DE3742120C2

DE3742120C2 -

Info

Publication number: DE3742120C2
Application number: DE3742120A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Himeji Hyogo Jp Komurasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1993-08-19
Also published as: DE3742120A1; US4793310A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zündsteuerungs vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 5.

Steuersysteme zur Erfassung und Unterdrückung von in ei nem Verbrennungsmotor auftretenden Klopferscheinungen weisen herkömmlich ein Kraftstoff-Steuersystem, ein Zündzeitpunkt- Steuersystem sowie ein Druck-Gatter-Steuersystem auf. Im fol genden wird das Zündzeitpunkt-Steuersystem als das am häufig sten verwendete System erläutert.

Die folgende Beschreibung betrifft eine Klopfsteuerungs vorrichtung (Zündsteuerungsvorrichtung), in der das herkömm liche Zündzeitpunkt-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor Anwendung findet, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Eine derartige Klopfsteuerungsvorrichtung mit Zündzeitpunkt-Steuerung ist beispielsweise aus der DE-OS 30 18 554 oder der US-PS 43 77 999 bekannt. Das Zündzeitpunkt-Steuersystem weist folgende Baugruppen auf: einen Beschleunigungssensor 1 zum Erfassen der Beschleunigung einer mechanischen Schwingung oder Vibration eines Verbrennungsmotors 30, ein Frequenzfilter 2, das die Signalkomponente des Ausgangssignals vom Beschleunigungssensor 1 durchläßt, die eine hohe klopfempfindliche Frequenz hat, ein Analog-Gatter 3 zum Abschneiden des in dem gefilterten Signal des Frequenzfilters 2 enthaltenen Rauschens, das sich mit der Erfassung einer derartigen Klopferscheinung überlagern kann, und eine Gatter-Zeitsteuereinheit 4 für die Steuerung des Betriebs des Analog-Gatters 3 entsprechend dem Auftreten des Rauschens.

Die Ausgabe des Frequenzfilters 2, die das Analog-Gatter 3 durchlaufen hat, wird einem Rauschpegel-Detektor 5 sowie ei nem Vergleicher bzw. Komparator 6 zugeführt.

Dieser Rauschpegel-Detektor 5 erfaßt den Pegel des Rau schens, das durch andere mechanische Vibrationen des Verbren nungsmotors 30 als das Klopfen hervorgerufen wird, und gibt den erfaßten Wert auf den Komparator 6. Dieser Komparator 6 vergleicht die Ausgabe des Analog-Gatters 3 mit der Ausgabe des Rauschpegel-Detektors 5, um einen Klopf-Erfassungsimpuls zu erzeugen, und sendet diesen Impuls zu einem Integrator 7.

Der Integrator 7 integriert den Klopf-Erfassungsimpuls vom Komparator 6 und erzeugt eine integrierte Spannung ent sprechend der Klopfintensität. Die integrierte Spannung wird einem Phasenschieber 8 zugeführt, der die Phase eines Refe renz-Zündsignals entsprechend der Ausgabe des Integrators 7 verschiebt.

Bezugsziffer 9 zeigt einen Umdrehungssignal-Generator, der das oben genannte Referenz-Zündsignal (Umdrehungssignal) entsprechend einer vorgegebenen Zündvorverstellwinkel-Charak teristik erzeugt. Die Ausgabe des Umdrehungssignal-Generators 9 wird in einem Wellenformer 10 geformt, der gleichzeitig die Arbeitswinkel- bzw. Zündwinkelsteuerung zur Erregung einer Zündspule 12 durchführt.

Ein schaltender Schaltkreis 11 spricht auf das Ausgangs signal des Phasenschiebers 8 an, um die Leistungszuführung an die Zündspule 12 zu unterbrechen. Diese Spule 12 erzeugt einen Zündimpuls, der einer Zündkerze zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt die Frequenzkennlinien des Ausgangssignals oder Vibrationssignals des Beschleunigungssensors 1. In Fig. 2 sind mit Bezugsziffer 80 und 82 die Frequenzkennlinien ohne Klopfen bzw. mit Klopfen bezeichnet.

Das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 enthält ein Klopfsignal (d.h. ein während des Klopfens erzeugtes Sig nal), andere mechanische Rauschkomponenten, die von der Vibra tion des Verbrennungsmotors herrühren, sowie verschiedene Rauschkomponenten, die über Signalübertragungswege laufen, z.B. Funkenstörungen oder Zündungsrauschen. Aus dem Vergleich der Frequenzkurve 80 mit der Frequenzkurve 82 in Fig. 2 wird ohne weiteres verständlich, daß das Klopfsignal eine spezifi sche Frequenz-Verteilungs-Charakteristik hat.

Obwohl die Differenz in der Frequenz-Verteilungs-Charak teristik zwischen diesen zwei Kurven vom Typ des verwendeten Verbrennungsmotors sowie davon abhängt, wo der Beschleuni gungssensor 1 angebracht ist, unterscheidet sich die eine Kur ve deutlich von der anderen in Abhängigkeit davon, ob das Klopf-Phänomen im Motor auftritt oder nicht.

Daher wird durch das Filtern der Frequenzkomponente des Klopfsignals das Rauschen der anderen Frequenzkomponenten un terdrückt, um dadurch effektiv das Klopfsignal zu erfassen.

In den Fig. 3 und 4 sind die Wellenformen der einzel nen Schaltungskomponenten von Fig. 1 einander gegenüberge stellt. Fig. 3 zeigt den Betriebszustand, in dem im Verbren nungsmotor 30 kein Klopfen hervorgerufen wird, während Fig. 4 den Betriebszustand zeigt, in dem im Motor 30 Klopfen verur sacht wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird der Betrieb der herkömmlichen Klopfsteuerungsvorrichtung für den Verbren nungsmotor 30 erläutert, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Wenn der Verbrennungsmotor 30 in Drehung versetzt wird, wird ein Zündsignal als ein Referenz-Zündsignal von dem Umdrehungs signal-Generator 9 entsprechend der vorgegebenen Zündzeit punkt- bzw. Zündzeitpunktverstellungs-Charakteristik erzeugt. Dieses Zündsignal wird durch den Wellenformer 10 in eine Im pulsform mit einem gewünschten Arbeitswinkel (duty angle) ge bracht, und dieser Impuls steuert über den Phasenschieber 8 den schaltenden Schaltkreis 11 an, um die Leistungszuführung zur Zündspule 12 zu unterbrechen. Die Zündspannung, die durch die Unterbrechung der Spulenerregung über der Zündspule 12 in duziert wird, zündet die Zündkerze und betätigt den Motor 30.

Der Motor 30 verursacht beim Betrieb mechanische Schwin gungen, die alle durch den Beschleunigungssensor 1 erfaßt wer den.

Wenn im Verbrennungsmotor 30 kein Klopfen hervorgerufen wird, treten keine klopf-abhängigen mechanischen Schwingungen auf, es gibt jedoch andere mechanische Vibrationen oder Schwingungen, die zu einem Rauschen im Ausgangssignal des Be schleunigungssensors 1 führen können, wie es in Fig. 3A ge zeigt ist, sowie Funkenstörungen oder Zündungs-Rauscherschei nungen, die zu jedem Zündzeitpunkt (ZÜNDUNG) durch die Signal- Übertragungswege treten.

Die mechanische Rauschkomponente dieses Ausgangssignals wird, wenn dieses durch das Frequenzfilter 2 gefiltert wird, beträchtlich unterdrückt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Da jedoch die Zündungs-Rauschkomponente stärker als die mechani sche Rauschkomponente ist, ist diese nach dem Durchlaufen des Frequenzfilters 2 nicht so stark verringert.

