DE3922128C2

DE3922128C2 - Zündeinrichtung zur Funkenzündung bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3922128C2
Application number: DE3922128A
Authority: DE
Inventors: Gardiner A Noble
Original assignee: Chrysler Motors Corp
Current assignee: Chrysler Motors Corp
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: DE3922128A1; US4846129A

Description

Die Erfindung betrifft Zündeinrichtungen bzw. Funkenzünd schaltungen für Brennkraftmaschinen mit verbesserter Wirkung für extrem magere Brennstoffgemische, wobei der Zündzeit punkt genauer gesteuert wird und die Zündschaltung verbessert ist.

Zum Zünden des Luftbrennstoffgemisches in einer Brennkraft maschine ist eine Zündschaltung erforderlich, die einen Funken hoher Energie zum richtigen Zeitpunkt erzeugt. Das Einsetzen des Funkens im Spalt der Zündelektrode soll zu einem Zeitpunkt auftreten, in dem die Kurbelwelle eine be stimmte Anzahl von Winkelgraden vor dem oberen Totpunkt des Kolbens (OT) erreicht hat. Ist der Zeitpunkt richtig gewählt, so verursacht die von der Zündkerze ausgehende Flammenfront eine Druckspitze in der Brennkammer, die gerade vor dem oberen Totpunkt des Kolbens während des Arbeitshubs auf tritt. Liegt der Zündzeitpunkt zu spät, so wird der in der Brennkammer entwickelte Druck nicht zufriedenstellend in geleistete Arbeit umgewandelt. Andererseits, wenn der Funken zu früh gezündet wird, so können sehr hohe und auch schäd liche Drücke und Temperaturen in der Brennkammer auftreten, die ebenfalls nicht in Arbeit umgewandelt werden können.

Ein sehr stark voreilender Zündzeitpunkt kann außerdem zu mehreren Erscheinungen in der Brennkammer führen. Bei einer Selbstentzündung der Restgase, nämlich des unverbrannten Brennstoffluftgemisches, das von der Bewegung der Flammen front gezündet wird, explodiert das Gas plötzlich, wenn die Temperatur und Drücke in der Brennkammer zu hoch werden. Erfolgt eine solche Selbstzündung im Zylinder, so tritt abwechselnd ein Druckanstieg und Druckabfall infolge des plötzlichen Freiwerdens der chemischen Energie ein und die Temperatur steigt sehr rasch. Ist das Freisetzen von Energie groß genug, so wird durch die Schwingungen des explodierenden Gases auch die Zylinderwandung in Mitschwingungen versetzt; dies äußerst sich in einem charakteristischen Geräusch, das mit "Schwirren" bezeichnet werden kann. Druck- und Tempera turwechsel der Gase in der Brennkammer infolge einer Selbst zündung treten eine Weile nach dem oberen Totpunkt auf.

Eine gewisse Neigung zur Selbstzündung wird oft gewünscht, weil dadurch Turbulenzen erzeugt werden, die den Brennvor gang beschleunigen, wenn die Geschwindigkeit der von der Zündkerze ausgehenden Flamme geringer wird. Eine leichte Selbstzündung kann die Menge von Kohlenwasserstoffen ver ringern, die bei einer solchen Funkenzündung nicht ver brannt werden, so daß die vom Abbrennen dieser Gasmengen freigesetzte Energie ausgenutzt wird, wodurch sich geringere Kohlenwasserstoffemissionen und ein verringerter Brennstoff verbrauch ergeben. Aus diesen Gründen sucht man oft die Zündschaltung so zu kalibrieren, daß die Voreilung des Funkens etwa dem Einsetzen der Selbstzündung entspricht. Eine exzessive Selbstzündung darf jedoch nicht erfolgen, da diese zu hohen Brennkammertemperaturen führt, wodurch letztlich die Zündkerzenelektroden so stark aufgeheizt wer den können, daß auch ohne Funken die Zündung erfolgt, also eine Frühzündung. Frühzündung ist durch extrem hohe Zylinder temperaturen und Drücke nahe dem oberen Totpunkt gekenn zeichnet und kann erhebliche Maschinenschäden hervorrufen, beispielsweise ein Durchschlagen des Kolbens. Eine Früh zündung läßt sich häufig durch ihr charakteristisches Ge räusch erkennen. Allgemein läßt sich sagen, daß eine Selbst zündung zu einer Frühzündung führt und demzufolge eine Früh zündung zu weiteren Selbstzündungen führt.

Mehrere Faktoren beeinflussen die Zündschwelle zum Erzeugen einer Selbstzündung, nämlich Lufteinlaßtemperatur, Drehzahl der Maschine und Belastung, Brennstoffluftgemisch, Brenn stoffeigenschaften und viele andere Variable. Der Zündzeit punkt beeinflußt ferner unmittelbar die Brennstoffaus nutzung der Maschine und den Ausstoß von Schadstoffen. Um die Zündzeiten genauer zu steuern, ist die Verwendung von Mikroprozessoren mit geschlossener Regelschleife in der Zündschaltung bekannt, wobei gleichzeitig mehrere Para meter gemessen werden, wie die Zusammensetzung der Auspuff gase, Kühlmitteltemperatur und Klopfen der Maschine. Diese Daten werden verarbeitet, um den Zündzeitpunkt an die an genommene Selbstzündungsschwelle anzunähern. Zum Feststellen des Klopfens bedient man sich bei Zündschaltungen eines piezoelektrischen Wandlers, der die intensiven beim Klopfen auftretenden Schwingungen erfaßt. Diese Klopfdetektoren sind jedoch nicht empfindlich genug, um eine beginnende Selbstzündung festzustellen, die kaum merkbare Schwingungen erzeugt, so daß die Schwelle der Selbstzündung von solchen Wandlern nicht erfaßt wird. