DE3743613A1

DE3743613A1 - Zuendzeitpunkt-steuervorrichtung fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3743613A1
Application number: DE19873743613
Authority: DE
Inventors: Satosi Komurasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1988-06-30
Also published as: US4788957A; KR880007918A; KR900006877B1; DE3743613C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündzeitpunkt-Steuervorrich tung für Verbrennungsmotoren, wie für Benzinmotoren und Die selmotoren, und insbesondere eine Zündzeitpunkt-Steuervorrich tung für Verbrennungsmotoren, die das sogenannte "Klopfen" steuert, das durch abnormale Verbrennung in der Verbrennungs kammer des Motors hervorgerufen wird und zu einem abnormalen Geräusch sowie einer abnormalen Vibration um den Zylinderblock herum führt.

Im allgemeinen erzeugt ein Verbrennungsmotor, insbeson dere ein Verbrennungsmotor für Fahrzeuge, eine Antriebslei stung durch die Hin- und Herbewegung von Kolben mittels eines Verbrennungsdrucks, der erzeugt wird, indem ein in einen Zy linder des Motors angesaugtes und darin verdichtetes Luft/ Kraftstoff-Gemisch durch einen von einer Zündkerze freigegebe nen Zündfunken entzündet, zur Explosion gebracht und verbrannt wird.

Um eine maximale wirksame Motorleistung zu erhalten, ist es daher notwendig, den Zündzeitpunkt so zu steuern, daß der oben genannte Verbrennungsdruck konstant auf einem Maximum ge halten wird. Um den maximalen Verbrennungsdruck zu erzielen, muß der Zündzeitpunkt so gesteuert werden, daß der Zeitpunkt optimiert wird, zu dem die Zündkerze zündet, um das Luft/ Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer zu verbrennen.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Zündzeitpunkt-Steuervor richtung in einem Verbrennungsmotor. In dieser Figur ist mit Bezugsziffer 1 ein Beschleunigungssensor bezeichnet, der in dem Motor für die Wahrnehmung der Vibrationsbeschleunigung des Motors installiert ist; mit Bezugsziffer 2 ein Frequenzfilter, das solche Hochfrequenz-Komponenten eines von dem Beschleuni gungssensor 1 ausgegebenen Signals durchläßt, die für das Klopfen empfindlich sind; mit Bezugsziffer 3 ein Analog-Gat ter, das ein Rauschen des das Frequenzfilter 2 durchlaufenden Ausgangssignals ausschaltet, das als eine Störwelle für die Erfassung des Klopfens wirkt; mit Bezugsziffer 4 eine Gatter- Taktsteuereinheit, die das Öffnen und Schließen des Analog- Gatters 3 entsprechend dem zeitlichen Verlauf des Störrau schens steuert; mit Bezugsziffer 5 ein Rauschpegel-Detektor, der den Pegel des mechanischen Vibrationsrauschens des Motors erfaßt, das neben dem Klopfen auftritt; mit Bezugsziffer 6 ein Komparator, der die Ausgangsspannung des Analog-Gatters 3 mit der des Rauschpegel-Detektors 5 vergleicht und einen Klopf-Er fassungsimpuls erzeugt; mit Bezugsziffer 7 ein Integrator, der den Ausgangsimpuls des Komparators 6 integriert und eine Inte grationsspannung entsprechend der Klopfstärke erzeugt; mit Be zugsziffer 8 ein Phasenschieber, der die Phase eines Referenz- Zündungssignals entsprechend der Ausgangsspannung des Integra tors 7 verschiebt; mit Bezugsziffer 9 ein Drehsignalgenerator, der ein Zündungssignal entsprechend einer Zündvorlauf- bzw. Zündvorverstellcharakteristik erzeugt, die auf Grundlage der Drehung der Motor-Ausgangswelle vorgegeben ist; mit Bezugs ziffer 10 eine Wellenform-Korrekturschaltung bzw. -Former schaltung, die die Wellenform des Ausgangssignals des Drehsig nalgenerators 9 korrigiert und zur gleichen Zeit den Strom kreis-Schließwinkel einer Zündspule 12 steuert; und mit Be zugsziffer 11 eine schaltende Schaltung, die den Stromfluß der Zündspule 12 entsprechend dem Ausgangssignal des oben genann ten Phasenschiebers 8 unterbricht.

Fig. 2 zeigt die Frequenzcharakteristik des Ausgangssig nals des Beschleunigungssensors 1. Mit der gestrichelten Li nie A ist eine Signalwellenform dargestellt, in der kein Klop fen auftritt, während mit der durchgezogenen Linie B eine Sig nalwellenform dargestellt ist, in der das Klopfen auftritt. Das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 enthält neben einem Klopf-Signal (d.h. Signal, das mit dem Klopfen erzeugt wird) ein mechanisches Motorrauschen sowie verschiedene Rauschkomponenten, die in einen Signalübertragungspfad gelan gen, wie ein Zündungsrauschen oder eine Funkenstörung. Aus dem Vergleich zwischen der gestrichelten Linie A und der durchge zogenen Linie B in Fig. 2 wird verständlich, daß das Klopf signal eine besondere Frequenzcharakteristik hat. Die Fre quenzverteilung unterscheidet sich daher in jedem Fall eindeu tig mit dem Vorhandensein von Klopfen, obwohl auch bei ver schiedenen Motoren oder bei verschiedenen Montagepositionen des Beschleunigungssensors Unterschiede auftreten. Es ist da her möglich das Rauschen anderer Frequenzkomponenten durch Filtern der Frequenzkomponenten dieses Klopfsignals zu steu ern, wodurch das Klopfsignal wirkungsvoll wahrgenommen wird.

In den Fig. 3 und 4 sind die Betriebswellenformen der einzelnen Teile der herkömmlichen Vorrichtung dargestellt, wo bei in Fig. 3 ein Betriebszustand gezeigt ist, bei dem kein Klopfen auftritt, während in Fig. 4 ein Betriebszustand ge zeigt ist, bei dem das Klopfen auftritt. Unter Bezugnahme auf diese Fig. 3 und 4 wird nun der Betrieb der herkömmlichen Vorrichtung beschrieben. Wenn sich die Motor-Ausgangswelle dreht, wird ein von dem Drehsignalgenerator 9 entsprechend der vorgegebenen Zündzeitpunkt-Charakteristik erzeugtes Zündsignal durch die Wellenform-Korrekturschaltung 10 in einen Öffungs/ Schließ-Impuls mit einem gewünschten Stromkreis-Schließwinkel umgeformt, und die schaltende Schaltung 11 wird über den Pha senschieber 8 so angesteuert, daß der Stromfluß zur Zündspule 12 unterbrochen wird. Die Zündung des Motors erfolgt durch die Zündspannung der Zündspule 12, die bei der Unterbrechung des Stromflusses aufgebaut wird. Die während des Betriebs des Mo tors auftretende Motorvibration wird durch den Beschleuni gungssensor 1 wahrgenommen.

In dem Fall, in dem kein Motorklopfen auftritt, findet auch keine Motorvibration statt, die wahrscheinlich auf Klop fen zurückgeht. Da es jedoch auch andere mechanische Vibra tionen gibt, werden mit dem Ausgangssignal des Beschleuni gungssensors 1 ein mechanisches Rauschen und ein Zündrauschen auftreten, die den Signal-Übertragungspfad während der Zünd periode F beeinflussen, wie in Fig. 3(a) gezeigt.

