DE3102627C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 26 59 239 bekannten Vor­ richtung werden aus dem Klopfsignal gebildete Impulse in einem Zähler während bestimmter Zeitintervalle gezählt und dann festgestellt, ob der Zählerstand einen bestimm­ ten Wert übersteigt oder nicht. Übersteigt der Zähler­ stand den bestimmten Wert, so wird der Zündzeitpunkt um einen die zweite Änderungsgröße darstellenden bestimmten Winkel der Kurbelwellendrehung verzögert. Ist der Zähler­ stand dagegen gleich einem bestimmten zweiten Wert, der nicht größer als der bestimmte erste Wert ist, so wird der Zündzeitpunkt um einen die erste Änderungsgröße dar­ stellenden bestimmten weiteren Winkel der Kurbelwellen­ drehung vorverstellt. Tritt also kein Klopfsignal auf, so wird der Zündzeitpunkt um eine bestimmte erste Änderungs­ größe vorverstellt, während beim Auftreten des Klopfsignals eine Verzögerung des Zündzeitpunktes um die bestimm­ te zweite Änderungsgröße stattfindet. Die ersten und zweiten Änderungsgrößen sind dabei jedoch jeweils kon­ stant, so daß eine immer mit der gleichen Änderungsge­ schwindigkeit erfolgende Vorverstellung oder Verzögerung des Zündzeitpunktes stattfindet, wenn kein Klopfen oder aber Klopfen auftritt.

Aus der DE-OS 28 01 512 ist eine Vorrichtung zur Verstel­ lung des Zündzeitpunktes bekannt, bei der mit Hilfe von Vorwärts-Rückwärts-Zählern eine Verzögerung des Zündzeit­ punktes immer dann erfolgt, wenn das Klopfsignal auf­ tritt, während eine Vorverstellung des Zündzeitpunktes nur dann stattfinden kann, wenn die Drosselklappe des Vergasers vollständig geöffent ist, um die Brennkraftma­ schine mit maximaler Leistung zu betreiben. Dieser Vorver­ stellung des Zündzeitpunktes bei vollständig geöffneter Drosselklappe erfolgt jedoch immer nur so lange, wie ein Klopfsignal nicht auftritt, bzw. ein solches nur ein ge­ ringes und damit annehmbares Klopfen angibt. Sobald das Klopfsignal ein stärkeres Klopfen angibt, findet auch bei vollständig geöffneter Drosselklappe wieder eine Verzöge­ rung des Zündzeitpunktes statt. Ist die Drosselklappe nicht vollständig geöffnet, sondern befindet sich in ir­ gendeiner anderen Stellung, so wird die Brennkraftmaschine bei fehlendem Klopfsignal mit dem Bezugszündzeitpunkt betrieben, von dem aus immer dann eine Verzögerung des Zündzeitpunktes stattfindet, wenn ein Klopfsignal auf­ tritt.

Aus der DE-OS 28 32 594 ist eine Vorrichtung zur Verstel­ lung des Zündzeitpunktes bei einer Brennkraftmaschine be­ kannt, bei der der Zündzeitpunkt ausgehend von einem Be­ zugszündzeitpunkt immer dann verzögert wird, wenn eine Klopferfassungseinrichtung ein Klopfen der Brennkraftma­ schine feststellt. Dabei wird vorzugsweise ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler benutzt, der ausgehend von einem Zählerstand von Null, der dem Bezugszündzeitpunkt entspricht, beim Auftreten eines ersten Klopfsignals um einen ersten Zählschritt zurückgezählt wird und dann beim Auftreten eines jeden weiteren Klopfsignals nach dem Zu­ rückzählen des Zählers um einen Zählschritt jeweils um einen weiteren Zählschritt zurückgezählt wird, bis ein maximaler negativer Zählerstand erreicht ist. Ausgehend von dem Zählerstand Null bewirkt das Zurückzählen des Zählers auf einen Zählerstand von -1 eine Verzögerung des Zündzeitpunktes um 3° Kurbelwellenwinkel, während jeder weitere Zurückzählschritt um 1 eine weitere Verzögerung des Zündzeitpunktes um einen Schritt von jeweils 2° Kur­ belwellenwinkel bewirkt. Tritt nach einem Zurückzählen des Zählers kein Klopfen während einer bestimmten Zeit­ dauer auf, so wird der Zähler ausgehend von seinem je­ weils erreichten negativen Zählerstand wieder vorwärtsge­ zählt, was ebenfalls in Schritten von jeweils 2° Kurbel­ wellenwinkel pro Vorwärtszählschritt erfolgt. Lediglich beim letzten Vorwärtszählschritt wird zum Erreichen des Zählerstandes von Null und dem diesem zugeordneten Bezugszündzeitpunkt der Zündzeitpunkt um 3° Kurbelwellen­ winkel vorverstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubil­ den, daß ein unerwünschtes Stillsetzen der Brennkraftma­ schine aufgrund eines zu stark verzögerten Zündzeitpunktes bei einem Abfall der Drahzahl der Brennkraftmaschine vermieden wird.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Änderungsgröße zum Vorverstellen des Zünd­ zeitpunktes nach Maßgabe der Drehzahl und/oder der Bela­ stung der Brennkraftmaschine immer dann von einer Änderungsgrößen-Einstelleinrichtung vergrößert wird, wenn die Drehzahl und/oder Belastung unter einen ersten be­ stimmten Wert abfällt. Wenn z. B. der Zündzeitpunkt infol­ ge eines zuvor festgestellten Klopfsignals stark verzö­ gert ist und anschließend die Drehzahl der Brennkraftma­ schine z. B. durch Schließen der Drosselklappe stark ab­ fällt, so daß sie z. B. die Leerlaufdrehzahl als den er­ sten bestimmten Wert unterschreitet, so wird die erste Änderungsgröße zum Vorverstellen des Zündzeitpunktes er­ höht, damit der stark verzögerte Zündzeitpunkt schnell vorverstellt werden kann, bis er den Bezugszündzeitpunkt erreicht, der damit einen ungestörten Lauf der Brenn­ kraftmaschine auch bei der Leerlaufdrehzahl zuläßt. Auf diese Weise ist ein unerwünschter Stillstand der Brennkraftmaschine aufgrund eines zu stark verzöger­ ten Zündzeitpunktes zu vermeiden, da ausgehend von einem stark verzögerten Zündzeitpunkt dieser immer dann schnell vorverstellt wird, wenn eine niedrige Drehzahl erfaßt wird.

