehlerhafte Arbeitsweise auftritt, wodurch ein Stillstand der Brennkraftmaschine verhindert wird.

Das Verzögerungswinkel signal 72 und das Zündbefehls signal 4· werden an ein UND-Glied G 701 gegeben, das ein abgeglichenes Zündzeitpunktssignal 70 abgibt, das in Fig. 18 gezeigt ist und am Anschluß 70 auftritt sowie durch das logische Produkt von beiden Eingangssignalen gebildet ist. Dieses abgeglichene Zündzeitpunktssignal erreicht die Zündspule 3 über den Zündspulentreiber 2, wie dieses in Jig. gezeigt ist, wodurch Zündfunken zu jeweils abgeglichenen Zeitpunkten bewirkt werden und das Auftreten von Klopfen unterdrückt wird.

Obwohl nur bestimmte Ausführungsbeispiele und Abänderungen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können selbstverständlich auch andere Abänderungen, Modifikationen und Auswechslungen vorgenommen v/erden, ohne daß dadurch jedoch der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen würde.

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Lee

fr s e i t

Claims

PAT C N TA NWA UTH

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED
2j Takara-cho, Kanagawa-ku,
Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

302230)

A. GRÜNECKER

DIPL-ING.

H. KlNKELDEY

DR-INCi

W. STOCKMAIR

DR-ING. · AeHiCALTECH)

K. SCHUMANN

DR RER NAT · 0IPL-PHYS

P. H. JAKOB

DIPL-ING

G. BEZOLD

DR RER NKT.- DIPU-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

13. Juni 1980 P 15 110 - 52/hb

Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Pate nt ansprü ch

Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durchs

eine erste Einrichtung (OP 502) zum Erzeugen eines Ausgangssignals (50), das sich mit einer bestimmten Größe um eine einem bestimmten Kurbelwinkel entsprechende Größe in Richtung einer Verzögerung des Zündzeitpunktes jedesmal dann ändert, wenn ein Klopf-Bestimmungssignal (4-0), das das Auftreten von Klopfen angibt, mit einer Frequenz an diese gegeben wird, die höher als eine bestimmte Frequenz ist, und mit einer Amplitude, die größer als eine bestimmte

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TELEFON (O8S) 322862 TELEX 06-39 380 TELEGRAMME MONAPAI TELEKOPIERER

INSPECTED

Amplitude ist, und sich mit einer geringeren als die "bestimmte Größe in Richtung eines Voreilens des Zündzeitpunktes beim Fehlen des Klopf-Bestimmungssignals ändert,

eine zweite Einrichtung (73, C 702, T 701, T 702, T 703) zum Abgehen einer Signalform (71)? die jedesmal dann zurückgesetzt wird, wenn ein Zündbefehls signal (4-) an diese gegeben wird, und sich dann auf einen bestimmten Pegel mit einer Größe ändert, die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt,

einen ersten Vergleicher (OP 701) zum Vergleichen der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der zweiten Einrichtung, um ein Impulssignal (72) einer Dauer abzugeben, die vom Pegel des Aus gangs signals der ersten Einrichtung abhängt, und

eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des Zündzeitpunktes um eine Größe, die der Dauer des Impulssignals entspricht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (OP 502) ein Signal (51) abgibt, das sich beim Fehlen des Klopf-Bestimmungssignals um eine Größe, die einem bestimmten Kurbelwinkel entspricht, in Richtung eines Voreilens des Zündzeitpunktes jedesmal dann ändert, wenn das Zündbefehlssignal sich in einer bestimmten Richtung ändert, und dann den Endwert beibehält, bis die nächste Inderung in dem Zündbefehlssignal in die bestimmte Richtung auftritt.

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3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _r daß die erste Einrichtung einen Impulsgenerator (OP 501), der einen Impuls abgibt, wenn sich das Klopf-Bestimmungssignal in einer bestimmten Richtung ändert, und einen ersten Integrator aufweist, um den Impuls über die Zeit zu integrieren.