Wenn dieses Signal das Frequenzfilter 2 durchläuft, wer den die meisten mechanischen Rauschkomponenten entfernt, wie in Fig. 3(b) gezeigt. Die Funkenstörungs- bzw. Zündungs- Rauschkomponenten, die viel Leistung haben, werden jedoch in einigen Fällen selbst nach Durchlaufen des Frequenzfilters 2 auf einem hohen Pegel ausgegeben. Wenn man das Zündungsrau schen das Filter durchlaufen läßt, kann es als ein Klopfsignal mißverstanden werden. Um das zu verhindern, wird daher das Analog-Gatter 3 für eine bestimmte Periode nach dem Zündzeit punkt aufgrund eines Signals geschlossen, das von der Gatter- Taktsteuereinheit 4 ausgegeben wird (vgl. Fig. 3(c)), die durch das Ausgangssignal des Phasenschiebers 8 getriggert wird, womit das Zündungsrauschen ausgeschaltet wird. Mit der Ausgabe des Analog-Gatters 3 verbleibt nur ein so niederpegli ges mechanisches Rauschen, wie es durch die Wellenform C in Fig. 3(d) dargestellt ist.

Andererseits arbeitet der Rauschpegel-Sensor 5 in Antwort auf Veränderungen eines Spitzenwerts des Ausgangssignals des Analog-Gatters 3. In diesem Fall hat der Rauschpegel-Sensor 5 eine Charakteristik, die auf relativ geringe Veränderungen des Spitzenwerts von gewöhnlichem mechanischen Rauschen ansprechen kann, wodurch eine Gleichspannung erzeugt wird, die geringfü gig höher als der Spitzenwert des mechanischen Rauschens ist (vgl. Wellenform D in Fig. 3(d)).

Da das Ausgangssignal des Rauschpegel-Sensors 5 höher als ein mittlerer Spitzenwert eines Ausgangssignals des Analog- Gatters 3 ist, wie in Fig. 3(d) gezeigt, wird der diese Sig nale vergleichende Komparator 6 keinerlei Rauschsignal ausge ben; das bedeutet, das Rauschsignal wird gründlich entfernt.

Die Ausgangsspannung des Integrators 7 bleibt daher 0, und der Phasen-Verschiebewinkel (die Differenz der Eingangs und Ausgangs-Phasen in Fig. 3(g) und (h)) von dem Phasen schieber 8 wird dementsprechend auch 0.

Daher wird die Öffnungs/Schließ-Phase der schaltenden Schaltung 11, die durch dieses Ausgangssignal angesteuert wird, d.h. die Stromunterbrechungs-Phase der Zündspule 12, den selben Wert annehmen wie die Phase des Referenz-Zündsignals des Ausgangs der Wellenform-Korrekturschaltung 10. Der Zünd zeitpunkt wird daher der Referenz-Zündzeitpunkt.

Wenn Klopfen auftritt, ist in dem Ausgangssignal des Be schleunigungssensors 1 in der Nähe eines Punktes, der gegen über dem Zündzeitpunkt um eine bestimmte Zeit verzögert ist, ein Klopfsignal enthalten, wie in Fig. 4(a) gezeigt, und nach dem Durchlaufen des Frequenzfilters 2 und des Analog-Gatters 3 ergibt sich ein mechanisches Rauschen, das stark durch ein Klopfsignal überlagert ist, wie in der Wellenform C in Fig. 4(d) gezeigt.

In dem Signal, das das Analog-Gatter 3 durchlaufen hat, hebt sich das Klopfsignal scharf ab. Der Pegel der Ausgangs spannung des Rauschpegel-Sensors 5 spricht daher mit einer Verzögerung auf das Klopfsignal an. Da sich damit eine Eingabe zum Komparator 6 ergibt, wie sie durch die Wellenformen C und D in Fig. 4(d) dargestellt ist, wird mit dem Ausgangssignal des Komparators 6 ein Impulszug auftreten, wie er in Fig. 4(e) gezeigt ist.

Der Integrator 7 integriert diesen Impulszug und erzeugt eine Integrationsspannung, wie sie in Fig. 4(f) gezeigt ist. Da der Phasenschieber 8 das Ausgangssignal (in Fig. 4(g) ge zeigtes Referenz-Zündsignal) der Wellenform-Korrekturschaltung 10 entsprechend der Ausgangsspannung des Integrators 7 in Richtung einer Zeitverzögerung verschiebt, eilt die Ausgangs phase des Phasenschiebers 8 hinter der Phase des Referenz- Zündsignals der Wellenform-Korrekturschaltung 10 her und be tätigt die schaltende Schaltung 11 durch eine Phase, wie sie in Fig. 4(h) gezeigt ist. Der Zündzeitpunkt wird folglich verzögert, womit Klopftendenzen gesteuert werden. Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Betriebszustände werden wieder holt, um eine optimale Zündzeitpunkt-Steuerung durchzuführen.

Da die herkömmliche Vorrichtung den oben beschriebenen Aufbau hat, zeigt die verringerte Geschwindigkeit (die Ge schwindigkeit, mit der sich der Zündzeitpunkt in Richtung des Bezugswertes bewegt, bis er zur Zündvorlaufseite zurückgesetzt wird) des Integrators 7 eine Charakteristik einer Einheit von einer Sekunde pro Grad des Drehwinkels der Motorausgangswelle, was eine große Zeitkonstante ist. Diese verringerte Geschwin digkeit verhindert das Auftreten von starkem Klopfen durch Steuerung einer zu schnellen Rücksetzung des Zündzeitpunkts in Richtung der Zündvorlaufseite und plötzlich in den Klopfbe reich. Das ist eine wichtige Charakteristik für die Zündzeit punkt-Steuerung.

Um den Betrag der aus dem Ausgangssignal des Integrators 7 pro Klopferfassung wahrgenommenen Klopfvorgänge zu bestim men, ist es daher notwendig, das Ausgangssignal des oben ge nannten Integrators 7 unmittelbar vor und unmittelbar nach der Klopferfassung zu erhalten und die Differenz zwischen den so erhaltenen Werten zu bestimmen, d.h. die Ausgangssignal- Schwankung des Integrators 7 pro Klopferfassung. Das erfordert eine komplizierte Berechnung. Das Ablesen des an dem Integra tor 7 zum Zeitpunkt der Klopferfassung angezeigten Wertes al leine reicht nicht aus, den Betrag des wahrgenommenen Klopfens zu erhalten. Das Ausgangssignal des Integrators 7, beispiels weise vor dem Auftreten von Klopfen, muß abgespeichert werden, und, falls das Klopfen aufgetreten ist, muß die Differenz zwi schen dem Ausgangssignal des Integrators 7 unmittelbar vor dem Auftreten des Klopfens und dem Ausgangssignal unmittelbar nach dem Auftreten des Klopfens gewonnen werden.

In der Zwischenzeit geht der Trend dahin, daß das techno logische Niveau der Motorsteuerung mehr und mehr verbessert wird. In einem Mehrzylinder-Motor wird eine genaue Steuerung für jeden Zylinder durchgeführt, um alle Zylinder auf einem optimalen Verbrennungszustand zu halten, und damit eine ge steigerte Motorausgangsleistung zu erzielen. Um eine solche Steuerung möglich zu machen, ist es notwendig, den Betrag des in jedem Zylinder auftretenden Klopfens zu erfassen und zu be stimmen. Das Problem der herkömmlichen Vorrichtung liegt je doch darin, daß eine komplizierte Berechnung nötig ist, um den Betrag des Klopfens aus dem Ausgangssignal des Integrators 7 jedesmal dann zu bestimmen, wenn das Klopfen auftritt. Daneben wird eine erheblich umfangreichere Schaltung benötigt, um dar aus den Betrag des Klopfens für jeden Zylinder zu bestimmen.