Eine derartige Ausgangswellenform führt leicht dazu, daß das Zündungsrauschen fälschlich für das Klopfsignal gehalten wird, so daß das Analog-Gatter 3 für eine bestimmte Zeitperio de vom Zündzeitpunkt an durch die Ausgabe (vgl. Fig. 3C) der Gatter-Zeitsteuereinheit 4 geöffnet wird, die durch die Ausga be des Phasenschiebers 8 getriggert wird. Mit dem geöffneten Gatter 3 wird das Zündungsrauschen vom Frequenzfilter 2 daran gehindert, zum Komparator 6 zu gelangen. Als Folge davon ent hält das Ausgangssignal des Analog-Gatters 3 nur einen niedri gen mechanischen Rauschpegel, wie er in Fig. 3D mit Bezugs ziffer 84 bezeichnet ist.

In Antwort auf eine Veränderung des Spitzenwertes des Ausgangssignals des Analog-Gatters 3 erzeugt der Rauschpegel- Detektor 5 eine Gleichspannung, deren Pegel geringfügig höher als der Spitzenwert des mechanischen Rauschens ist (vgl. 85 in Fig. 3D). In diesem Fall hat der Rauschpegel-Detektor 5 eine Charakteristik, die auf eine relativ geringe Veränderung im Spitzenwert des Ausgangssignals des Analog-Gatters 3 an spricht, die durch den Spitzenwert des gewöhnlichen mechani schen Rauschens verursacht wird.

Da das Ausgangssignal 85 des Rauschpegel-Detektors 5 grö ßer als der mittlere Spitzenwert des Ausgangssignals 84 des Analog-Gatters 3 ist, wie in Fig. 3D gezeigt, hat der Kompa rator 6, der zum Vergleich dieser Ausgangsgrößen miteinander dient, keine Ausgabe, wie in Fig. 3E gezeigt. Als Folge davon können alle Rauschsignale bis auf das Klopfsignal entfernt werden.

Unter diesen Umständen bleibt daher die Ausgangsspannung des Integrators 7 Null, wie in Fig. 3F gezeigt, und der Pha senwinkel des Phasenschiebers 8 wird ebenfalls Null. Der Pha senwinkel bedeutet hier die Phasendifferenz zwischen der Aus gabe (Fig. 3G) des Wellenformers 10 und der Ausgabe (Fig. 3H) des Phasenschiebers 8.

Die Schaltphase der Schaltung 11, die durch das Ausgangs signal oder das Zündsignal (Fig. 3H) des Phasenschiebers 8 angesteuert wird, d.h. die intermittierende Phase der Erre gung der Zündspule 12, entspricht der Phase des Referenz-Zünd signals (Fig. 3G) vom Wellenformer 10. Der Zündzeitpunkt wird daher der Referenz-Zündzeitpunkt.

Wird nun im Verbrennungsmotor 30 Klopfen verursacht, ent hält das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 klopf-ab hängiges Rauschen um einen Zeitpunkt herum, der gegenüber dem Zündzeitpunkt eine gewisse Verzögerung hat, wie in Fig. 4A gezeigt, und das durch das Frequenzfilter 2 und das Analog- Gatter 3 tretende Signal ist ein dem mechanischen Rauschen überlagertes hohes Klopfsignal, wie in Fig. 4D mit Bezugszif fer 88 bezeichnet.

Von den durch das Analog-Gatter 3 tretenden Signalen hat das Klopfsignal einen scharfen Anstieg, so daß der Pegel der Ausgangsspannung 89 vom Rauschpegel-Detektor 5 (die im wesent lichen gleich der Spannung 85 in Fig. 3D ist) langsam auf das Klopfsignal anspricht.

Die Eingangssignale des Komparators 6 haben folglich die Wellenformen 88 bzw. 89 in Fig. 4D, so daß das Komparator- Ausgangssignal Impulse aufweist, wie in Fig. 4E gezeigt.

Der Integrator 7 integriert diesen Impulszug und erzeugt die integrierte Spannung, wie sie in Fig. 4F gezeigt ist. Entsprechend dem Ausgangssignal des Integrators 7 verzögert anschließend der Phasenschieber 8 die Phase des Ausgangssig nals (Fig. 4G) des Wellenformers 10 oder die Phase des Refe renz-Zündsignals. Folglich eilt das Ausgangssignal des Phasen schiebers 8 der Phase des Referenz-Zündsignals vom Wellenfor mer 10 um Δ t nach und steuert die Schaltung 11 mit seiner Pha se an, wie in Fig. 4H gezeigt. Das verzögert den Zündzeit punkt, um dadurch Klopfen zu unterdrücken. Anschließend werden die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Antriebszustände des Ver brennungsmotors 30 wiederholt, um die optimale Zündzeitpunkt- Steuerung zu erzielen.

In Abhängigkeit von der Antriebs-Charakteristik des Mo tors 30 kann das Pegelverhältnis der zwei Eingangssignale des Komparators 6 nicht auf den geeigneten Verhältniswert gesetzt werden, um die gewünschte Klopf-Phänomen-Erfassung durchzufüh ren. Die Fähigkeit des Komparators 6, das Klopfsignal vom me chanischen Rauschen mit den erfaßten Rauschsignalen 85 und 89 des Rauschpegel-Detektors 5 als den Schwellenpegeln zu unter scheiden, wird in anderen Worten unerwünscht verschlechtert.

Die Antriebskennlinie des Motors 30 impliziert die Span nungs-Charakteristika von zwei Eingangssignalen zum Komparator 6 bezüglich der Drehung des Motors: Das erste Eingangssignal zum Komparator ist die Wellenform 84 in Fig. 3D oder die Wel lenform 88 in Fig. 4D (jeweils das Ausgangssignal des Analog- Gatters 3), das andere Eingangssignal ist die Wellenform 85 in Fig. 3D oder die Wellenform 89 in Fig. 4D (das Ausgangssig nal des Rauschpegel-Detektors 5). Das bedeutet, die Motor-An triebscharakteristik wird durch die Vibrations- bzw. Schwin gungs-Charakteristik des Motors 30 und die Erfassungs-Charak teristik des Beschleunigungssensors 2 bestimmt.

Aus der DE-OS 28 32 594 ist eine Vorrichtung zur Zündzeitpunkt-Steuerung beim Klopfen von Brennkraftmaschinen bekannt. Diese Vorrichtung weist jedoch ein Bandfilter auf, "welches im wesentlichen Signale einer bevorzugten Bandbreite durchläßt, wobei es sich um den Bereich der Frequenzen handelt, die dem Klopfen entsprechen". Eine Beeinflussung dieses Bandfilters durch die momentanen Betriebsbedingungen des Motors erfolgt hier jedoch nicht.

Ferner ist aus der DE-OS 30 18 553 eine Zündzeitpunkteinstellvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der das gefilterte Ausgangssignal eines Beschleunigungs-Meßfühlers mit dem Schwellenpegel eines Störpegel-Detektors verglichen wird, um beim Auftreten eines Klopfgeräusches eine Phasenverschiebung des Zündsignals zu erzeugen. In der offenbarten Schaltung ist jedoch keine Gatter-Einrichtung bzw. Torschaltung vorgesehen, mit der das auf den Störpegel-Detektor bzw. Komparator gegebene Ausgangssignal des Meßfühlers für bestimmte Zeitperioden unterbrochen wird, um das Zündrauschen und das Klopfen auszublenden.

In der DE-OS 34 16 358 ist schließlich eine Klopfregelungs-Einrichtung für Brennkraftmaschinen beschrieben, die ein Klopfen des Motors zur Steuerung des Zündzeitpunkts erfaßt.