Gemäß in den Ansprüchen 2 und 3 angegebener Weiterbildun­ gen der Erfindung kann auch die zweite Änderungsgröße zur Verzögerung des Zündzeitpunktes immer dann verringert werden, wenn die Drehzahl und/oder die Belastung der Brennkraftmaschine unter einen ersten bestimmten Wert ab­ fällt, um damit einen zu stark verzögerten Zündzeitpunkt z. B. bei sehr niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine bereits durch eine Verminderung der zweiten Änderungs­ größe zum Verzögern des Zündzeitpunktes zu verhindern.

Andererseits kann die zweite Änderungsgröße zum Verzögern des Zündzeitpunktes auch dann vermindert werden, wenn die Drehzahl und/oder die Belastung der Brennkraftmaschine oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, der höher als der erste bestimmte Wert ist. Durch diese Maßnahme wird eine zu starke Verzögerung des Zündzeitpunktes und damit ein zu plötzlicher Leistungsabfall der Brennraftmaschine auch immer dann verhindert, wenn die Brennkraftmaschine eine bestimmte und relative große Ausgangsleistung bereits abgeben soll. Bei einer solchen relativ großen Leistungs­ abgabe der Brennkraftmaschine ist ein zu starker Lei­ stungsabfall unerwünscht, da er z. B. zu gefährlichen Ver­ kehrssituationen oder aber einem unangenehmen Fahrgefühl führen kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Sensorschaltung für das Klopfen,

Fig. 3 ein Schaltbild für die in Fig. 1 gezeigte Verstellschaltung für den Zündzeitpunkt,

Fig. 4 den Zeitverlauf an der Sensorschaltung für das Klopfen,

Fig. 5 den Zeitverlauf für die in Fig. 1 gezeigte Vor­ richtung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Phasensteuerschaltung, des Zündreglers und der Bestimmungsschaltung für die Motordrehzahl,

Fig. 7 ein Schaltbild der Ladungs- und Entladungsschal­ tung in Fig. 6,

Fig. 8 den Zeitverlauf der Phasensteuerschaltung und des Zündreglers in Fig. 7,

Fig. 9 eine grafische Darstellung des Zusammen­ hangs zwischen dem Zündzeitpunkt und der Klopf­ stärke,

Fig. 10 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltbild für die Verstellschaltung für den Zündzeitpunkt gemäß Fig. 10,

Fig. 12 und 13 Alternativen für Teile der Schaltungen nach Fig. 3 und 11,

Fig. 14 und 15 weitere Alternativen für Teile der Schaltungen nach Fig. 3 und 11 und

Fig. 16 und 17 Alternativen für Teile in Fig. 7 und 10.

In Fig. 1, 2 und 3 trägt die Ausführungsform der Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes das Bezugszeichen 10. Die Vorrichtung umfaßt einen Schwingungssensor 12, der ein magnetostriktives oder piezoelektrisches Element enthalten kann und der am Zylinderblock, Zylinderkopf oder Ansaugverteiler des Motors befestigt sein kann, um die Schwingungen des Motors zu erfassen.

Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Kopfsensorschatlung 14, die Klopfanteile selektiert, die hinsichtlich ihrer Stärke größer als ein bestimmter Pegel am Ausgang des Schwingungssensors 12 sind. Die Klopfsensorschaltung 14 umfaßt einen Bandpaßfilter 16, der eine Mittenfrequenz von z. B. 7 kHz und einen Q-Faktor (=f₀/2Δ f) von 10 haben kann, worin f₀ die Mittenfrequenz und Δ f die Bandbreite des Filters bedeuten, so daß ein Teil des Ausgangssignals S des Schwingungssensors 12 den Filter 16 passieren kann, d. h. ein Signal Sa gemäß Fig. 4, das im wesentlichen im Bereich von 5 bis 10 kHz liegt. Gewöhnlich ist die Klopffrequenz im wesentlichen im Bereich von 5 bis 10 kHz enthalten, obgleich dies von der Konfiguration und Temperatur der Motorverbrennungskammer abhängen kann. Die Klopfsensoreinheit enthält ferner einen Wellenformer 18, der die Einhüllende des Signals Sa vom Filter 16 gleichrichtet und verstärkt. Der Wellenformer kann entweder eine Voll- oder Halbweggleichrichtung des Signals Sa vornehmen.

Die Klopfsensorschaltung 14 enthält ferner einen Geräuschpegelsensor 20, der das Signal Sb vom Wellenformer 18 über ein bestimmtes Zeitintervall mittelt, in dem kein Klopfen auftritt, wie es z. B. direkt nach der Zündung oder nahe dem oberen Totpunkt der Fall ist. Der Geräuschpegelsensor 20 verstärkt das gemittelte Signal mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor, um einen im wesentlichen konstanten Hintergrundgeräuschpegel, in Fig. 4 mit Sr bezeichnet, zu erhalten, der Schwingungen wiedergibt, die nicht in Beziehung zum Klopfen stehen. Alternativ kann der Geräuschpegelsensor 20 den Spitzenwert des Signals Sb über eine bestimmte Zeitdauer, in der kein Klopfen auftritt, erfassen, halten und mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor verstärken.

Die Klopfsensorschaltung 14 enthält einen Komparator 22, der das Referenzsignal Sr vom Geräuschpegelsensor 20 mit dem Ausgang Sb vom Wellenformer 18 vergleicht und einen Impuls mit hohem Pegel erzeugt, der in Fig. 2 mit Sp gezeigt ist, wenn Sb eine höhere Stärke als Sr hat. Die Dauzer τ des Impulses Sp entspricht der Stärke des Klopfens.

Die Vorrichtung 10 für die Zündzeitpunktverstellung umfaßt ferner eine Verstellschaltung 24 für den Zündzeitpunkt, die wiederum eine integrierende Schaltung 26 umfaßt. Diese integrierende Schaltung enthält einen ersten NPN-Transistor Tr₁, einen Eingangswiderstand R₀, der den Ausgang des Komparators 22 mit der Basis des Transistors Tr₁ verbindet, einen Be­ lastungswiderstand R₁, der den Kollektor des Transistors Tr₁ mit einer Energieversorgung Vcc verbindet, einen Konden­ sator C₁, der den Emitter des Transistors Tr₁ mit Masse verbindet, einen zweiten NPN-Transistor Tr₂, einen Eingangs­ widerstand R₂, der den Emitter des ersten Transistors Tr₁ mit der Basis des zweiten Transistors Tr₂ verbindet, einen Belastungswiderstand R₃, der den Kollektor des zweiten Transistors mit der Energieversorgung Vcc verbindet, einen Widerstand R₄, der den Emitter des Transistors Tr₂ mit Masse verbindet, und in Reihe liegende Widerstände R₅ und R₆, die die Basis und den Emitter des zweiten Transistors Tr₂ verbinden, sowie einen dritten NPN-Transistor Tr₃, dessen Kollektor und Emitter parallel zum Widerstand R₅ liegen und dessen Basis über einen Eingangswiderstand R₇ mit einer den Betriebszustand bestimmenden Schaltung, z. B. einer die Motordrehzahl bestimmenden Schaltung, auf die nach­ folgend noch näher eingegangen werden wird, verbunden ist.