Daneben kann ein Klopfsignal, das entsprechend dem Auf treten des Klopfens im Motor erzeugt wird, nur wahrgenommen werden, wenn das Klopfsignal und ein Rauschsignal in der Aus gabe des Frequenzfilters (Fig. 3(b) und 4(b)) durch einen Spannungswert unterschieden werden können. Bei der praktischen Realisierung dieses Gesichtspunkts, ausgehend von der Vibra tions-Charakteristik eines Motors, ergibt sich bei der her kömmlichen Vorrichtung das Problem, daß ein Rauschsignal sowie ein Klopfsignal manchmal beispielsweise in einem Motor auftre ten, der einem Dauertest unterzogen wurde. Dieses Rauschsignal führt in einigen Fällen dazu, daß die Zündzeitpunkt-Steuer vorrichtung falsch arbeitet. So erfolgt während einer Anfangs periode (wenn der Motor noch neu ist) der gewünschte Betrieb der Steuervorrichtung, mit zunehmender Betriebszeit steigt das Rauschsignal jedoch an und wird inkorrekt wahrgenommen, was zu Problemen führt, wie einem ineffizient gesteuerten Zündzeit punkt, einer verringerten Motorausgangsleistung, einem erhöh ten Benzinverbrauch und einem Abgas-Temperaturanstieg.

Die generelle Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren zu schaffen, mit der die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme zumindest teilweise überwunden werden.

Insbesondere liegt eine erste Aufgabe der Erfindung dar in, eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmo toren anzugeben, mit der eine Steuerung des auftretenden Klop fens auf einen Minimalwert möglich ist, indem der Betrag des bei jeder Zündung in einem Motor auftretenden Klopfens wahr genommen und nur eine einfache Integration durchgeführt wird, indem ein Wert dieses Betrags des so erfaßten Klopfens gelesen und zurückgesetzt wird.

Eine zweite spezielle Aufgabe der Erfindung besteht dar in, eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, durch effektiven Betrieb aller Zylinder des Mo tors ohne weiteres eine hohe Motorausgangsleistung zu erzeu gen, indem der Betrag des in jedem Zylinder eines Verbren nungsmotors mit mehreren Zylindern auftretenden Klopfens durch eine Sensoreinrichtung mit einem einfachen Aufbau erfaßt wird, nicht jedoch mit einer umfangreichen Schaltung, die durch die Verwendung nur eines herkömmlichen Integrators eine kompli zierte Operation durchführt.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Hoch leistungs-Zündsteuervorrichtung zu schaffen, mit der konstant die genaue Erfassung einer Differenz zwischen einem Klopfge räusch eines Verbrennungsmotors und dem anderen Rauschen mög lich ist, unabhängig von der Verwendungszeit des Motors, um eine sich aus einer falschen Erfassung ergebende ineffiziente Zündzeitpunkt-Steueroperation zu verhindern. Dadurch soll eine Erhöhung der Motorausgangsleistung, eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und eine Steuerung der Abgas-Temperaturen sichergestellt werden.

Die für die Lösung der oben genannten Aufgaben ausgelegte erfindungsgemäße Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbren nungsmotoren weist folgende Elemente auf: einen Klopf-Sensor, der die Klopfinformation des Verbrennungsmotors wahrnimmt; ei nen Klopf-Diskriminator, der das in jedem Zylinder des Motors auftretende Klopfen unterscheidet und durch den Klopf-Sensor wahrnimmt; einen Integrator, der aus dem Ausgangssignal des Klopf-Diskriminators eine Integrationsspannung gewinnt und diese Integrationsspannung entsprechend der Zündoperation zu rücksetzt; einen Integrator, der die Integrationsspannung in tegriert; wenn gewünscht, einen Subtrahierer, der einen be stimmten Wert, beispielsweise einen Wert, der einem Motor- Rauschsignal entspricht, vom Ausgangssignal des oben genannten Klopf-Diskriminators subtrahiert; einen Phasenschieber, der eine Steuerung der Phasenverschiebung eines Zündsignals auf Grundlage des Ausgangssignals des oben genannten Integrators oder des Ausgangssignals des oben genannten Subtrahierers, falls vorhanden, durchführt; sowie eine schaltende Einheit, die den Stromfluß in die Zündspule entsprechend dem Ausgangs signal des Phasenschiebers unterbricht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im einzelnen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen be schrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer herkömm lichen Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmoto ren;

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm, das die Frequenzcharak teristik eines Beschleunigungssensors in der Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 3(a) bis (h) Diagramme der Ausgangswellenformen der einzelnen Einheiten, wenn in einem mit der herkömmlichen Steuervorrichtung versehenen Motor kein Klopfen auftritt;

Fig. 4(a) bis (h) Ausgangswellenformen der einzelnen Einheiten, wenn in dem Motor Klopfen auftritt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren;

Fig. 6(a) bis (h) Diagramme von Ausgangswellenformen der einzelnen Einheiten des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 5, wenn im Motor kein Klopfen auftritt;

Fig. 7(a) bis (h) Diagramme von Ausgangswellenformen entsprechend Fig. 6, wenn im Motor Klopfen auftritt;

Fig. 8 ein Betriebs-Wellenformdiagramm für jeden Zy linder des Motors im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5;

Fig. 9 ein Wellenformdiagramm einer Integrationsspan nung, die bei jedem Zündzeitpunkt durch das Ausgangssignal des Phasenschiebers im Falle eines Motordefekts zurückzusetzen ist;

Fig. 10 eine Wellenform einer Integrationsspannung des Integrators, die im Falle desselben Motordefekts durch das Ausgangssignal des Phasenschiebers nicht zurückzusetzen ist;

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer modifizierten Ausfüh rungsform des unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 10 erläu terten ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 12 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung;

Fig. 13 ein Kennliniendiagramm, in dem die Stärke und die Auftrittsfrequenz von Klopfen im Verbrennungsmotor im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 dargestellt sind;

Fig. 14 ein Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwi schen einer Klopf-Erfassungsspannung und einer Steuerspannung im zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 15 ein Diagramm, das einen Subtraktionswert für jeden Zylinder nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; und

Fig. 16 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Drehbereich und dem Subtraktionswert des Verbrennungsmotors im zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren wer den im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich nungen beschrieben.