Dabei wird ein Klopfsignal mit einem Hintergrundsignal verglichen und dadurch die Klopfstärke bestimmt, über die der Zündzeitpunkt des Motors gesteuert wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, eine Zündsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, mit der die Ausgangsspannungs-Charakteristik eines Rauschpegel-Detektors und damit die Phasenlage des von der Steuerungsvorrichtung erzeugten Zündsignals entsprechend den jeweiligen Antriebsbedingungen des Motors beeinflußt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 oder 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Lösung gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen ersten Ausführungsform wird der Gatter-Steuereinrichtung als Eingangssignal nicht nur das Zündsignal, d. h. das Ausgangssignal des Phasenschiebers, sondern auch das Ausgangssignal des Detektors zugeführt, das der Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors entspricht. Auf Grundlage dieser beiden Eingangssignale erzeugt die Gatter-Steuereinrichtung ein Ausgangssignal, mit dem die Öffnungsperiode des Gatters und damit das Ausgangssignal des Rauschpegel-Detektors sowie die vom Phasenschieber erzeugte Phasenverschiebung entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors beeinflußt werden.

Die Zielsetzung und die Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevor zugter Ausführungsbeispiele verständlich, die unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erfolgt. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömm lichen Klopfsteuerungsvorrichtung;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Frequenz-Charak teristik von Rauschsignalen;

Fig. 3 und 4 Wellenformen der Schaltungselemente der Klopfsteuerungsvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm einer Zündsteue rungsvorrichtung 100 nach einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 6A bis 6C Wellenformen des Gatter-Steuersignals und Zündsignals;

Fig. 7 ein Blockdiagramm praktischer Schaltungen des Umdrehungsdetektors und der Gatter-Zeitsteuereinheit nach Fig. 5;

Fig. 8A bis 8C Wellenformen von Eingangssignalen zu dem in Fig. 7 gezeigten Komparator;

Fig. 9 ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren praktischen Schaltung des in Fig. 7 gezeigten Umdrehungsde tektors;

Fig. 10A bis 10D Wellenformen der in Fig. 9 gezeig ten Schaltungen;

Fig. 11 eine grafische Darstellung von Umdrehungs/ Rauschpegel-Kurven;

Fig. 12 bis 14 Wellenformen der Zündungs-Steueropera tionen der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung 100;

Fig. 15A bis 15B Wellenformen des Zündsignals und des Gatter-Steuersignals nach einem weiteren Beispiel; und

Fig. 16 ein schematisches Diagramm einer Zündsteue rungsvorrichtung 200 nach einer zweiten Ausführungsform.

Nach der Grundidee der Erfindung erhält man ein gefilter tes Vibrations- bzw. Schwingungssignal, das zumindest ein Klopf-Informationssignal, kennzeichnend für eine Klopferschei nung, sowie ein mechanisches Rauschsignal enthält, durch Fil tern der Frequenz eines von einem Verbrennungsmotor gewonnenen Vibrationssignals. Dieses gefilterte Vibrationssignal wird über eine Gatter-Einrichtung direkt sowie über eine Rauschpe gel-Detektoreinrichtung einer Komparator-Einrichtung zu Ver gleichszwecken zugeführt. Das Vergleichsergebnis wird an schließend in einer Integrator/Phasenschieber-Einrichtung auf Grundlage eines Umdrehungs-Referenzsignals verarbeitet, das die Umdrehung des Verbrennungsmotors angibt, wodurch ein Zünd signal geliefert wird. Dieses Zündsignal wird verwendet, um erstens einen Zündimpuls zum Zünden einer Zündkerze zu er zeugen und zweitens die Gatter-Einrichtung zu steuern. Das heißt, auf Grundlage dieses Zündsignals erzeugt die Umdre hungsgeschwindigkeit-Detektor/Gatter-Zeitsteuerungs-Einrich tung ein Gatter-Steuersignal. In Antwort auf das Gatter- Steuersignal wird eine EIN/AUS-Steuerung der Gatter-Einrich tung durchgeführt, um das gefilterte Vibrationssignal zu der Komparator-Einrichtung und auch der Rauschpegel-Detektorein richtung für eine gegebene Zeitperiode (d.h. die Dauer, für die das Gatter-Steuersignal auf dem EIN-Zustand oder AUS-Zu stand gehalten wird) zu übertragen oder zu unterbrechen, wo durch das sich ergebende Zündsignal entsprechend der Antriebs- Charakteristik des Verbrennungsmotors gesteuert wird.

Im einzelnen wird das resultierende Zündsignal durch Ver schieben der Phase des Referenz-Umdrehungssignals entspre chend dem Klopf-Informationssignal erzeugt. Auf Grundlage des Zündsignals und des Referenz-Umdrehungssignals wird ein Gat ter-Steuersignal erzeugt, um die Gatter-Einrichtung für eine gegebene Zeitperiode unter dem Zündtakt dieses Signals als Be zugswert zu öffnen (d.h. die Zuführung des Vibrationssignals zu dem Komparator und Rauschpegel-Detektor zu unterbrechen). In Antwort auf dieses Gatter-Steuersignal wird die Zuführung des gefilterten Vibrationssignals an die Komparator-Einrich tung und auch an die Phasenschieber-Einrichtung von der Gat ter-Einrichtung mit einer Zeitfunktion angehalten, die der Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors mit dem Zünd zeitpunkt bzw. der Zündzeitpunktverstellung als einem Bezugs wert entspricht. Als Folge davon wird die Fähigkeit der Kom parator/Phasenschieber-Einrichtung zur Unterscheidung des Klopf-Informationssignals von einem unerwünschten mechanischen Rauschsignal verbessert.

In der elektronischen Zündsteuerungsvorrichtung, die die Klopfinformation des Verbrennungsmotors 30 erfaßt, ein eine Klopferscheinung kennzeichnendes Signal aus dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dieser Klopfinformation und einer Refe renzspannung erfaßt, die durch das Vibrationssignal erhalten wird, und die in dem Verbrennungsmotor 30 auftretende Klopfer scheinung unterdrückt, liegt das besondere Merkmal zusammenge faßt darin, daß das von dem Verbrennungsmotor 30 abgenommene Vibrationssignal, das ein Eingangssignal zu einer Schaltung für die Erzeugung der Referenzspannung ist, für eine bestimmte Zeitperiode unterbrochen wird, und diese Unterbrechungsdauer entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors 30 beim Betrieb gesteuert wird.

Es gibt die folgenden drei Verfahren zur Steuerung der EIN-Dauer (Tp) des Gatter-Steuersignals. Auf Grundlage des Er zeugungszeitpunkts des Zündimpulses wird diese EIN-Dauer durch ein Spannungs-Ausgangssignal von einem Umdrehungsgeschwindig keit-Detektor bestimmt, der das Zündsignal empfängt.

(1) Das Gatter-Steuersignal wird für eine gewisse Zeit periode mit einer Verzögerung gegen den Zündzeitpunkt erzeugt (Erzeugungszeitpunkt des Zündimpulses). Diese EIN-Dauer (Tp) ist entweder fest oder kann verändert werden.

(2) Das Gatter-Steuersignal wird vor oder nach dem (d.h. mit einem Vorlauf oder einer Verzögerung zu dem) Zündzeitpunkt erzeugt. Die EIN-Dauer dieses Signals entspricht der im obigen Fall. In diesem Fall fällt jedoch die Mitte der EIN-Dauer ent weder mit dem Zündzeitpunkt zusammen oder sie fällt nicht mit ihm zusammen.

(3) Das Gatter-Steuersignal wird nur vor dem Zündzeit punkt erzeugt. Die EIN-Dauer entspricht auch der nach der er sten Methode.

Erstes Zündsteuerverfahren

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nun eine Zünd- (oder Klopf-) Steuerungsvorrichtung 100 nach einem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Die folgende Beschreibung ist eine Zusammenfassung der Merkmale dieses Ausführungsbeispiels.