Der erste Transistor Tr₁ schaltet über ein Zeitintervall τ durch, das der Stärke des Klopfens entspricht, dargestellt durch das Signal Sp vom Komparator 22 des Klopfsensors 14 gemäß Fig. 5. Der Kondensator C₁ wird von der Energie­ versorgung Vcc nur über das Zeitintervall τ mit einer relativ kleinen Zeitkonstanten R₁ · C₁ aufgeladen. Der zweite Tran­ sistor Tr₂ schaltet entsprechend dem Spannungspegel an einem Punkt A durch, der die Spannung am Kondensator C₁ durch die Widerstände R₂ und (R₂+R₆+R₄) teilt, so daß die der Spannung des Kondensators entsprechende Spannung Va an einem Punkt B oder am Emitter des Transistorsy Tr₂ abgegeben wird. Die Spannung am Kondensator C₁ ent­ lädt sich allmählich über die Widerstände R₂, R₅, R₆ und R₄, wenn der Komparator 22 ein Nullsignal erzeugt, was den Tran­ sistor Tr₁ sperrt, und das Ausgangssignal Va der integrieren­ den Schaltung 26 nimmt allmählich ab. Daher ist die Höhe der Spannung , in Fig. 5 durch Va wiedergegeben, proportional zur Zeitdauer und Frequenz des Klopfens. Die Anstiegsge­ schwindigkeit, die in Fig. 5 durch ein nach oben gerichtetes schräges Liniensegment RS dargestellt ist, der Spannung Va wird durch die Ladungszeitkonstante R₁ · C₁ der integrieren­ den Schaltung 26 und die Abfallgeschwindigkeit der Spannung Va, in Fig. 5 durch ein nach unten gerichtetes schräges Liniensegment FS wiedergegeben, durch die Entladungszeit­ konstante (R₂+R₅+R₆+R₄) · C₁ oder (R₂+R₆+R₄) · C₁ bestimmt. Diese Entladungszeitkonstanten sind relativ groß, so daß der Kondensator C₁ auf die der Stärke des Klopfens entsprechende Spannung aufgeladen wird und die Spannung über eine relativ lange Zeitdauer, während der der Transistor Tr₁ gesperrt ist, hält. Ein Transistor Tr₃ ist so angeschlossen, daß er den Widerstand R₅ kurzschließt, wenn er ein Beaufschlagungs­ signal Sc von einer die Motordrehzahl bestimmenden Schaltung 36 empfängt.

Eine Phasensteuerschaltung 28 in der Verstellschaltung 24 für den Zündzeitpunkt verstellt die Phase eines Referenz­ signals S _T für den Kurbelwellenwinkel von einem Verteiler 30 entsprechend der Ausgangsspannung Va der integrierenden Schaltung 26, um ein verstelltes Signal S _T′ für den Zündzeit­ punkt zu erhalten, das einem Zündregler 32 zugeführt wird. Insbesondere bewirkt die Phasensteuerschaltung 28 eine Ver­ zögerungswinkelsteuerung für den Zündzeitpunkt bei einer kon­ stanten Verstellgeschwindigkeit für den Zündzeitpunkt (in Fig. 5 durch die nach unten gerichteten Liniensegmente rs der Kurve DEL wiedergegeben) entsprechend dem Anstieg der Ausgangsspannung Va (vgl. Kurve Va in Fig. 3) der integrieren­ den Schaltung 26, die der Dauer τ des Impulssignales Sp vom Komparator 22 entspricht, so daß die Phase des Zeittakt­ signales S _T um einen Verzögerungswinkel R₁ gemäß Fig. 5 während der Zeitdauer τ verschoben wird. Wenn dagegen das Impulssignal Sp nicht anliegt, nimmt der angesammelte Betrag für den Verzögerungswinkel bei einer konstanten Verstellge­ schwindigkeit für den Zündzeitpunkt (in Fig. 5 durch die nach oben gerichteten schrägen Liniensegmente fs der Kurve DEL wiedergegeben) entsprechend der Geschwindigkeit ab, mit der die Spannung Va allmählich abfällt, vgl. Bezugszeichen FS in Fig. 5. Der angesammelte Betrag für den Verzögerungs­ winkel verringert sich daher auf Null nach der Zeit τ₁, die durch die Entladungszeitkonstante (R₂+R₅+R₆+R₄) · C₁ bestimmt ist, wenn danach kein Impulssignal Sp vom Komparator 22 der integrierenden Schaltung 26 zugeführt wird. Wenn ein Klopfen wieder auftritt, bevor die Zeit τ₁ verstrichen ist, wird die Phase des Zeittaktsignales S _T′ um die Summe des Verzögerungs­ winkels entsprechend dem Klopfen, das gerade aufgetreten ist, plus dem verbleibenden angesammelten Betrag des Verzögerungswinkels verschoben.

Der Zündregler 32 bestimmt einen Schließwinkel ent­ sprechend dem eingestellten Zeitsignal von der Phasensteuer­ schaltung 28 und steuert die elektrische Stromzufuhr zu einer Zündspule 34 dergestalt, daß bei dem eingestellten Zeitsignal von der Phasensteuerschaltung 28 ein Zündfunken über den Verteiler 30 und die betreffenden Zündkerzen der Motorzylinder so abgegeben wird, daß das Auftreten eines Klopfens behindert oder vermieden wird.