Die Fig. 5 bis 10 zeigen Block- bzw. Kennliniendia gramme eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die in Fig. 5 mit den Bezugsziffern 1 bis 6 und 11 und 12 bezeichne ten Teile entsprechen den mit den gleichen Bezugsziffern be zeichneten Teilen der Steuervorrichtung nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Auf die Beschreibung dieser Teile wird daher verzichtet. Mit Bezugsziffer 21 ist ein Zylinder-Impulsgenerator bezeichnet, der einen Zylinderim puls entsprechend der Zündoperation jedes Zylinders des Motors erzeugt. Mit Bezugsziffer 22 eine Schließraten-Steuerschal tung, die den oben genannten Zylinderimpuls empfängt und nach Steuerung der Schließrate einen Zündimpuls abgibt, um die Zeit für die Zuführung des Stroms zur Zündspule 12 einzuhalten; Be zugsziffer 23 bezeichnet einen Phasenschieber, der den oben genannten Zündimpuls steuert, um seinen Winkel entsprechend der Steuerspannung zu verzögern, und der den Zündimpuls ab gibt; und Bezugsziffer 24 bezeichnet einen Integrator, der ei nen Klopfimpuls vom Komparator 6 empfängt und eine Integra tionsspannung proportional zu seiner zeitlichen Breite abgibt. Anders als der Integrator 7 in der oben beschriebenen Vorrich tung nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 1 darge stellt ist, hat dieser Integrator 24 nicht die Funktion, mit dem Zeitablauf fortschreitend die Integrationsspannung zu ver ringern, sondern er hat die Funktion, die Integrationsspannung bei jeder Zündung zurückzusetzen, z.B. zur Zeit der Zündung auf Grundlage des vom Phasenschieber 23 abgegebenen Zündimpul ses. Ein Analog/Digital-Umformer (im folgenden als "A/D-Umfor mer" bezeichnet), formt die Integrationsspannung vom Integra tor 24 in ein Digitalsignal um und gibt dieses ab. Eine Ver teilerschaltung 26 führt eine Verteilung und Abgabe des Digi talsignals entsprechend einem Klopfen erzeugenden Zylinder durch. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verteilerschal tung in einem Vierzylinder-Motor dargestellt, d.h. die Vertei lerschaltung 26 gibt vier Digitalsignale entsprechend der An zahl der Zylinder ab. Die Bezugsziffern 27 bis 30 bezeichnen Speicher, die die Digitalsignale von der Verteilerschaltung 26 für jeden Zylinder speichern. Der Speicher 27 speichert bei spielsweise den Betrag des Klopfens, das in einem Zylinder auftritt. Ein Taktgenerator 31 gibt einen Impuls in den Spei cher ein, um die Subtraktion eines gespeicherten Wertes von jedem der oben genannten Speicher 27 bis 30 durchzuführen. Be zugsziffer 32 zeigt eine Auswahlschaltung, die nur Daten von jedem Ausgang der Speicher 27 bis 30 auswählt und an Zylinder abgibt, in denen das Gemisch entflammt werden soll. Mit Be zugsziffer 33 ist ein Referenzimpuls-Generator bezeichnet, der einen Referenzimpuls entsprechend dem Bezugszylinder der vier Zylinder des Motors erzeugt. Bezugsziffer 34 bezeichnet eine Zylinder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung, die aufeinander folgende Zylinder-Auswahlimpulse aus dem oben genannten Refe renzimpuls und dem Zündimpuls von der Schließraten-Steuer schaltung 22 erzeugt, so daß die Verteilerschaltung 26 und die Auswahlschaltung 32 entsprechend bestimmter Zylinder arbeiten. Mit Bezugsziffer 40 ist eine Fehler-Erfassungsschaltung darge stellt, die Fehler oder Defekte erfaßt, wie die Unterbrechung einer Signalleitung zwischen dem Beschleunigungssensor 1 und dem Frequenzfilter 2 oder einen Kurzschluß mit Masse, und die eine abnormale Spannung des Ausgangssignals des Rauschpegel- Detektors 5 erfaßt und dann ein Fehlersignal in den Integra tor 24 eingibt und gleichzeitig das Fehlersignal S _F parallel zu einem weiteren Kraftstoff-Steuergerät, einer Fahrzeug-Di agnosevorrichtung usw. sendet.

Die Fig. 6 und 7 sind Zeichnungen, die die Betriebs- Wellenformen der einzelnen in Fig. 5 gezeigten Teile darstel len. Die Wellenformen in den Diagrammen, die mit denselben Be zugsziffern wie die Diagramme in den Fig. 2 und 3 bezeich net sind, die die Betriebswellenformen der Vorrichtung nach dem Stand der Technik darstellen, stimmen mit den entsprechen den Wellenformen in den Fig. 2 und 3 überein.

Zuerst wird die Durchführung der Grundoperation unter Be zugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschrieben. Wenn kein Motor klopfen auftritt, haben die zwei Eingangssignale des Kompara tors 6 den in Fig. 6(d) gezeigten Verlauf; da es im Signal C in Fig. 6(d) kein Klopfsignal gibt, wird vom Komparator 6 kein Impuls ausgegeben, wie es in Fig. 6(e) gezeigt ist. Dem entsprechend hat auch der Integrator 24 kein Ausgangssignal (Fig. 6(f)). Die Speicher 27 bis 30 speichern daher keinen Wert, und die Auswahlschaltung 32 liefert kein Ausgangssignal. Dementsprechend gibt es keine Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal (Fig. 6(g)) und dem Ausgangssignal (Fig. 6(h)) des Phasenschiebers 23, womit der Zündzeitpunkt in der Referenzposition verbleibt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 der Basis betrieb beschrieben, der durchzuführen ist, wenn ein Motor klopfen auftritt. Die zwei Eingangssignale des Komparators 6 nehmen die in Fig. 7(d) gezeigte Form an, und ein Klopfsignal erscheint im Signal C von Fig. 7(d). Daher wird vom Kompara tor 6 ein Klopf-Impulszug ausgegeben, wie er in Fig. 7(e) ge zeigt ist. Dieser Impulszug wird durch den Integrator 24 inte griert. Da hier eine Klopferfassung für jeden Zylinder durch geführt wird, wird das Ausgangssignal des Integrators 24 bei jeder Zündung durch das Ausgangssignal des Phasenschiebers 23 zurückgesetzt. Die Ausgabe des Integrators 24 wird daher wäh rend einer Periode von der Klopferfassung bis zum Rücksetzen auf einem festen Wert gehalten. Diese Operationen werden bei jeder Zündung in einem Zündzyklus durchgeführt. Diese Opera tion unterscheidet sich vom Betrieb der Vorrichtung nach dem Stand der Technik. Das Ausgangssignal (Integrationsspannung) des Integrators 24 wird durch den A/D-Umformer 25 in ein Digi talsignal umgeformt. Die Verteilerschaltung 26 diskriminiert einen Zylinder, in dem Klopfen auftritt, auf der Grundlage des Zylinder-Auswahlimpulses von dem Zylinder-Auswahlimpulsgenera tor 34 und gibt eine digitalisierte Integrationsspannung von dem A/D-Umformer 25 in den Speicher 29 ein, der dem Zylinder mit dem Klopfen entspricht, beispielsweise dem dritten Zylin der. Der Speicher 29 speichert die Integrationsspannung von der Verteilerschaltung 26. Die Auswahlschaltung 32 wählt den Speicher 29, der dem dritten Zylinder entspricht, auf Grundla ge des Zylinder-Auswahlimpulses von dem Zylinder-Auswahlim pulsgenerator 34 und gibt ihr Ausgangssignal an den Phasen schieber 23 ab. Da hier ein Klopfen in dem dritten Zylinder aufgetreten ist, wird zum Zeitpunkt der Zündoperation des dritten Zylinders das Ausgangssignal des Speichers 29 gewählt und in den Phasenschieber 23 eingegeben. Nach Fig. 7 tritt auch im nächsten Zylinder Klopfen auf, d.h. im vierten Zylin der bei einem gewöhnlichen Vierzylinder-Motor. In diesem Fall wird das Ausgangssignal des Integrators 24 durch die Vertei lerschaltung 26 gewählt und im Speicher 30 gespeichert. Dane ben wird das Ausgangssignal durch die Auswahlschaltung 32 ge wählt, und das Ausgangssignal des Speichers 30 in den Phasen schieber 23 zum Zeitpunkt der Zündoperation des vierten Zylin ders eingegeben.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Wellenformen in Fig. 8 im einzelnen die Steuerung jedes Zylinders be schrieben. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen (s) ein Zylinder angegeben, in dem eine Zündung stattfindet; mit (e) das Ausgangssignal des Komparators 6; mit (f) das Ausgangssig nal des Integrators 24; mit (j), (k), (l) und (m) sind die in den Speichern 27 bis 30 gehaltenen Werte bezeichnet; mit (p) das Ausgangssignal der Auswahlschaltung 32; und mit (g) und (h) das Eingangssignal bzw. das Ausgangssignal des Phasen schiebers 23.