Ein Umdrehungsgeschwindigkeit- oder Drehzahl-Detektor 21 erzeugt ein Spannungssignal, das der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors 30 entspricht, auf Grundlage der Pe riode eines von einem Phasenschieber zugeführten Zündsignals. Entsprechend diesem Spannungssignal von dem Umdrehungsge schwindigkeit-Detektor 21 wird die EIN-Dauer für ein Gatter- Steuersignal, das nach dem Zündzeitpunkt erzeugt wird, mit dem Zündzeitpunkt (Zündimpuls-Erzeugungszeitpunkt) als einem Bezugswert verändert (d.h. das oben beschriebene Verfahren (1) zur Erzeugung des Gatter-Steuersignals). Beim Empfang dieses Gatter-Steuersignals wird ein Gatter für die EIN-Dauer Tp ge öffnet, so daß die Übertragung des gefilterten Vibrationssig nals zu einem Komparator gestoppt oder unterbrochen wird. Dem entsprechend wird die Fähigkeit des Komparators verbessert, das Klopf-Informationssignal von einem unerwünschten mechani schen Rauschsignal zu unterscheiden.

Schaltungsanordnung

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm der Zündsteuerungsvor richtung 100. Wie aus diesem Diagramm hervorgeht, sind die meisten Schaltungselemente eines Schaltungssystems für die Verarbeitung des Vibrationssignals von dem Beschleunigungssen sor 1, der in dem Verbrennungsmotor 30 montiert ist, den Ele menten ähnlich oder entsprechend, die in der oben beschriebe nen herkömmlichen Klopfsteuerungsvorrichtung Anwendung finden. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden daher nur die Schal tungssysteme erläutert, die dieses erste erfindungsgemäße Aus führungsbeispiel von der herkömmlichen Vorrichtung unterschei den, während auf die Beschreibung der Funktionen bereits dar gestellter Schaltungselemente verzichtet wird.

In Fig. 5 wird die Ausgabe eines Phasenschiebers 8 der schaltenden Einheit 11 sowie einem Umdrehungsgeschwindigkeit- Detektor 21 und einer Gatter-Zeitsteuereinheit 24 zugeführt. Das Ausgangssignal von dem Umdrehungsgeschwindigkeit-Detektor 21 wird der Gatter-Zeitsteuereinheit 24 zugeführt, deren Aus gangssignal wiederum dem Analog-Gatter 3 zugeführt wird.

Der Umdrehungsgeschwindigkeit-Detektor 21 hat die Funk tion, auf Grundlage der Periode des Zündsignals, das die Aus gabe des Phasenschiebers 8 ist, ein Spannungssignal zu erzeu gen, das der Anzahl von Umdrehungen des Verbrennungsmotors 30 entspricht. Die Gatter-Zeitsteuereinheit 24 hat die Funktion, durch Verarbeitung des Zündsignals von dem Phasenschieber 8 und des Spannungssignals von dem Umdrehungsgeschwindigkeit- Detektor 21 ein Gatter-Steuersignal zu erzeugen.

Gesamtbetrieb

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Wellenform- Diagramme nach den Fig. 6A bis 6C, die das Ausgangssignal des Phasenschiebers 8, das Gatter-Steuersignal von der Gatter- Zeitsteuereinheit 24 bzw. den Zündimpuls zeigen, kurz der Ge samtbetrieb der Zündsteuerungsvorrichtung 100 nach Fig. 5 erläutert, wenn diese nach einem ersten Modus betrieben wird.

Das Bezugs-Umdrehungssignal, das von einem Umdrehungs signal-Generator 9 entsprechend der durch die Umdrehungsge schwindigkeit des Verbrennungsmotors 30 vorgegebenen Zündzeit punkt-Charakteristik erzeugt wird, wird durch den Wellenformer 10 in einen Impuls mit einem gewünschten Arbeitswinkel bzw. Arbeitszyklus umgeformt. Dieses pulsierende Bezugs-Umdrehungs signal steuert die schaltende Einheit 11 über den Phasenschie ber 8 an und unterbricht die Leistungszuführung zur Zündspule 12. Die (nicht gezeigte) Zündkerze wird durch den Zündimpuls (vgl. Fig. 6A) der Zündspule 12 erregt, der bei Unterbre chung des Erregungsstroms in der Zündspule 12 erzeugt wird, wodurch der Antrieb des Verbrennungsmotors 30 erfolgt.

Alle während des Betriebs des Motors 30 auftretenden me chanischen Vibrationen werden von dem Beschleunigungssensor 1 erfaßt, so daß sich ein Vibrationssignal ergibt.

In dem Fall, in dem im Verbrennungsmotor 30 kein Klopfen auftritt, werden keine klopf-abhängigen Vibrationen auftreten. Wie jedoch schon oben erwähnt, wird es andere mechanische Vi brationen geben, die dazu führen können, daß das Ausgangssig nal des Beschleunigungssensors 1 mechanisches Rauschen und Zündrauschen enthält, das zu jedem Zündzeitpunkt durch die Signal-Übertragungswege tritt.

Wie oben beschrieben, wird die mechanische Rauschkompo nente dieses Sensor-Ausgangssignals, wenn es durch das Fre quenzfilter 2 gefiltert wird, beträchtlich unterdrückt. Da die Zündungs-Rauschkomponente stärker als die mechanische Rausch komponente ist, wird diese jedoch nach Durchlaufen des Fre quenzfilters 2 nicht so stark verringert.

Eine derartige Filter-Ausgangswellenform führt leicht da zu daß das Zündungsrauschen fälschlich für das Klopfsignal gehalten wird, so daß das Analog-Gatter 3 für eine gewisse Zeitperiode, ausgehend vom Zündzeitpunkt, in Antwort auf das von der Gatter-Zeitsteuereinheit 24 zugeführte Gatter-Steuer signal geöffnet wird, das durch das Ausgangssignal des Umdre hungsgeschwindigkeit-Detektors 21 getriggert wird. Bei geöff netem Gatter 3 wird unterbunden, daß das Zündungsrauschen vom Frequenzfilter 2 zum Komparator 6 gelangt. Folglich enthält das Ausgangssignal des Analog-Gatters 3 nur mechanisches Rau schen auf niedrigem Pegel, wie oben beschrieben.

In Antwort auf eine Veränderung im Spitzenwert des Aus gangssignals des Analog-Gatters 3 erzeugt der Rauschpegel-De tektor 5 eine Gleichspannung, deren Pegel geringfügig höher als der Spitzenwert des mechanischen Rauschens ist. In diesem Fall hat der Rauschpegel-Detektor 5 eine Charakteristik, die auf eine relativ geringfügige Veränderung im Spitzenwert des Ausgangssignals des Analog-Gatters 3 anspricht, die durch den Spitzenwert des gewöhnlichen mechanischen Rauschens verur sacht wird.

Da das Ausgangssignal des Rauschpegel-Detektors 5 größer als der mittlere Spitzenwert des Ausgangssignals des Analog- Gatters 3 ist, wie oben erläutert, hat der Komparator 6 zum Vergleichen dieser Ausgangssignale miteinander keine Ausgabe. Als Folge davon können alle Rauschsignale bis auf das Klopf signal beseitigt werden.

Die Ausgangsspannung des Integrators 7 bleibt folglich Null, so daß der Phasenwinkel des Ausgangssignals des Phasen schiebers 8 Null wird.

Wie im oben erwähnten Fall, wird die intermittierende Phase der Erregungsspannung der Zündspule 12 gleich der Phase des Referenz-Zündsignals vom Wellenformer 10. Der Zündzeit punkt der Zündkerze fällt folglich mit dem Referenz-Zündzeit punkt zusammen.

In dem Fall, in dem im Verbrennungsmotor 30 Klopfen her vorgerufen wird, wird nun in den Komparator 6 mit einer vorge gebenen Verzögerung gegen den Referenz-Zündzeitpunkt ein Sig nal eingegeben, das kennzeichnend für das Klopf-Phänomen ist. Der Komparator 6 wiederum erzeugt ein Vergleichs-Ausgangssig nal mit einer vorgegebenen Amplitude. Dieses Vergleichs-Aus gangssignal wird im Integrator 7 und im Phasenschieber 8 wei terverarbeitet, um die Zündspule 12 anzusteuern. Wie später beschrieben, wird in diesem Fall verhindert, daß das nachfol gende Klopfsignal über das Gatter 3 zum Komparator 6 gelangt, da die Ausgabe des Phasenschiebers 8 im Umdrehungsgeschwin digkeit-Detektor 21 und der Gatter-Zeitsteuereinheit 24 geeig net verarbeitet wird, um das Gatter-Steuersignal (vgl. Fig. 6C) zu erzeugen, das verwendet wird, um die Öffnungsdauer des Analog-Gatters geeignet zu steuern.