Weitere Details des Aufbaues und der Arbeitsweise der Phasen­ steuerschaltung 28 und des Zündreglers 32 sind in Fig. 6, 7 und 8 gezeigt. Das Referenzsignal S _T für den Kurbelwellen­ winkel, das ein vom Regler und den Unterdruckvorlaufwinkeln bestimmtes Basissignal ist, wird einmal bei jeder 180°-Drehnung der Kurbelwelle im Falle eines Vierzylindermotors erzeugt (bei einem Sechszylindermotor einmal bei jeder 120°-Drehung der Kurbelwelle). Das Winkelreferenzsignal S _T wird durch einen Wellenformer 280 in ein Signal mit regelmäßigen Rechteck­ impulsen geformt, die hinsichtlich der Impulsbreite durch eine Steuerschaltung 282 für das Tastverhältnis gemäß Bezugs­ zeichen F in Fig. 8 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbelwelle und der Spannung der Energiequelle eingestellt werden. Die Impulse des Signales F haben eine konstante Breite, und ihre Flanken F₂ an der abfallenden Seite treten an den abfallenden Nulldurchgängen O des Signales S _T auf. Der Ausgang F der Steuerschaltung 282 liegt an einem Paar Unterschaltungen 284 a und 284 b an, die eine Ladungs- und Ent­ ladungsschaltung 284 bilden. Insbesondere wird, was die Unterschaltung 284 a betrifft, der Ausgang F der Steuerschal­ tung 284 für das Tastverhältnis über eine Reihenschaltung aus einer Diode D₁ und einem Kondensator C₃ dem Setzeingang von einem Flip-Flop FF₁ der Unterschaltung 284 a zugeführt. Das Flip-Flop FF₁ wird durch die abfallende Kante F₂ des Signales F gesetzt und durch das Signal von einem Komparator OP₁ rück­ gesetzt, um ein mit CO₁ in Fig. 8 angedeutetes Signal zu erzeugen. Wenn das Signal CO₁ nierig ist, wird ein Transistor Tr₄ durch einen Widerstand R₁₀ gesperrt und ein Transistor Tr₅ über Widerstände R₁₁ und R₁₂ durch die Energieversorgung +V durchgeschaltet. Hierdurch wird ein Kondensator C₂ über einen Widerstand R₁₄ und den Transistor Tr₅ aufgeladen, wobei die Ladungsspannung am Kondensator C₂ durch den Gradienten m₁ in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn der Q-Ausgang des Flip-Flop FF₁ hoch ist, schaltet der Transistor Tr₄ durch und sperrt der Transistor Tr₅. Der Kondensator C₂ wird daher nicht mehr aufgeladen, sondern beginnt sich über einen Widerstand R₁₃ zu entladen, wobei die Entladungskurve in Fig. 8 dem Gradienten n folgt. Der Ausgang des Komparators OP₁ steigt an, wenn das Potential am Kondensator C₂ - in Fig. 8 durch die Wellenform CD wiedergegeben - unter den Spannungspegel des invertieren­ den Einganges des Komparators OP₁ fällt, wobei der Spannungs­ pegel durch die Widerstände R₁₈ und R₁₉ und die Rücksetzung des Flip-Flop 1 bestimmt ist.

Normalerweise wiederholt sich der vorerwähnte Arbeitsablauf. Wenn jedoch Klopfen eintritt, steigt die Ausgangsspannung der integrierenden Schaltung 26 zu einer Zeit τ₀ an, wie es z. B. in Fig. 8 durch Va angedeutet ist. Die Wellenform von Va in Fig. 8 ist aus Gründen einer einfacheren Beschreibung unterschiedlich von der Wellenform für Va in Fig. 5 gezeigt. Ein Transistor Tr₆ in Fig. 7, der in Fig. 6 eine Puffer­ schaltung 286 bildet, wird über einen Widerstand R₁₆ durchge­ schaltet. Der Kondensator C₂ wird über einen Widerstand R₁₅ und den Transistor Tr₆ durch die Energieversorgung +V mit einem elektrischen Strom, der proportional zur Ausgangs­ spannung Va ist, aufgeladen und ebenfalls über den Transistor Tr₅ und den Widerstand R₁₄ durch die Energieversorgung +V aufgeladen, wobei die Ladewellenform in Fig. 8 durch den Gradienten m₂ dargestellt ist. Wenn die Spannung am Konden­ sator C₂ ansteigt, erhöht sich die für das Endladen des Kondensators C₂ auf irgendeinen gewünschten Wert erforder­ liche Zeit, wie dies aus dem Vergleich der Entladungs­ zeiten Δ t₁ und Δ t₂ in Fig. 8 zu entnehmen ist. Diese Ent­ ladungszeiten entsprechen den Verzögerungen aus den Null­ durchgängen des Referenzsignales S _T für den Kurbelwellen­ winkel. Die Verzögerungen variieren entsprechend den Ladungs­ gradienten m₁ und m₂, und der Unterschied zwischen den Entladungszeiten Δ t₁ und Δ t₂ stellt den Unterschied zwi­ schen den entsprechenden Zündzeitpunkten dar.

Der Ladungsgradient m _i der Wellenform CD in Fig. 8 wird, wenn der Ausgang Va der integrierenden Schaltung 26 größer als Null ist, durch den Ausgang Va der integrierenden Schaltung 26 gesteuert, während der Entladungsgradient n konstant ist.

Dabei ist:

m _i (T-Δ t _i) = n × Δ t _i ; (1)

m _i ist gleich m₁ bei Va gleiche Null, und gleich m₂ bei Va positiv. In Gleichung (1) bedeuten T die Zeitdauer des Signales F und Δ t _i die Entladungszeit entsprechend dem Entladungsgradienten n, wobei Δ t _i gleich Δ t₁ bei Va gleich Null und gleich Δ t₂ bei Va positiv ist.

Eine Umformung der Gleichung (1) ergibt:

Für den Verzögerungswinkel gilt

dabei ist α gleich 120° bei einem Sechszylindermotor und 180° bei einem Vierzylindermotor.

Gleichung (2) in Gleichung (3) eingesetzt, ergibt:

Die Gleichung (4) zeigt, daß der Verzögerungswinkel R _i eine Funktion des Ladungsgradienten m _i ist.

Die zweite Unterschaltung 284 b hat den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise wie die Unterschaltung 284 a mit der Ausnahme jedoch, daß eine Diode D₂ der Unterschaltung 284 b in entgegengesetzter Polarität zu der Polarität der Diode D₁ der Unterschaltung 284 a über einen Kondensator C₄ mit dem Setzeingang S eines Flip-Flops FF₂ der Schaltung 284 b verbunden ist, so daß das Flip-Flop FF₂ durch die ansteigende Flanke F₁ des Signales F von der Steuerschaltung 282 für das Tastverhältnis gesetzt wird. Somit werden die nacheilenden Flanken der Ausgangsimpulse CO₁ und CO₂ der Schaltungen 284 a und 284 b über die Dioden- und Kondensator­ paarungen D₃, C₅; D₄, C₆ an dem Rücksetzeingang R bzw. Setzeingang S des Flip-Flop 320 des Zündreglers 32 angelegt, um ein Signal ST′ in Fig. 8 für den Schließwinkel zu er­ zeugen, das um einen Phasenwinkel R₂ gegenüber dem Ausgang F der Steuerschaltung für das Tastverhältnius verzögert ist. Dieses Signal ST′ liegt über einen Verstärker 322 und einen Leistungstransistor 324 des Zündungsreglers 32 an der Zünd­ spule 34 an. Ein Stromsensor 326 erfaßt den mit S _F in Fig. 8 gezeigten Strom, der durch den Leistungstransistor 324 fließt, um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 322 zu steuern und damit den durch den Leistungstransistor 324 fließende Strom zu steuern. Der durch den Leistungstransistor 324 und die Zündspule 34 fließende Strom S _F erzeugt an der nicht gezeigten Zündkerze des entsprechenden Motorzylinders (beide nicht gezeigt) über den Verteiler 30 an der nach­ eilenden Kante von jedem Stromimpuls S _F einen Zündfunken.

Der Zündzeitpunkt (der Winkel der Kurbelwelle vor TDC) und die Klopfstärke stehen in der in Fig. 9 gezeigten Beziehung zueinander; das Auftreten von Klopfen wird gehemmt oder vermieden bei Verzögerung des Zündzeitpunktes.

Der Transistor Tr₃ und der Widerstand R₇ in dem integrierenden Schaltungsblock 26 sowie die Schaltung 36 zur Bestimmung der Motordrehzahl bilden eine Schaltung zur Verstärkung der Ansprechgeschwindigkeit der Zündzeitpunktverstellung. Die Schaltung 36 empfängt das Zündsignal S _F von dem Zünd­ regler 32 und insbesondere von dem Verstärker 322 in Fig. 6, um auf elektrischem Wege die momentane Motordrehzahl zu be­ rechnen und ein Signal Sc abzugeben, das nur dann ansteigt, wenn die Motordrehzahl unter einem bestimmten Wert, z. B. 1000 U/min, liegt. Die Schaltung 36 zur Bestimmung der Motor­ drehzahl enthält gemäß Fig. 6 einen monostabilen Multi­ vibrator 360, der das Signal S _F empfängt und das entsprechende rechteckförmige Impulssignal S _F′ abgibt, einen Frequenzspannungs­ wandler 362, der die Frequenz des Signales S _F′ in das ent­ sprechende Spannungssignal umsetzt, und einen Komparator 364, der das Spannungssignal mit einem bestimmten Referenz­ pegel vergleicht und das Signal Sc ausgibt, wenn die Motor­ drehzahl unter einem bestimmten Wert liegt.

Nunmehr sei angenommen, daß der Komparator 22 der Sensor­ schaltung 14 für das Klopfen ein Impulssignal Sp erzeugt hat und daß dementsprechend die Ausgangsspannung Va der integrierenden Schaltung 26 auf V₁ anfgestiegen ist und daß der Betrag des Verzögerungswinkels DEL an der Phasensteuer­ schaltung 28 den Wert R in Fig. 5 erreicht hat. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Motordrehzahl N größer als beispiels­ weise 1000 U/min ist, ist das Ausgangssignal Sc der Schaltung 36 niedrig und der Transistor Tr₃ der integrierenden Schal­ tung 26 gesperrt. Folglich entlädt sich die Spannung am Kondensator C₁ der integrierenden Schaltung 26 relativ langsam mit einer Entladungszeitkonstanten (R₂+R₄+R₅+R₆) · C₁ und nimmt folglich die Ausgangsspannung Va von V₁ mit einem Gradienten α unter Behinderung des Auftretens eines weiteren Klopfens ab, wodurch das Signal S _T′ für den Zündzeitpunkt, dargestellt als nacheilende Flanke von jedem Impuls des Signales S _F, ge­ steuert wird, so daß die Zündung zum richtigen Zeitpunkt erfolgt.

Wenn dagegen die Motordrehzahl unter 1000 U/min fällt, ist der Ausgang Sc an der Schaltung 36 für die Bestimmung der Motordrehzahl hoch, so daß der Transistor Tr₃ durchschaltet. Dies schließt den Widerstand R₅ kurz, was die Entladungs­ zeitkonstante des Kondensators C₁ von (R₂+R₅+R₆+R₄) auf (R₂+R₄+R₆) - C₁ ändert. Die Ausgangsspannung Va der integrieren­ den Schaltung 26 nimmt rasch mit einem Gradienten β (β<α) von der Zeit T₁ ab, wenn die Motordrehzahl N unter 1000 U/min gemäß Fig. 5 abfällt. Der Betrag für den Verzögerungswinkel DEL der Phasensteuerschaltung 28 fällt ebenfalls rasch mit dem gleichen Gradienten β ab. Dies verhindert einen Abfall der Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl, vgl. gestrichelte Linie in Fig. 5, und damit einen Stillstand des Motors; dieser würde eintreten, wenn der Betrag für den Verzögerungswinkel DEL weiterhin mit dem relativ geringen Gradienten α bei relativ niedriger Motordrehzahl absinkt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Zündung zum normalen Zeitpunkt sobald wie möglich bewirkt wird, nachdem der Leerlaufzustand wieder eingenommen ist.

Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, die der Ausführungsform nach Fig. 1 mit der Ausnahme ent­ spricht, daß zwei in Reihe liegende Widerstände R₈ und R₉ anstelle des Widerstandes R₁ in Fig. 1 vorgesehen sind. Die Summe der Widerstände von R₈ und R₉ entspricht dem Widerstand von R₁. Ein NPN-Steuertransistor Tr₈ ist vorgesehen, dessen Kollektor und Emitter parallel zum Widerstand R₈ liegen. Der Transistor Tr₈ wird über einen Eingangswiderstand R₂₀ durch ein Signal Sc′ mit Hochpegel von einer Bestimmungsschaltung für den Motorbetriebszustand in Form von einer zweiten Bestimmungsschaltung 38 für die Motordrehzahl durchgeschaltet, so daß der Widerstand R₈ kurzgeschlosen wird. Die zweite Bestimmungsschaltung 38 für die Motordrehzahl empfängt das Zündsignal S _F von dem Zündregler 32, um die Motordrehzahl zu bestimmen, und erzeugt infolge davon das Signal Sc′, wenn die Motordrehzahl unter einem bestimmten relativ hohen Wert von z. B. 2000 U/min liegt. Die Ladezeitkonstante für den Konden­ sator C₁ der integrierenden Schaltung 26, die die Art der Steuerung des Zündverzögerungswinkels bestimmt, beträgt daher (R₈+R₉) · C₁, wenn die Motordrehzahl größer als 2000 U/min ist, während diese Konstante R₉ · C₁ ist, wenn die Motor­ drehzahl unterhalb 2000 U/min liegt, so daß sich eine kleinere Ladezeitkonstante ergibt. Dies bewirkt eine rasche Verzögerung des Zündzeitpunktes, wenn die Motordrehzahl unterhalb 2000 U/min liegt, um das Auftreten von Klopfen zu reduzieren. Andererseits ist die Geschwindigkeit der Verzögerung des Zündzeitpunktes bei einer Motordrehzahl oberhalb 2000 U/min die gleiche wie bei Fig. 1. Folglich ist die Gesschwindigkeit der Verzögerung des Zündzeitpunktes niedriger bei Motordrehzahlen oberhalb 2000 U/min als bei Motordrehzahlen unterhalb 2000 U/min. Dies verzögert den Zündzeitpunkt nicht so rasch, daß das Fahrver­ halten des Motors hierdurch beeinträchtigt wird, selbst wenn Klopfen bei einer Motordrehzahl über 2000 U/min auftritt und das Antriebsdrehmoment des Motors relativ hoch ist.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wurde erwähnt, daß sich die Ansprechgeschwindigkeit für die Verstellung des Zündzeitpunktes in zwei Stufen ändert, doch kann die Änderung auch in mehreren Stufen erfolgen. Alternativ hierzu kann auch eine elektronisch gesteuerte Widerstandseinrichtung, z. B. ein Feldeffekttransistor FET anstelle des Widerstandes R₅, des Transsistors Tr₃, des Widerstandes R₈, des Transistors Tr₅ in den integrierenden Schaltungen 26, 26′ vorgesehen werden, die durch die den Betriebszustand des Motors wiedergebenden Signale Sc und Sc′ gesteuert werden, vgl. Fig. 12 und 13. Relais Re₁ und Re₂ mit gewöhnlich offenen Kontakten Re₁ und Re₂ gemäß Fig. 14 und 15 können anstelle der Transistoren Tr₃ und Tr₄ parallel zu den Widerständen R₅ bzw. R₆ vorge­ sehen werden, so daß die Erregung der betreffenden Relais­ wicklungen W₁ und W₂ durch die den Betriebszustand des Motors kennzeichnenden Signale Sc und Sc′ gesteuert wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen verwendet die Zündzeitpunktverstell-Vorrichtung einen mechanischen Verteiler, der einen Basiszündzeitpunkt bestimmt, doch kann die Vorrichtung auch bei einem digitalen Zündzeitpunkteinstellsystem unter Verwendung eines Mikrocomputers benutzt werden. Die Ge­ schwindigkeit der Verstellung des Zündzeitpunktes kann ent­ sprechend anderen Betriebszuständen, z. B. entsprechend dem Unterdruck im Einlaßverteiler, der Öffnungsweite eines Drosselventils oder der Menge der dem Motor zugeführten Ansaug­ luft verändert werden; insbesondere können gemäß Fig. 16 und 17 Bestimmungsschaltungen 30 a, 36 a für den Unterdruck im Einlaßverteiler anstelle der Bestimmungsschaltungen 30, 36 für die Motordrehzahl vorgesehen werden. Diese Schaltungen stellen fest, wann der Unterdruck im Einlaßverteiler oberhalb bestimmter relativ niedriger und hoher Werte liegt und geben Betriebssignale Sc, Sc′ zur Beaufschlagung der Transistoren Tr₃, Tr₈ in Fig. 3, 11, der FETs in Fig. 12, 13 bzw. der Relais Re₁, Re₂ in Fig. 14, 15 ab. Alternativ hierzu können Bestimmungs­ schaltungen 30 b, 36 b für die Öffnungsweite des Drosselventiles anstelle der Bestimmungsschaltungen 30, 36 für die Motordreh­ zahl vorgesehen werden; diese Schaltungen stellen fest, wann die Öffnungsweite des Drosselventiles unterhalb bestimmter relativ niedriger und hoher Werte liegt und geben Betriebs­ signale Sc, Sc′ für den gleichen Zweck ab. Des weiteren können anstelle der Bestimmungsschaltungen 30, 36 für die Motor­ drehzahl Bestimmungsschaltungen 30 c, 36 c für die Einlaß­ luftmenge vorgesehen werden, und diese Schaltungen stellen fest, wann die Einlaßluftmenge in den Motor unterhalb bestimmter relativ niedriger und hoher Werte liegt, um für den gleichen Zweck entsprechende Betriebssignale Sc, Sc′ abzugeben.

Eine Torschaltung kann am Ausgang des Wellenformers 18 in Fig. 2 vorgesehen werden. Die Torschaltung wird über eine bestimmte Zeitdauer von beispielsweise 0,5 ms durch ein Zündsignal vom Verteiler 30 unmittelbar nach jeder Zündung an den Zündkerzen geschlossen, um Zündstörgeräusche, die anderenfalls im Ausgangssignal S _a vom Bandpaßfilter 16 enthalten wären, zu beseitigen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Verstellung des Zündzeitpunktes bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, mit

• a) einer Einrichtung zur Bestimmung eines Bezugszündzeit­ punktes, um ein Basissignal für den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung der Brennkraftmaschine zu erzeugen,
• b) einer Klopferfassungseinrichtung zur Erfassung des Auftretens von Klopfen und Erzeugen eines das Auftre­ ten von Klopfen angegebenen Klopfsignals und
• c) einer Verstelleinrichtung für den Zündzeitpunkt, die das Basissignal für den Zündzeitpunkt erhält und beim Fehlen eines Klopfsignals den zuvor verzögerten Zünd­ zeitpunkt mit einer ersten Änderungsgröße bis zum Be­ zugszündzeitpunkt vorverstellt und bei Auftreten des Klopfsignals den Zündzeitpunkt mit einer zweiten Ände­ rungsgröße verzögert,

dadurch gekennzeichnet,

• daß eine Änderungsgrößen-Einstellrichtung (36) die erste Än­ derungsgröße vergrößert, wenn die Drehzahl und/oder Belastung unter einen ersten bestimmten Wert abfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einstelleinrichtung (36) die zweite Änderungsgröße verringert, wenn die Drehzahl und/oder Belastung unter einen ersten bestimmten Wert abfällt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zusätzliche Änderungsgrößen-Ein­ stelleinrichtung (38) die zweite Änderungsgröße ver­ mindert, wenn die Drehzahl und/oder Belastung über einen bestimmten Wert ansteigt, der höher als der genannte erste Wert ist.