Im Ausgangssignal des Komparators 6 tritt nun ein Klopf impuls auf, wobei das Klopfen im dritten Zylinder, zweiten Zy linder, dritten Zylinder, vierten Zylinder und zweiten Zylin der in der in Fig. 8(e) gezeigten Reihenfolge auftritt. Der Klopfimpuls wird durch den Integrator 24 in eine Integrations spannung umgeformt, wobei das Integrator-Ausgangssignal die in Fig. 8(f) gezeigte Form annimmt. Hier bezeichnen K 1, K 2, K 3 und K 5 die erfaßten Klopfpegel. Die Klopfpegel K 1, K 2, K 3 und K 5 sind mit zunehmendem Klopfpegel angeordnet. Der Klopfpegel K 5 steht für ein maximales Klopfen. Klopfen tritt im dritten Zylinder zum Zeitpunkt t 1 auf, und der Integrator 24 gibt auf Grundlage des Klopfpegels die Spannung K 5 aus. Diese Spannung K 5 wird durch den A/D-Umformer 25 in ein Digitalsignal umge formt, das in die Verteilerschaltung 26 eingegeben wird. Die Verteilerschaltung 26 gibt die digitalisierte Integrations spannung K 5 an den Speicher 29 zum Zündzeitpunkt t 2 ab, zu dem die Integrationsspannung K 5 daher im Speicher 29 abgespeichert wird. Damit wird der im Speicher 29 gespeicherte Wert eine Spannung K 5 (Fig. 8(l)). Anschließend tritt zum Zeitpunkt t 3 im zweiten Zylinder Klopfen auf und wird in die Integrations spannung K 5 durch den Integrator 24 umgeformt. Diese Spannung K 5 wird durch den A/D-Umformer 25 in ein Digitalsignal umge formt, selektiv in den Speicher 28 durch die Verteilerschal tung 26 eingegeben und dann im Speicher 28 zum Zeitpunkt t 4 gespeichert (Fig. 8(k)). Der Zeitpunkt t 4 ist der Zündzeit punkt des ersten Zylinders, und von da an wird die Zündopera tion des dritten Zylinders beginnen. Da die Spannung K 5 im Speicher 29 gespeichert ist, wird diese Spannung K 5 von der Auswahlschaltung 32 (Fig. 8(p)) ausgegeben und in den Phasen schieber 23 eingegeben. Im Phasenschieber 23 wird daher der nächste Zündzeitpunkt um einen Winkel R5 verzögert (eine Pha senverschiebung des Ausgangssignals (Fig. 8(h)) gegen das Eingangssignal (Fig. 8(g)) des Phasenschiebers 23), der in Beziehung zu der oben genannten Spannung K 5 steht, womit die Zündung zum Zeitpunkt t 5 durchgeführt wird. Trotz der Zündung zum Zeitpunkt t 5, der um den Winkel R5 gegenüber dem Referenz- Zündzeitpunkt verzögert ist, tritt zum Zeitpunkt t 6 im dritten Zylinder wieder Klopfen auf. Der Pegel dieses Klopfens ist K 2, und die dementsprechende Integrationsspannung K 2 wird zum Zündzeitpunkt (Zeitpunkt t 7) des nächstliegenden vierten Zy linders in den Speicher 29 eingegeben. Da zu diesem Zeitpunkt schon die Spannung K 5 im Speicher 29 gespeichert ist, wird die Spannung K 2 dazu addiert, und die Spannung K 7 neu gespeichert (Fig. 8(l)). Wenn zum Zeitpunkt t 7 (Referenz-Zündzeitpunkt) die Zündung stattfindet, tritt in dem vierten Zylinder zum Zeitpunkt t 8 Klopfen auf, wobei die Integrationsspannung K 3 ausgegeben wird. Diese Spannung K 3 wird im Speicher 30 zum Zündzeitpunkt (Zeitpunkt t 9) des nächstliegenden Zylinders ge speichert.

In der Zwischenzeit wird die Zündoperation des nächstlie genden zweiten Zylinders durchgeführt. Da die Spannung K 5 im Speicher 28 gespeichert ist, wird diese Spannung K 5 selektiv von der Auswahlschaltung 32 in den Phasenschieber 23 eingege ben. Der folgende Zündzeitpunkt wird damit der Zeitpunkt t 9, der gegenüber dem Bezugswert um den Winkel R5, der der Span nung K 5 entspricht, verzögert ist. Mit einer Zündung zu diesem Zeitpunkt t 9 tritt im zweiten Zylinder zum Zeitpunkt t 10 Klop fen auf, und die Integrationsspannung K 1 wird ausgegeben. Die se Spannung K 1 wird zum Inhalt des Speichers 28 zur Zeit t 11 des nächsten Zündzeitpunkts addiert, und der im Speicher 28 gespeicherte Wert wird die Spannung K 6. Zur Zeit t 11 beginnt die Zündoperation des dritten Zylinders. Da die Spannung K 7 im Speicher 29 gespeichert ist, wird zu dieser Zeit der folgende Zündzeitpunkt t 12 um den Winkel R7 gegenüber dem Referenzwert verzögert. Danach wird die Verzögerungswinkel-Steuerung in ähnlicher Weise wiederholt, wodurch der Zündzeitpunkt (Zeit punkt t 13) des folgenden vierten Zylinders um den Winkel R3 gegenüber dem Bezugswert verzögert wird. Dementsprechend wird der Zündzeitpunkt (Zeitpunkt t 14) des folgenden zweiten Zylin ders um den Winkel R6 gegen den Bezugswert verzögert.

Wie oben beschrieben, wird der Zündzeitpunkt entsprechend dem Betrag des erfaßten Klopfens (Integrationsspannung) verzö gert. Wenn das Motorklopfen aufgehört hat, muß der Zündzeit punkt mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Richtung des Be zugswertes nahe an die Klopfgrenze vorgestellt werden. Dabei werden in den Speichern 27 bis 30 abgespeicherte Werte mit ei ner bestimmten Rate auf Grundlage eines Taktsignals vom Takt generator 31 subtrahiert; das bedeutet, jeder gespeicherte Wert wird kleiner gemacht, um die in den Phasenschieber 23 einzugebende Spannung zu verringern, und um auch den Verzöge rungswinkel bis nahe an den Bezugswert zu verringern.

In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel kön nen der Phasenschieber 23, der Integrator 24 bis zur Auswahl schaltung 32 und die Zylinder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung 34 leicht zu einem hochwertigen System verbessert werden, das für eine Feinsteuerung mit einer Motor-Kraftstoffsteuerung ge eignet ist, wenn der Aufbau unter Verwendung eines Computers erfolgt.

Darüberhinaus ist es möglich, einen Verzögerungswinkel von allen Zylindern gleichmäßig um denselben Grad zu steuern, wie in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nach dem Stand der Technik. In diesem Fall kann die Steuerung erfolgen, indem nur einer der Speicher 27 bis 30 Anwendung findet, an dem die Ver teilerschaltung 26 für die Zylinderauswahl und die Auswahl schaltung 32 angebracht sind, und indem zwischen der Steuerung jedes einzelnen Zylinders und der oben beschriebenen Steuerung von allen Zylindern umgeschaltet wird.