4·. Steuereinrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß der erste Integrator einen Operationsverstärker (OP 502) mit einem invertierenden Eingang und einem nicht invertierenden Eingang, einen Kondensator (G 502), der den Ausgang und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbindet, und eine Parallelschaltung zum Aufnehmen eines aus dem Klopf-Bestimmungssignal abgeleiteten Signals aufweist, wobei die Parallelschaltung einen aus einer Serienschaltung aus einer Diode (D 502) und einem Widerstand (R 604) gebildeten Zweig und einen aus einer Serienschaltung einer zweiten Diode (D 503) und eines zweiten Widerstandes (R 505) gebildeten Zweig aufweist, die beiden Widerstände unterschiedliche Widerstandswerte haben und die beiden Dioden hinsichtlich ihrer Polarität entgegengesetzt zueinander geschaltet sind.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch eine Schaltereinrichtung (S 501), die in einem Zweig der Parallelschaltung angeordnet ist, und durch eine Steuereinrichtung (OP 504) zum Leitendschalten der Schaltereinrichtung während eines bestimmten Zeitintervalls nur von dem Zeitpunkt aus, wenn das Zündbefehlssignal sich in einer bestimmten Richtung ändert.

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6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 "bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsgenerator einen monostabilen Multivibrator aufweist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Einrichtung einen Inverter (OP 503) zum Umkehren der Polarität des Ausgangssignals des Integrators aufweist.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung eine Umformereinrichtung (60, 73) zum Umformen des Zündbefehlssignals in einen elektrischen Strom, einen durch diesen Strom aufgeladenen Kondensator (C 702), dessen Potential das Ausgangssignal der zweiten Einrichtung ist, und eine Kurzschlußschaltung (T 701, T 702, T 703) zum Kurzschließen des Kondensators jedesmal dann, wenn das Zündbefehlssignal an diese gegeben wird, aufweist.

9- Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kennz eichnet , daß die Umformereinrichtung einen ersten Umformer (Fig. 15) zum Umformen der Frequenz des Zündbefehlssignals in ein Spannungssignal (60) und einen zweiten Umformer (Fig. 17) zum Umformen des Spannungssignals des ersten Umformers in den elektrischen Strom aufweist.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungseinrichtung ein UND-Glied (G- 701) ist, das das Ausgangssignal des ersten Vergleichers (OP 7OI) und das Zündbefehlssignal erhält.

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11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch:

eine Fühleinrichtung (R 101, C 101, R 102, R 103) zum Fühlen eines Signals aus Frequenzkomponenten, die dem Klopfen im wesentlichen entsprechen,

eine Gleichrichtereinrichtung (D 101) zum Gleichrichten des Signals,

eine Glättungseinrichtung (R 201, C 201) zum Glätten des gleichgerichteten Signals,

einen zweiten Vergleicher (OP 301) zum Vergleichen des

„. ., „ im wesentlichen

Sxgnals aus Frequenzkomponenten, dxe dem Klopfen7 entsprechen, mit dem geglätteten Signal, um ein Vergleichssignal abzugeben, wenn das erste Signal das zweite Signal in der Amplitude übersteigt,

einen zweiten Integrator (OP 401, C 401, R 401) zum Integrieren des Vergleichssignals über die Zeit,

eine erste Rucksetζeinrichtung (S 401, C 402, R 404, OP 403) zum Zurücksetzen des zweiten Integrators jedesmal dann, wenn sie das Zündbefehlssignal erhält, und

einen dritten Vergleicher (OP 402) zum Vergleichen des Ausgangssignals des Integrators mit einem Bezugspegel, um das Klopf-Bestimmungssignal zu erzeugen, wenn das erstere den letzteren übersteigt.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine zweite Rücksetzeinrichtung (ro) zum Zurücksetzen des zweiten Integrators infolge eines Ansprechens auf das Ausgangssignal des dritten Vergleichers.

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13· Steuereinrichtung nach. Anspruch. 12, dadurch g e kennzeichnet , daß die zweite Rücksetzeinrichtung eine Verzögerungsschaltung (E 41 J, C 404) einen vierten Vergleicher (OP 405) zum Vergleichen des Ausgangssignals des dritten Vergleichers mit einem Bezugspegel,
ein erstes Differenzierglied (R 410, C 403) zum Differenzieren des Ausgangssignals des vierten Vergleichers
nach der Zeit und einen fünften Vergleicher (OP 404) zum Vergleichen des Ausgangssignals des ersten Differenziergliedes mit einem Bezugspegel aufweist, um ein Ausgangssignal zum Zurücksetzen des zweiten Integrators (OP 401, C 40?) zu erzeugen.

14. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennze ichnet durch:

eine zweite kühleinrichtung (OP 101, OP 102, C 101, R 101, R 102, R 103) zum Kihlen eines Signals aus Frequenzkomponenten, die· dem Klopfen im wesentlichen entsprechen,

eine zweite Glexchrichtereinrichtung (D 101) zum Gleichrichten des Signals,

eine zweite Glättungseinrichtung (OP 201) zum Glätten
des gleichgerichteten Signals,

einen dritten Integrator (G 401, OP 401) zum Integrieren der Differenz zwischen der Größe des Signals aus dem
Frequenzkomponenten, die dem Klopf en im wesentlichen entsprechen, und der" Größe des geglätteten Signals,

eine dritte Rücksetzeinrichtung (S 401) zum Zurücksetzen des dritten Integrators jedesmal dann, wenn das Zündbefehlssignal dieser zugeführt wird, und

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einen sechsten Vergleicher (OP 402) zum "Vergleichen des Aus gang s signal s des dritten Integrators mit einem Bezugspegel, um das Klopf-Bestimmungssignal abzugehen, wenn das erstere den letzteren in der Amplitude übersteigt.

15. Einrichtung zum Erfassen des Klopfens einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch:

eine I¹UhIeinrichtung (R 101, G 101, R 102, R 103) zum Fühlen eines Signals aus Frequenzkomponenten, die dem Klopfen im wesentlichen entsprechen,

eine Gleichrichtereinrichtung (D 101) zum Gleichrichten des Signals,

eine Glättungseinrichtung (R 201, C 201) zum Glätten des gleichgerichteten Signals,

einen ersten Vergleicher (OP 301) zum Vergleichen des ^_n . ,

xm wesentlichen

Signals aus !Frequenzkomponenten, die dem Klopfen/entsprechen, mit dem geglätteten Signal, um ein Vergleichssignal abzugeben, wenn das erstere Signal das letztere Signal hinsichtlich der Amplitude übersteigt,

einen Integrator (OP 401, C 401, R 401) zum Integrieren des Ausgangssignals des ersten Vergleichers über die Zeit,

eine erste Rücksetzeinrichtung (S 401, C 402, R 404, OP 403) zum Zurücksetzen des Integrators jedesmal dann, wenn ein Zündbefehlssignal ihr zugeführt wird, und

einen zweiten Vergleicher (OP 402) zum Vergleichen des Ausgangssignals des Integrators mit einem Bezugspegel, um das Klopf-Bestimmungssignal zu erzeugen, wenn das erstere in der Amplitude den letzteren übersteigt.

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16. Einrichtung nach. Anspruch, 15s gekennzeichnet durch eine zweite Bücksetzeinrichtung (r^) zum Zurücksetzen des Integrators durch ein Ansprechen auf das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Rücksetzeinrichtung eine Verzögerungsschaltung (R 413, C 404), einen dritten Vergleicher (OP 405) zum Vergleichen des Aus gangs signals des zweiten Vergleichers mit einem Bezugspegel, eine Einrichtung (R 410, C 403) zum Differenzieren des Ausgangssignals des dritten Vergleichers nach der Zeit und einen vierten Vergleicher (OP 404) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Differenzier einrichtung mit einem Bezugspegel, um ein Ausgangssignal zum Zurücksetzen des Integrators (OP 401, C 401) zu erzeugen, aufweist.

18. Einrichtung zum Erfassen des Klopfens einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (OP 101, OP 102, C 101, R 101, R 102, R 103) zum Fühlen eines Signals aus Ifrequenzkomponenten, die dem Klopfen im wesentlichen entsprechen,

eine Einrichtung (D 101) zum Gleichrichten des Signals,

eine Einrichtung (OP 201) zum Glätten des gleichgerichteten Signals,

eine Einrichtung (G 401, OP 401) zum Integrieren der Differenz zwischen der Größe des Signals aus den ÜFrequenzkomponenten, die dem Klopfen im wesentlichen entsprechen, und der Größe des'geglätteten Signals und

eine Einrichtung (OP 402) zum Vergleichen des Ausgangssignals des Integrators mit dem zweiten Bezugspegel, um das Klopf-Bestimmungssignal abzugeben, wenn das erstere in der Amplitude den letzteren übersteigt.

Ö300S2/Q74*