Wie im einzelnen beschrieben, wird nach diesem Ausfüh rungsbeispiel die Zündoperation der durch die Zündspule 12 mit Energie versorgten Zündkerze mit einer vorgegebenen Verzöge rung gegenüber dem oben genannten Referenz-Zündzeitpunkt ge steuert. Mit dieser Zündungssteuerung erfolgt eine optimale zeitliche Zündungsabstimmung entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungsmotors 30.

Gatter-Zeitsteuereinheit

Im folgenden wird im einzelnen der Betrieb der in Fig. 5 gezeigten Gatter-Zeitsteuereinheit 24 beschrieben.

Zuerst wird das in Fig. 6B gezeigte Zündsignal vom Pha senschieber 8 der Gatter-Zeitsteuereinheit 24 zugeführt. Der in Fig. 6A gezeigte Hochspannungs-Zündimpuls wird durch die Zündspule 12 in der Nähe der abfallenden Flanke des H-Pegel- Signalanteils des Zündsignals erzeugt. Der Zündzeitpunkt wird an dem Punkt festgelegt, an dem das H-Pegel-Signal (Fig. 6B) des Phasenschiebers 8 abfällt, und das Gatter-Steuersignal wird von der Gatter-Zeitsteuereinheit 24 synchron mit diesem Zündzeitpunkt ausgegeben. Dieses Gatter-Steuersignal, das die Dauer Tp hat, entsprechend dem Spannungssignal vom Drehzahl- Detektor 21 mit dem Abfall (Zündzeitpunkt) des H-Pegel-Signal anteils des Gatter-Steuersignals als einem Bezugspunkt (vgl. 6A und 6B), wird zum Analog-Gatter 3 gesendet. Die genannte Dauer Tp kann ein fester Wert sein oder bei Bedarf verändert werden.

Drehzahl-Detektor/Gatter-Zeitsteuereinheit

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 werden nun prak tische Beispiele des Drehzahl-Detektors 21 und der Gatter- Zeitsteuereinheit 24 erläutert, die wesentlich für die Durch führung der Grundidee der Erfindung sind.

Nach Fig. 7 empfängt ein Impulsgenerator 50 das Zündsignal (Fig. 8A) vom Phasenschieber 8 und gibt unter Verwendung des Zündsignals als ein Triggersignal ein Impulssignal aus, das eine Pulsbreite hat, wie in Fig. 8B gezeigt. Das Impuls signal wird dann einem Integrator 52 zugeführt, der aus Wider ständen R1 und R2 sowie einem Kondensator C aufgebaut ist, und wird somit hier in eine entsprechende Gleichspannung umge formt. Im Integrator 52 erfolgt in anderen Worten eine F/V-Um formung (frequency-to-voltage; Frequenz/Spannung). Die Gleich spannung ist proportional zur Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 30. Das Spannungssignal vom Integrator 52 wird mit der ersten Referenzspannung Vref (vgl. Fig. 8C) in einem ersten Komparator 54 verglichen. Nur wenn die Gleich spannung vom Integrator 52 größer als die erste Referenzspannung Vref ist, gibt der erste Komparator 54 ein Umdrehungsgeschwin digkeit-Erfassungssignal an einen Mono-Multivibrator (oder mono stabilen Multivibrator) 56 aus, der als die Gatter-Zeitsteuer einheit 24 dient. In Antwort auf dieses Umdrehungsgeschwindig keit-Erfassungssignal gibt der Mono-Multivibrator 56 ein Gatter- Steuersignal mit einer vorgegebenen EIN-Dauer Tp an den Gatter- Steueranschluß des in Fig. 5 gezeigten Analog-Gatters 3 ab. Die EIN-Dauer des Gatter-Steuersignals wird durch ein Puls breiten-Steuersignal gesteuert, das von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit kommt.

Aus Fig. 7 sollte klar sein, daß der Umdrehungsgeschwin digkeit-Detektor 21 nach Fig. 5 aus dem Impulsgenerator 50, den Integrator 52 und dem Komparator 54 aufgebaut ist, während die Gatter-Zeitsteuereinheit 24 von Fig. 5 von dem Mono-Multi vibrator 56 gebildet wird.

Über dem Widerstand R1 werden während der H-Pegel-Impuls dauer in Fig. 8B Ladungen im Kondensator C des Integrators 52 gespeichert, und die angesammelten Ladungen werden über den Wider stand R2 während der L-Pegel-Impulsdauer auf Erde entladen. Bei passender Wahl der Zeitkonstanten dieser Schaltungsele mente ist der Integrator 52 so ausgelegt, daß er immer ein Ausgangssignal liefert, das im Pegel höher als die erste Referenzspannung Vref liegt, wie in Fig. 8C dargestellt. Natürlich kann durch den Komparator 54 immer ein konstantes Vergleichsausgangssignal geliefert werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 wird eine weitere praktische Schaltung für den Umdrehungsge schwindigkeit-Detektor 21 im folgenden erläutert.

Wie in Fig. 10A dargestellt, wird das Zündsignal vom Phasenschieber 8 nach Fig. 5 in einen 1/2-Frequenzteiler 60 nach Fig. 9 eingegeben, der eine Frequenzteilung des Zünd signals durchführt, um einen Impuls zu liefern, der die halbe Frequenz des Zündsignals und eine Breite hat, die dessen Periode entspricht (vgl. Fig. 10B). Dieser Impuls wird von dem 1/2-Frequenzteiler 60 zu einem der zwei Eingangsan schlüsse eines UND-Gatters 62 gesendet. Mittlerweile wird von einem Taktimpuls-Generator 64 ein in Fig. 10C gezeig ter Taktimpuls erzeugt und dem anderen Eingangsanschluß des UND-Gatters 62 zugeführt. Die Frequenz des Taktimpulses wird so festgesetzt, daß sie hinreichend größer als die Frequenz des Zündsignals ist. Da das UND-Gatter 62 an dem zweiten Ein gangsanschluß einen derartigen Hochfrequenz-Taktimpuls empfängt, gibt es eine Impulssignal-Folge aus, wie es in Fig. 10D gezeigt ist.

Die Anzahl der Impulse der Impulssignalfolge vom UND- Gatter 62 wird durch einen Impulszähler 66 gezählt und an schließend mit einem Bezugswert (Umdrehungsgeschwindigkeit- Sollwert) durch einen Impulszahl-Komparator 68 verglichen. Der Impulszähler 66 ist so ausgelegt, daß er durch die Aus gabe des 1/2-Frequenzteilers 60 zurückgesetzt wird (RESET). Wenn das Vergleichsergebnis zeigt, daß die Anzahl der in einer einzigen Impulssignalfolge enthaltenen Impulse unter dem Bezugswert liegt, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit- Erfassung durchgeführt. Das bedeutet, der Impulszahl-Komparator 68 erfaßt, wenn die Periode der Impulssignalfolge kleiner als der Bezugswert wird. Das Ausgangssignal des Impuls zahl-Komparators 68 wird der in Fig. 5 gezeigten Gatter- Zeitsteuereinheit 24 zugeführt.

Ausgangsspannungs-Charakteristik des Rauschpegel-Detektors

Wie oben erläutert, kann die Ausgangsspannungs-Charak teristik des Rauschpegel-Detektors 5 durch die Klopf-Steuer operationen der Zündsteuerungsvorrichtung 100 dieser Er findung entsprechend dem Antriebszustand des Verbrennungs motors 30 gesteuert werden. Ein Merkmal einer derartigen Klopfsteuerung wird im folgenden unter Verwendung der Kenn linien in Fig. 11 erläutert.