Die Fehler-Erfassungsschaltung 40 gibt ein Fehlersignal S _F in dem Fall aus, in dem das Ausgangssignal des Beschleu nigungssensors 1 aufgrund der Unterbrechung einer Signallei tung zwischen dem Beschleunigungssensor 1 und dem Frequenzfil ter 2, einem Masseschluß usw. nicht normal in das Frequenzfil ter 2 eingegeben wird. Im allgemeinen ist die Unterbrechung der Signalleitung am wahrscheinlichsten (z.B. ein fehlerhafter Kontakt am Verbindungsstecker). Auch im Falle eines fehlerhaf ten Betriebszustandes des Rauschpegel-Sensors 5 wird das Feh lersignal S _F ausgegeben. Die Fehler-Erfassungsschaltung gibt ein Fehlersignal S _F aus, indem sie erfaßt, daß der Rauschpe gel-Sensor nicht normal eine Vergleichs-Referenzspannung aus gibt, da der Beschleunigungssensor 1 und das Frequenzfilter 2 ihre normalen Sollzustände aus dem einen oder anderen Grund verlassen haben, obwohl sich die Signalleitung zwischen ihnen in einem normalen Zustand befindet, und sich beispielsweise die Größe der zu verarbeitenden Signale übermäßig erhöht hat. Wenn das Fehlersignal S _F von der Fehler-Erfassungsschaltung 40 in den Integrator 24 eingegeben wird, arbeitet dieser unab hängig vom Signal vom Komparator 6 und gibt eine Fehler-Inte grationsspannung aus. Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Beispiel der oben beschriebenen Fehler-Integrationsspannung. In Fig. 9 ist die Ausgabe der maximalen Integrationsspannung V _0MAX gezeigt, die der Integrator 24 grundsätzlich konstant abgeben kann. Der Integrator 24 wird jedoch zum Zündzeitpunkt (Zeit punkt F ) durch ein vom Phasenschieber 23 abgegebenes Zündsig nal zuückgesetzt und damit bei jeder Zündung immer wieder auf 0 gesetzt. Fig. 10 zeigt den Integrator 24, der nicht durch das vom Phasenschieber 23 abgegebene Zündsignal zurückgesetzt wird; dies kann dann erfolgen, wenn das in den Integrator 24 eingegebene Zündsignal durch das Fehlersignal S _F von der Fehler-Erfassungsschaltung 40 unwirksam gemacht wird. Die Spannung V _0MAX wird in allen Speichern 27 bis 30 solange gespeichert, wie die Integrationsspannung V _0MAX konstant ausgegeben wird, womit ein Setzen auf einen gewünschten Zündzeitpunkt für einen Fehlerzustand erfolgt, bei dem kein Klopfen auftritt. Die Steuerung erfolgt hier im Falle eines Fehlers beim Maximalwert V _0MAX des Ausgangssignals des Integrators 24, sie kann jedoch auch bei Zwischenwerten erfolgen, die sich von diesem Maximalwert unterscheiden; das bedeutet, es ist möglich, den Zündzeitpunkt unter Berücksichtigung des Motor- Klopfverhaltens und anderer Charakteristika zu bestimmen. Dar überhinaus ist es möglich, eine Gesamt-Motorsteuerung durchzu führen, indem das oben genannte Fehlersignal S _F in das Kraftstoff-Steuergerät eingegeben wird, und auch eine umfas sendere Steuerung zu entwickeln, die die Steuerung des Auftre tens eines Alarmzustandes und anderes umfaßt, indem eine Ein gabe in eine Diagnosevorrichtung erfolgt.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für eine Veränderung des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. In dieser Figur sind mit den Bezugsziffern 1 bis 6, 11, 12, 21, 23 bis 34 und 40 Komponenten bezeichnet, die den mit den gleichen Bezugszif fern bezeichneten Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels in Fig. 5 entsprechen. Auf die Erläuterung dieser Bauteile wird daher hier verzichtet, um Wiederholungen zu vermeiden. Nach Fig. 11 ist statt der Schließraten-Steuerschaltung 22 im ersten Ausführungsbeispiel eine Zündsignal-Steuerschaltung 42 vorgesehen, um einen Zündimpuls abzugeben, der durch die Stromkreis-Schließratensteuerung gesteuert wird, um eine Zeit für die Zuführung des Stroms zu der Zündspule entsprechend ei nem von dem Zylinder-Impulsgenerator 21 des ersten Ausfüh rungsbeispiels für jeden Zylinder abgegebenen Impuls sicherzu stellen, und der auch durch die Zündzeitpunkt-Steuerung ge steuert wird, um den Zündspannungs-Erzeugungszeitpunkt zu steuern. Das dem Zylinder-Auswahlimpulsgenerator 34 zuzufüh rende Ausgangssignal wird dieser Generatorschaltung 34 direkt zugeführt, ohne die oben genannte Schließraten- und Zündsig nal-Steuerschaltung 42 zu durchlaufen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 16 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Zuerst werden Motorkennlinien mit einem Rauschsignal be schrieben, das erfaßt wird. In der grafischen Darstellung nach Fig. 13 ist auf der Abszisse die Klopfstärke aufgetragen, während auf der Ordinate die Klopf-Auftrittsfrequenz pro Zeit beispielsweise eines Klopf-Erfassungssignals aufgetragen ist, das Rauschen enthält. Mit VK 1 bis VK 3 ist jeweils die Spitzenspannung eines Erfassungs- oder Abfühlsignals bezeichnet, wobei die Beziehung VK 1 < VK 2 < VK 3 gilt. Die Auftrittsfrequenz von jeder der oben beschriebenen Spitzenspannungen VK 1 bis VK 3 steigt mit der Zunahme der Stärke von im Motor auftretendem Klopfen an. In diesem Fall ist ihre Anstiegsrate umso größer, je größer die Spitzenspannung ist. Da die Abstimmung der Steu erfähigkeit so erfolgt, daß der Zündzeitpunkt bei der Klopf stärke TK in Fig. 13 stabilisiert wird, wenn ein Motorklopfen stattfindet, tritt niemals ein Klopfen stärker als TK auf. Hier hängt die Auftrittsfrequenz der Spannung VK 1 kaum von der Klopfstärke ab und verändert sich wenig. Die Auftrittsfrequenz von VK 2 zeigt eine größere Veränderung als VK 1, jedoch eine geringere Veränderung als VK 3. Die Auftrittsfrequenz von VK 3 ist am stärksten mit der Klopfstärke korreliert und verändert sich am meisten. Daher entspricht die Steuerspannung nur bei VK 3 und VK 2 der Klopfstärke. Durch Finden einer Abfühl- bzw. Erfassungsspannung, die über VK 1 liegt (VK 1 wird als ein Offset-Wert nicht beachtet), kann eine effektive Steuerspannung entsprechend der Klopfstärke erzielt werden, wodurch eine geeignete Steuerung ermöglicht wird. Da VK 1 ein durch falsche Erfassung eines Rauschsignals erhaltenes Signal ist, sollte in anderen Worten ein geringeres Abfühlsignal als dieses als unwirksam ignoriert werden und in der Steuerung keinen Niederschlag finden. Die Beziehung zwischen dieser Klopf-Erfassungsspannung und der Steuerspannung ist in Fig. 14 gezeigt. Auf der Abszisse ist die Klopf-Erfassungsspannung, auf der Ordinate die Steuerspannung aufgetragen. In dieser grafischen Darstellung ist mit der durchgezogenen Linie die Charakteristik dargestellt, daß die Steuerspannung 0 ist, wenn die Erfassungsspannung kleiner als VK 1 ist, und daß man, wenn die Erfassungsspannung VK 1 übersteigt, eine Steuerspannung für den den Wert VK 1 übersteigenden Teil der Erfassungsspannung erhalten kann.

Figur 12 zeigt den Aufbau der Zündzeitpunkt-Steuervor richtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei mit Bezugsziffer 35 ein Subtrahierer bezeichnet ist, der eine Klopf-Erfassungsspannung (Ausgangssignal des Integrators 24) empfängt, die durch den A/D-Umformer 25 in ein digitali siertes Signal umgeformt wurde, und nach Subtrahieren nur der Spannung VK 1 ausgibt. Der übrige Aufbau entspricht dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 und des modifi zierten Ausführungsbeispiels nach Fig. 11.

Im oben beschriebenen Aufbau wird die Integrationsspan nung vom Integrator 24 durch den A/D-Umformer 25 in ein digi talisiertes Signal umgeformt, durch den Subtrahierer 35 nur um den oben genannten Wert VK 1 vermindert und in die Verteiler schaltung 26 eingegeben. Die in den Speichern 27 bis 30 zu speichernde Steuerspannung wird sich daher entsprechend den in Fig. 14 gezeigten Kennlinien verhalten und dementsprechend ein kleiner Wert werden, wobei VK 1 von der Klopf-Erfassungs spannung (Integrationsspannung des Integrators 24) subtrahiert ist. Folglich wird die auf das Rauschsignal zurückgehende Er fassungsspannung eliminiert, und nur die wirksame Erfassungs- bzw. Abfühlspannung, die man durch Erfassen des Klopfsignals erhält, wird wiedergegeben.

Wenn die durch das Rauschsignal erzeugte Erfassungsspan nung keinen Unterschied zwischen den Zylindern zeigt, muß die Spannung VK 1 nur gleichmäßig von der Erfassungsspannung sub trahiert werden, die von dem Subtrahierer 35 eingegeben wird, wie oben beschrieben. Wenn jedoch zwischen den Zylindern ein Unterschied in der durch ein Rauschsignal erzeugten Erfas sungsspannung besteht, ist es notwendig, die Spannung für je den Zylinder soweit wie erforderlich zu subtrahieren. Zu die sem Zweck wird der Zylinder-Auswahlimpuls von der Zylinder- Auswahlimpuls-Generatorschaltung 34 in den Subtrahierer 35 eingegeben, der wiederum entsprechend dem jeweiligen Zylinder den Subtraktionswert der Erfassungsspannung auf VK 1 oder einen anderen Wert (z.B. VK 2) verändert. Ein Beispiel der Subtrak tionswerte für die einzelnen Zylinder ist in Fig. 15 gezeigt. Der Subtraktionswert für den ersten und vierten Zylinder be trägt dabei VK 1, der Subtraktionswert für den zweiten und dritten Zylinder VK 2.

Bei der Klopfsteuerung besteht eine Anpassungstendenz, die dahin geht, im niedrigen Drehzahlbereich des Motors ziem lich starkes Klopfen zuzulassen, da hier das Drehmoment für viel wichtiger als das Fahrgefühl gehalten wird, und im hohen Drehzahlbereich nur schwaches Klopfen zuzulassen, um hier den Motor zu schützen. In diesem Fall wird der Subtraktionswert am Subtrahierer 35 entsprechend der Umdrehungszahl des Motors verändert. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 16 gezeigt. Der Subtraktionswert wird im niedrigen Drehzahlbereich auf VR 2 gesetzt, im hohen Drehzahlbereich auf VR 1. In diesem Fall nimmt die Beziehung zwischen der Klopf-Erfassungsspannung (Ausgangsspannung des Integrators 24) und der Steuerspannung im niedrigen Drehzahlbereich die Kennlinie an, die in Fig. 14 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, und im hohen Drehzahlbereich die Kennlinie, die in Fig. 14 mit der durch gezogenen Linie dargestellt ist. Die Veränderung des Subtrak tionswertes für jeden einzelnen Zylinder, wie sie in Fig. 15 gezeigt ist, und die Veränderung des Subtraktionswertes für die verschiedenen Drehzahlbereiche, wie sie in Fig. 16 ge zeigt ist, können zusammen Anwendung finden und auf Grundlage der Motor-Charakteristika gewählt werden.

Entsprechend obiger Beschreibung wurde eine Veränderung zwischen der Zylinder-abhängigen Steuerung und der Drehzahlbe reich-abhängigen Steuerung durch Veränderung der Subtraktions werte am Subtrahierer 35 durchgeführt. Der Erfassungspegel kann jedoch für jeden Zylinder gesetzt werden, indem eine der Anzahl der Zylinder entsprechende Anzahl von Rauschpegel-Sen soren 5 vorgesehen, und jeder der Sensoren entsprechend der Charakteristika des jeweiligen Zylinders gesetzt wird; daher kann die Erfassung eines Rauschpegels, der einer großen Menge von Signalen entspricht, die bestimmte Werte übersteigen, di rekt durchgeführt werden. Die Erfassung von Rauschpegeln, die einer großen Menge von bestimmte Werte übersteigenden Signalen entsprechen, kann auch jeweils für eine Anzahl von Umdrehungen erfolgen, indem die Charakteristika der Rauschpegel-Sensoren entsprechend der Umdrehungszahl des Motors verändert werden, womit ein ähnlicher Effekt wie mit den oben beschriebenen Aus führungsbeispielen erzielt wird. Die Stromkreis-Schließraten- und Zündsignal-Steuerschaltung 42, der Phasenschieber 13, der A/D-Umformer 25, die Verteilerschaltung 26, die Speicher 27 bis 30, der Taktgenerator 31, die Auswahlschaltung 32, die Zy linder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung 34 sowie der Subtra hierer 35 können auch unter Verwendung von Computern aufgebaut werden. In diesem Fall wird eine feine Steuerung eines Kraft stoffsystems und anderer Systeme möglich.

Wie oben im einzelnen beschrieben, lassen sich durch An wendung der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steuerschaltung für Verbrennungsmotoren die folgenden verschiedenartigen Ef fekte erzielen:

In einer Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Motoren, die dafür ausgelegt ist, im Motor auftretendes Klopfen aus dem Ausgangssignal eines Klopfsensors, beispielsweise eines Be schleunigungssensors, wahrzunehmen und den Zündzeitpunkt des Motors entsprechend dem Betrag des wahrgenommenen Klopfens zu steuern, wodurch eine Steuerung des Auftretens des Motorklop fens so erfolgt, daß ein effizienter Motorbetrieb an der Klopfgrenze sichergestellt wird, wird der Betrag des erfaßten Klopfens bei jeder Zündung eingelesen und zurückgesetzt, so daß der Betrag des in jedem Zylinder auftretenden Klopfens im Verhältnis zum Betrag des Auftretens von Klopfen leicht erfaßt werden kann, womit sich die vorteilhaften Effekte erzielen lassen, daß alle Motorzylinder effizient betrieben werden können, und daß die Motor-Ausgangsleistung auf einen sehr ho hen Wert gesteigert werden kann.

Daneben wird in der erfindungsgemäßen Zündzeitpunkt-Steu ervorrichtung für Verbrennungsmotoren, die das Klopfen durch Steuerung des Verzögerungswinkels des Zündzeitpunkts be schränkt, indem eine Klopfinformation des Motors von einem Klopfsensor wahrgenommen, und Klopfen aus dem Ausgangssignal dieses Klopfsensors erfaßt wird, der Zündzeitpunkt entspre chend einer Spannung nach der Subtraktion eines durch Rauschen wahrgenommenen Anteils des Klopfens von einer Klopf-Erfas sungsspannung gesteuert, und dieser wahrgenommene Teil des Ausgangssignals des Klopfsensors wird eliminiert, wodurch die Steuerung durch den Teil des Klopfsignals, und die Beibehal tung der Steuerfähigkeit während der Anpassung sichergestellt werden, sowie die Verringerung der Motor-Ausgangsleistung, die Verschlechterung des Benzinverbrauchs und der Anstieg der Abgas-Temperaturen verhindert werden.

Claims

1. Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch
einen Klopfsensor (1), der ein Klopfen wahrnimmt, das ein abnormales Geräusch oder eine abnormale Vibration ist, die sich aus einer abnormalen Verbrennung in den jeweiligen Zylin dern eines Verbrennungsmotors ergeben;
einen Klopf-Diskriminator (6), der das Klopfen diskrimi niert;
eine Operationssteuereinrichtung (23-32, 34), die den Be trag des auftretenden Klopfens auf Grundlage eines Ausgangs signals des Diskriminators (6) berechnet, ein der Zündopera tion entsprechendes Vorgabe-Ausgangssignal berechnet und die Phase eines Zündsignals auf Grundlage dieser Berechnungen auf einen gewünschten Winkel einstellt, und
eine schaltende Einheit (11), die den Stromkreis einer Zündspule (12) entsprechend dem Phasen-Ausgangssignal schließt und öffnet;
wobei die Operationssteuereinrichtung eine Integrations- Operationssteuereinrichtung aufweist, die eine Integrations spannung auf Grundlage des Ausgangssignals des Klopf-Diskrimi nators (6) ausgibt, diese Integrationsspannung entsprechend der Zündoperation zurücksetzt, den Betrag des in jedem Zylin der auftretenden Klopfens auf Grundlage dieser zurückgesetzten Integrationsspannung berechnet und, wenn der Betrag des auf tretenden Klopfens im gesamten Motorblock einen bestimmten Wert erreicht hat, das Phasenverschiebe-Ausgangssignal des Zündsignals an die schaltende Einheit (11) abgibt.

2. Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrations-Operationssteuerein richtung aufweist:
einen Integrator (24), der ein Klopfen und Rauschen ver gleichendes Ausgangssignal von einem Komparator (6), der den Klopf-Diskriminator bildet, ein Ausgangssignal einer Fehler- Erfassungsschaltung (40) sowie ein Verzögerungswinkel-Steuer ausgangssignal auf einem Winkel empfängt, der einer Steuer spannung bezogen auf den Zündimpuls jedes Zylinders ent spricht, und der dann ein Integral-Ausgangssignal abgibt;
einen Analog/Digital-Umformer (25) für die Analog/Digi tal-Umformung des Ausgangssignals des Integrators (24);
eine Zylinder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung (34), die einen Zylinder-Auswahlimpuls auf Grundlage eines Impulses, der der Zündoperation jedes Zylinders entspricht, und eines Refe renzimpulses erzeugt;
eine Verteilerschaltung (26), die das umgeformte Digital signal auf Grundlage eines Ausgangssignals des Analog/Digital- Umformers (25) und des Ausgangssignals der Zylinder-Auswahlim puls-Generatorschaltung (34) verteilt an jeden Zylinder ab gibt, in dem Klopfen auftritt;
Speicher (27-30), die für jeden Zylinder den Betrag des auftretenden Klopfens speichern, der für jeden Zylinder von der Verteilerschaltung (26) ausgegeben wird;
eine Auswahlschaltung (32), die den in den Speichern (27-30) gespeicherten Betrag des auftretenden Klopfens ent sprechend dem Ausgangssignal der Zylinder-Auswahlimpuls-Gene ratorschaltung (34) auf Grundlage des Ausgangssignals eines Taktgenerators (31) auswählt, der Impulse in festgelegten In tervallen erzeugt; und
einen Verzögerungswinkel-Steuerungsphasenschieber (23), der die Rücksetz-Integrationsspannung eines durch die Auswahl schaltung (32) ausgewählten Zylinders um einen elektrischen Winkel verzögert, der einem Impuls für die Zuführung des Stro mes an die Zündspule (12) entspricht.

3. Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung für Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch
einen Klopfsensor (1), der ein Klopfen wahrnimmt, das ein abnormales Geräusch oder eine abnormale Vibration ist, die sich aus einer abnormalen Verbrennung in den jeweiligen Zylin dern eines Verbrennungsmotors ergeben;
einen Klopf-Diskriminator (6), der das Klopfen diskrimi niert;
eine Operationssteuereinrichtung (23-32, 34, 35), die den Betrag des auftretenden Klopfens auf Grundlage eines Ausgangs signals des Diskriminators (6) berechnet, ein der Zündopera tion entsprechendes Vorgabe-Ausgangssignal berechnet und die Phase eines Zündsignals auf Grundlage dieser Berechnungen auf einen gewünschten Winkel einstellt, und
eine schaltende Einheit (11), die den Stromkreis einer Zündspule (12) entsprechend dem Phasen-Ausgangssignal schließt und öffnet;
wobei die Operationssteuereinrichtung eine Integrations- Subtraktions-Operationssteuereinrichtung aufweist, die auf Grundlage des Ausgangssignals des Klopf-Diskriminators (6) ei ne Integrationsspannung abgibt, die für jeden Zylinder einen Spannungswert subtrahiert, der dem Betrag des Rauschens in je dem Zylinder entspricht, nachdem eine gleichmäßige Subtrak tion dieser Integrationsspannung um einen inkorrekt erfaßten Teil des Rauschsignals durchgeführt wurde, die auf Grundlage des so subtrahierten Spannungswertes den Betrag des auftreten den Klopfens für jeden Zylinder berechnet und die, wenn der Betrag des auftretenden Klopfens im gesamten Motorblock einen bestimmten Wert erreicht hat, das Phasenverschiebe-Ausgangs signal des Zündsignals an die schaltende Einheit (11) abgibt.

4. Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrations-Subtraktions-Operations steuereinrichtung aufweist:
einen Integrator (24), der ein Klopfen und Rauschen ver gleichendes Ausgangssignal von einem Komparator (6), der den Klopf-Diskriminator bildet, ein Ausgangssignal einer Fehler- Erfassungsschaltung (40) sowie ein Verzögerungswinkel-Steuer ausgangssignal auf einem Winkel empfängt, der einer Steuer spannung bezogen auf den Zündimpuls jedes Zylinders ent spricht, und der dann ein Integral-Ausgangssignal abgibt;
einen Analog/Digital-Umformer (25) für die Analog/Digi tal-Umformung des Ausgangssignals des Integrators (24);
eine Zylinder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung (34), die einen Zylinder-Auswahlimpuls auf Grundlage eines Impulses, der der Zündoperation des Motors entspricht, und eines Referenz impulses erzeugt;
einen Subtrahierer (35), der auf Grundlage des Ausgangs signals des Analog/Digital-Umformers (25) und des Ausgangssig nals der Zylinder-Auswahlimpuls-Generatorschaltung (34) die durch ein Rauschsignal hervorgerufene Erfassungsspannung gleichmäßig eliminiert, indem er von der Integrationsspannung einen inkorrekt erfaßten Teil des Rauschsignals subtrahiert, wenn es in der Erfassungsspannung zwischen den Zylindern kei nen Unterschied gibt, und eine Subtraktion für jeden einzelnen Zylinder durchführt, wenn es in der Erfassungsspannung einen durch das Rauschsignal hervorgerufenen Unterschied zwischen den Zylindern gibt;
eine Verteilerschaltung (26), die die Ausgabe des Subtra hierers (35) entsprechend dem Ausgangssignal der Zylinder-Aus wahlimpuls-Generatorschaltung (34) an jeden Zylinder verteilt, in dem Klopfen auftritt;
Speicher (27-30), die für jeden Zylinder den Betrag des auftretenden Klopfens als die Steuerspannung speichern, die für jeden Zylinder von der Verteilerschaltung (26) abgegeben wird;
eine Auswahlschaltung (32), die den Betrag des auftreten den Klopfens von jedem Zylinder, der in den Speichern (27-30) gespeichert ist, entsprechend dem Ausgangssignal der Zylinder- Auswahlimpuls-Generatorschaltung (34) auf Grundlage des Aus gangssignals eines Taktgenerators (31) auswählt; und
einen Verzögerungswinkel-Steuerungsphasenschieber (23), der die in dem Speicher gespeicherte und durch diese Auswahl schaltung ausgewählte Steuerspannung mit einem Winkel abgibt, der um den elektrischen Winkel verzögert ist, der einem Impuls für die Zuführung des Stroms an die Zündspule (12) entspricht.

5. Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (24), der Analog/ Digital-Umformer (25), die Zylinder-Auswahlimpuls-Generator schaltung (34), die Verteilerschaltung (26), die Speicher (27-30), der Taktgenerator (31), die Auswahlschaltung (32) und der Verzögerungswinkel-Steuerungsphasenschieber (23) mit einem Computer aufgebaut sind.