Die Kurve A stellt eine Referenz-Klopfunterdrückungs- Steuerkennlinie dar. Im Antriebszustand des Verbrennungs motors 30, wie er durch diese Kurve A angegeben ist, zeigt die Ausgangsspannungs-Kennlinie des Rauschpegel-Detektors 5 insbesondere, daß ein zulässiger Klopf-Rauschpegel erzeugt wird, und stellt sicher, daß die Abgabe des Verbrennungs motors gleich einem oder größer als ein vorgegebener Pegel ist. Somit läßt sich eine gewünschte Steuercharakteristik erzielen, die mit der Auslegung übereinstimmt.

Im Gegensatz zur Kurve A gibt die Kurve B eine weitere Ausgangsspannungs-Kennlinie des Rauschpegel-Detektors 5 für den Fall an, in dem die erste Referenzspannung Vref des in Fig. 7 gezeigten Komparators höher gesetzt ist als in Kurve A. Nach dieser Kurve B kann eine höhere Ausgangs leistung vom Verbrennungsmotor 30 abgenommen werden, indem man das Auftreten eines Klopfgeräusches in dem Drehzahl bereich zuläßt, in dem die Motordrehzahl des Verbrennungs motors 30 größer als "N1" ist. In der Kennlinie B ist in anderen Worten insbesondere die Ausgangsleistung des Motors 30 berücksichtigt. Wenn die Drehzahl des Motors 30 "N2" er reicht, hätte die Kurve B dieselbe Steigung wie die Kurve A. Es ist demnach verständlich, daß die Kennlinie nach Kurve B im Vergleich zur Bezugskennlinie nach Kurve A einen klei neren Klopfbetrag unterdrückt.

Die Kurve C zeigt schließlich eine Kennlinie, die der nach Kurve B über dem spezifischen Drehzahlbereich ent gegengesetzt ist. Die Kurve C ist im einzelnen so ausge legt, daß im Komparator 54 (Fig. 7) nur ein kleiner Klopf geräusch-Pegel verfügbar ist, indem die Bezugsspannung Vref des Komparators 54 kleiner als die Spannung eingestellt wird, mit der die Bezugskennlinie nach Kurve A aufgenommen ist. Als Folge davon wird die Ausgangsleistung des Motors 30 klein. Insbesondere wird die Ausgangsspannung des Rausch pegel-Detektors 5 niedriger als die Spannung, die man im Falle der Kurve A in dem Drehzahlbereich erhält, in dem die Motordrehzahl über "N3" liegt. Die Kennlinie nach Kurve C ist besonders im Hinblick auf die Klopfgeräusch-Abgabe aus gelegt und liefert, verglichen mit der Kurve B, eine nie drige Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 30 und eine höhere Klopfunterdrückung.

Es ist anzumerken, daß die oben genannten Kurven A, B und C die Kennlinien in den Drehzahlbereichen angeben, in denen die Zahl der Motorumdrehungen höher als N1, N2 bzw. N3 ist. Auch hat hier das Klopfsignal oder das Aus gangssignal des Rauschfilters für jede Kurve den gleichen Pegel.

Die erste Bezugsspannung Vref des Komparators 54 nach Fig. 7 wird für die Kurve B am höchsten und für die Kurve C am niedrigsten festgesetzt, wobei Vref für die Kurve A zwischen diesen Werten liegt. Der erfaßte Betrag des Klopf geräusches ist in anderen Worten für die Kurve C am höchsten und für die Kurve B am niedrigsten. Wie später beschrieben, ist die Verzögerungsgröße R zum Zeitpunkt der Zündung für die Kurve C (R_C) am höchsten, für die Kurve B (R_B) am niedrigsten und liegt für die Kurve A zwischen diesen Werten.

Wie oben beschrieben, ist die Klopf- bzw. Zündsteuerungs vorrichtung 100 nach vorliegender Erfindung dadurch gekenn zeichnet, daß die Klopf-Steuercharakteristik verändert werden kann, um entsprechend dem Antriebszustand des Ver brennungsmotors 30 die gewünschte Ausgangsspannungs- Charakteristik des Rauschpegel-Detektors 5 zu schaffen, wie sie beispielsweise in einer der Kurven A-C dargestellt ist.

Wellenformen bei der Klopfsteuerung

In den Fig. 12 bis 14 sind, bezogen auf die ent sprechenden Ausgangsspannungs-Kurven A-C nach Fig. 11, die Betriebswellenformen für jede Schaltungskomponente der Zünd steuerungsvorrichtung 100 nach Fig. 5 dargestellt. Das heißt, die Fig. 12A bis 12H entsprechen der Bezugs-Kenn linie A, die Fig. 13A bis 13H der im Hinblick auf die Motorausgangsleistung ausgelegten Kennlinie B, und die Fig. 14A bis 14H der im Hinblick auf die Ausgangsleistung des Klopfgeräusches ausgelegten letzten Kennlinie C.

In Fig. 13D ist deutlich gezeigt, daß das Ausgangssignal 94 des Rauschpegeldetektors 5 in dem Drehzahlbereich, in dem die Umdrehungsgeschwindigkeit (d.h. die Motordrehzahl) des Verbrennungsmotors 30 entsprechend Fig. 11 über N1 liegt, größer als das in Fig. 12D gezeigte Ausgangssignal 90 für die Bezugskennlinie A ist, und daß der Verzögerungs- bzw. Nacheilbetrag R_B bezogen auf den Zündzeitpunkt kleiner als R_A für die Bezugskennlinie ist. Weiterhin sind die Aus gangssignale des Komparators 6 und des Integrators 7 (vgl. Fig. 13E und 13F) niedriger als die entsprechenden Signale für die Bezugskennlinie, die in den Fig. 12E und 12F ge zeigt sind.

Aus Fig. 14D wird deutlich, daß das Ausgangssignal 98 des Rauschpegeldetektors 5 in dem Drehzahlbereich, in dem die Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 30 ent sprechend Fig. 11 über N3 liegt, kleiner als das in Fig. 12D gezeigte Ausgangssignal 90 für die Bezugskennlinie A ist, und daß der Verzögerungsbetrag R_C bezogen auf den Zündzeit punkt größer als der Wert R_A für die Bezugskennlinie A ist. Weiterhin sind die Ausgangssignale des Komparators 6 und des Integrators 7 (vgl. Fig. 14E und 14F) höher als die entsprechenden Signale für die Bezugskennlinie A, die in den Fig. 12E und 12F dargestellt sind.

Wie oben im einzelnen erläutert, ist mit dieser Ausführungsform eine freie Veränderung der Eigen schaften der Klopfunterdrückung möglich, indem die erste Bezugsspannung Vref des Komparators 54, der den Umdrehungs geschwindigkeit-Detektor 21 bildet, auf den gewünschten Wert gesetzt wird.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Zündsteuerungsvorrichtung 100 wird die EIN-Dauer (Tp) des Gatter-Steuersignals nach dem oben beschriebenen Verfahren 1 gesteuert. Die Dauer- Steuerung ist jedoch nicht auf das Verfahren 1 beschränkt. Sie kann ebenso nach dem Verfahren 2, wie in den Fig. 15A und 15B gezeigt, sowie nach dem Verfahren 3 durchgeführt werden. Die Schaltungseinrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren selbst sind bekannt, so daß auf ihre Erläuterung hier verzichtet wird.

Zweites Zündsteuerverfahren

Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird nun die Zündsteuerungs vorrichtung 200 nach der zweiten Ausführungsform im einzelnen beschrieben.

Aus dem Schaltbild nach Fig. 16 wird deutlich, daß die meisten Teile dieser Schaltung denen der Schaltung nach der ersten Ausführungsform entsprechen, die in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Teile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Erläuterung wird hier verzichtet.

Im folgenden werden nur die Unterschiede und Besonder heiten der Schaltung nach Fig. 16 beschrieben.

In der obigen Zündsteuerungsvorrichtung 100 nach der ersten Ausführungsform, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, wurde eine vorgegebene Zündsteueroperation auf Grundlage des Ausgangssignals des Phasenschiebers 8 durchgeführt, das der Umdrehungsgeschwindigkeit (d.h. der Motordrehzahl) des Verbrennungsmotors 30 entspricht. Nach der zweiten Aus führungsform wird jedoch, statt das der Motor-Umdrehungs geschwindigkeit entsprechende Ausgangssignal des Phasen schiebers zu verwenden, beispielsweise Information über die Wassertemperatur eines (nicht gezeigten) Kühlers ausgenutzt, um die gewünschten Zündungs-Steueroperationen durchzuführen.

Nach Fig. 16 ist ein Wassertemperatur-Sensor 70 vorge sehen, um die Wassertemperatur des Kühlers des Verbrennungs motors 30 (nicht im einzelnen gezeigt) zu messen. Dieser Wassertemperatur-Sensor 70 kann aus einem Thermistor bzw. Heißleiter mit einem Widerstand R4 aufgebaut sein. Es ist allgemein bekannt, daß sich der Widerstandswert R4 des Thermistors bezogen auf eine Veränderung der Wassertempera tur nicht linear ändert. Der Ausgangsanschluß des Wasser temperatur-Sensors 70 ist mit einem positiven Eingangs anschluß eines dritten Komparators 73 in einem Wassertempera tur-Detektor 72 gekoppelt, wobei dieser positive Eingangs anschluß weiterhin über einen Widerstand 74 mit einem Wider standswert R3 mit einer positiven Leistungsquelle V_CC ge koppelt ist. Der negative Eingangsanschluß des dritten Kompa rators 73 ist mit einer Referenz-Leistungsquelle 75 mit einem Spannungswert V_R gekoppelt, deren negativer Anschluß geerdet ist. Die Ausgabe des so aufgebauten Wassertemperatur-Detek tors 72 wird über einen Mono-Multivibrator 78 der Gatter- Zeitsteuereinheit 24 zugeführt.

Die Spannung (V⁺) am positiven Eingangsanschluß des dritten Komparators 73 ist durch den Ausdruck

die Spannung (V_-) durch V_R gegeben. Damit liefert der Komparator 73 sein Ausgangssignal im niedrigen Temperatur bereich von (V⁺) < (V_-), wenn sich (V⁺) mit einer Ver änderung in der Wassertemperatur des Kühlers verändert.

Bei der Zündsteuerungsvorrichtung 200 nach der zweiten Ausführungsform erfaßt in anderen Worten der Wasser temperatur-Detektor 72 die momentane Wassertemperatur mittels des Widerstandes R4 des Wassertemperatur-Sensors 70. Auf Grundlage dieses erfaßten Ausgangssignals führt der Mono-Multivibrator 78 die EIN/AUS-Steuerung des Analog- Gatters 3 über die Gatter-Zeitsteuereinheit 24 unter Berück sichtigung der Zeit durch, die dem Umdrehungswinkel des Motors 30 entspricht.

Modifikationen

Oben wurden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 16 zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese spe ziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens vielfältig modifiziert werden.

Nach obiger Beschreibung wurde beispielsweise der Be trieb des Analog-Gatters 3 entsprechend der Umdrehungsge schwindigkeit des Motors, d.h. der Motordrehzahl, und/oder der Wassertemperatur des Kühlers gesteuert. Dieselbe Art der Gatter-Steuerung kann jedoch auch erfolgen, indem die Temperatur von unter Druck stehendem Öl im Luftzuführstutzen erfaßt wird. Zusätzlich kann das Analog-Gatter 3 präziser gesteuert werden, wenn eine derartige temperaturabhängige Steuerung unter Einbeziehung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors durchgeführt wird.

Wird die Gatter-Zeitsteuereinheit 24 unter Verwendung eines Mikroprozessors aufgebaut, kann die Pulsbreite ihres Ausgangssignals durch ein Computerprogramm frei gesteuert werden.

Daneben kann völlig problemlos die Zündsignal-Ausgangs größe vom Wellenformer 10 direkt als ein Eingangssignal zum Umdrehungsgeschwindigkeit-Detektor 21 verwendet werden, wobei sich weiterhin dieselbe Charakteristik ergibt, wie sie mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen er zielt wurde.

Zusätzlich ist anzumerken, daß die Erfindung auch auf Klopf-Unterdrückungssysteme wie ein Druck-Gatter-Steuer system und ein Kraftstoff-Steuersystem Anwendung finden kann.

Wie oben erläutert, wird nach vorliegender Erfindung beim Unterdrücken von in einem Verbrennungsmotor auftreten dem Klopfen durch Erfassen eines Motorantrieb-Informations signals, das eine Klopfinformation über den Verbrennungsmotor enthält, und anschließendes Erfassen eines Klopf-Informations signals aus dem Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Motor antrieb-Informationssignal und einem Referenz-Spannungssignal, das von dem Motorantrieb-Informationssignal abgeleitet wird, die Zuführung des Motorantrieb-Informationssignals zu dem Komparator für eine bestimmte Zeitperiode unterbrochen. Die Dauer dieser Unterbrechung wird entsprechend dem Antriebs verhalten (Klopfverhalten) des Motors gesteuert. Demnach ist sichergestellt, daß das Klopf-Informationssignal erfaßt, und das Klopfphänomen ohne jegliche Beschränkung durch ent weder die Charakteristik des erfaßten Klopf-Informationssignals oder die Charakteristika des Verbrennungsmotors unterdrückt werden kann.

Claims

1. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung (100) mit
einer ersten Erfassungseinrichtung (1), die mechanische Vibrationen eines Verbrennungsmotors (30) erfaßt und ein Vibrationssignal ableitet, das zumindest Informationen über mechanisches Rauschen, über Zündrauschen und über Klopfvorgänge des Motors (30) enthält;
einer Gatter-Einrichtung (3), die das Vibrationssignal von der ersten Erfassungseinrichtung (1) empfängt und für bestimmte Zeitperioden unterbricht;
einer zweiten Erfassungseinrichtung (5), die einen Rauschpegel des von der ersten Erfassungseinrichtung (1) über die Gatter-Einrichtung (3) abgeleiteten Vibrationssignals (92, 96, 99) erfaßt und ein entsprechendes Referenz-Spannungssignal (90, 94, 98) erzeugt;
einer Generatoreinrichtung (9), die ein Referenz-Umdrehungssignal erzeugt, das die Antriebsbedingungen des Motors (30) angibt;
einer Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8), die das von der ersten Erfassungseinrichtung (1) über die Gatter-Einrichtung (3) zugeführte Vibrationssignal (92, 96, 99) auf Grundlage des Referenz-Spannungssignals (90, 94, 98) der zweiten Erfassungseinrichtung (5) sowie das Referenz-Umdrehungssignal der Generatoreinrichtung (9) verarbeitet und ein entsprechendes Zündsignal erzeugt;
einer dritten Erfassungseinrichtung (21), die ein Signal erzeugt, das der Drehzahl des Motors (30) entspricht; und
einer Gatter-Steuereinrichtung (24), die das Zündsignal empfängt und ein entsprechendes Gatter-Steuersignal erzeugt, durch das die Gatter-Einrichtung (3) so gesteuert wird, daß die Zuführung des Vibrationssignals zu der Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8), bezogen auf den Zündzeitpunkt, für eine bestimmte Zeitperiode unterbrochen wird, während das Zündrauschen und während ein Klopfen auftritt;
dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Erfassungseinrichtung (21) das Zündsignal erfaßt und auf dessen Grundlage das Drehzahl-Erfassungssignal erzeugt; und
daß die Gatter-Steuereinrichtung (24) neben dem Zündsignal das Drehzahl-Erfassungssignal empfängt und durch Verarbeitung dieser beiden Signale das Gatter-Steuersignal so bestimmt, daß die Zeitperiode der Vibrationssignal-Unterbrechung und damit die Charakteristik des von der zweiten Erfassungseinrichtung (5) erzeugten Referenz-Spannungssignals entsprechend den Antriebsbedingungen des Motors (30) verändert wird.

2. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Erfassungseinrichtung (21) aufweist:
einen Impuls-Generator (50) zum Erzeugen eines Impuls signals in Antwort auf das von der Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8) zugeführte Zündsignal;
einen ersten Integrator (52) zum Integrieren des Impulssignals, um ein integriertes Impulssignal auszugeben; und
einen ersten Komparator (54) zum Vergleichen des integrierten Impulssignals mit einer ersten Referenz-Spannung (Vref), um das Umdrehungsgeschwindigkeit-Erfassungssignal abzuleiten; und
daß die Gatter-Steuereinrichtung (24) einen monosta bilen Multivibrator (56) mit einem Pulsbreiten-Steuersignal- Anschluß aufweist, um das Gatter-Steuersignal in Antwort auf das Umdrehungsgeschwindigkeit-Erfassungssignal von dem ersten Komparator (54) zu erzeugen.

3. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Inte grator (52) aufweist:
einen ersten Widerstand (R1),
einen zweiten Widerstand (R2), der mit dem ersten Widerstand (R1) in Serie geschaltet ist; und
einen Kondensator (C), der zu dem zweiten Widerstand (R2) parallelgeschaltet ist,
wobei der erste Widerstand, der zweite Widerstand und der Kondensator so gewählt sind, daß sie jeweils einen vorgegebenen Wert haben, um einen Pegel des integrierten Impulssignals zu erhalten, der kontinuierlich höher als die erste Referenz-Spannung (Vref) ist, wodurch der erste Komparator (54) kontinuierlich das Umdrehungsgeschwindigkeit- Erfassungssignal mit einem vorgegebenen Wert ausgibt.

4. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Erfassungseinrichtung (21) aufweist:
einen Taktimpuls-Generator (64) zum Erzeugen eines Taktimpulses mit einer Frequenz, die höher als die Frequenz des Zündsignals ist;
einen Frequenzteiler (60), der eine Frequenzteilung des von der Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8) zugeführten Zündsignals durchführt, um ein frequenz-geteiltes Zündsignal abzuleiten;
ein UND-Gatter (62) zur UND-Verknüpfung des Taktimpul ses und des frequenz-geteilten Zündsignals, um eine Impuls signal-Folge auszugeben;
einen Impulszähler (66) zum Zählen der Impulszahl der Impulssignal-Folgen; und
einen Impulszahl-Komparator (68) zum Vergleichen der gezählten Impulszahlen der Impulssignal-Folgen mit einer Referenz-Impulszahl, um das Umdrehungsgeschwindigkeit-Er fassungssignal abzuleiten.

5. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung (200) mit
einer ersten Erfassungseinrichtung (1), die mechanische Vibrationen eines Verbrennungsmotors (30) erfaßt und ein Vibrationssignal ableitet, das zumindest Informationen über mechanisches Rauschen, über Zündrauschen und über Klopfvorgänge des Motors (30) enthält;
einer Gatter-Einrichtung (3), die das Vibrationssignal von der ersten Erfassungseinrichtung (1) empfängt und für bestimmte Zeitperioden unterbricht;
einer zweiten Erfassungseinrichtung (5), die einen Rauschpegel des von der ersten Erfassungseinrichtung (1) über die Gatter-Einrichtung (3) abgeleiteten Vibrationssignals (92, 96, 99) erfaßt und ein entsprechendes Referenz-Spannungssignal (90, 94, 98) erzeugt;
einer Generatoreinrichtung (9), die ein Referenz-Umdrehungssignal erzeugt, das die Antriebsbedingungen des Motors (30) angibt;
einer ersten Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8), die das von der ersten Erfassungseinrichtung (1) über die Gatter-Einrichtung (3) zugeführte Vibrationssignal (92, 96, 99) auf Grundlage des Referenz-Spannungssignals (90, 94, 98) der zweiten Erfassungseinrichtung (5) sowie das Referenz-Umdrehungssignal der Generatoreinrichtung (9) verarbeitet und ein entsprechendes Zündsignal erzeugt; und
einer Gatter-Steuereinrichtung (24), die ein Gatter-Steuersignal erzeugt, durch das die Gatter-Einrichtung (3) so gesteuert wird, daß die Zuführung des Vibrationssignals zu der Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8) für eine bestimmte Zeitperiode unterbrochen wird, während das Zündrauschen und während ein Klopfen auftritt; gekennzeichnet durch
eine dritte Erfassungseinrichtung (70, 72), die ein Signal erzeugt, das der Kühlwassertemperatur des Motors (30) entspricht; und
eine zweite Verarbeitungseinrichtung (78) zum Verarbeiten des von der dritten Erfassungseinrichtung (70; 72) zugeführten Wassertemperatur-Signals, um ein Zeitsteuersignal zu erzeugen, das die Wassertemperatur-Information des Verbrennungsmotors (30) wiedergibt; wobei die Gatter-Steuereinrichtung (24) das Zeitsteuersignal empfängt und durch Verarbeitung dieses Signals das Gatter-Steuersignal so bestimmt, daß die Zeitperiode der Vibrationssignal-Unterbrechung und damit die Charakteristik des von der zweiten Erfassungseinrichtung (5) erzeugten Referenz-Spannungssignals entsprechend den Antriebsbedingungen des Motors (30) verändert wird.

6. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Erfassungseinrichtung einen Thermistor (70), der thermisch mit dem Verbrennungsmotor (30) gekoppelt ist, und einen Wassertemperatur-Detektor (72) mit einem dritten Komparator (73) aufweist, und
daß die zweite Verarbeitungseinrichtung einen mono stabilen Multivibrator (78) aufweist.

7. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung aufweist:
einen zweiten Komparator (6) zum Vergleichen des von der ersten Erfassungseinrichtung (1) über die Gatter-Ein richtung (3) zugeführten Vibrationssignals mit dem von der zweiten Erfassungseinrichtung (5) zugeführten Referenz- Spannungssignal, um einen Komparator-Ausgangsimpuls auszu geben;
einen zweiten Integrator (7) zum Integrieren des Komparator-Ausgangsimpulses, um eine Integrationsspannung proportional zur Intensität des Klopfens zu erzeugen; und
einen Phasenschieber (8) zur Verschiebung der Phase des Referenz-Umdrehungssignals der Generatoreinrichtung (9) auf Grundlage der Integrationsspannung, um das Zündsignal zu erzeugen.

8. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin gekennzeich net durch ein Frequenz-Filter (2) zum Filtern des von der ersten Erfassungseinrichtung (1) abgeleiteten Vibrations signals, um eine Signalkomponente dieses Signals durchzu lassen, die eine höhere Frequenzempfindlichkeit bezüglich des Klopfens des Verbrennungsmotors (30) hat.

9. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin gekennzeich net durch
eine schaltende Schaltung (11) zum Umschalten des von der Verarbeitungseinrichtung (6; 7; 8) zugeführten Zündsignals, um ein Zünd-Schaltsignal zu erzeugen; und
eine Zündspule (12) zum Erzeugen eines Hochspannungs- Zündimpulses in Antwort auf das Zünd-Schaltsignal.

10. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin gekennzeich net durch einen Wellenformer (10) zum Formen des von der Generatoreinrichtung (9) zugeführten Referenz- Umdrehungssignals.

11. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die erste Erfassungseinrichtung (1) ein mechanisch mit dem Verbrennungsmotor (30) gekoppelter Beschleunigungs sensor ist.

12. Elektronische Zündsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Erfassungseinrichtung (5) ein Rausch pegel-Detektor für die Erfassung der sich von der Klopfinfor mation unterscheidenden mechanischen Rauschinformation aus dem Vibrationssignal der ersten Erfassungseinrichtung (1) ist.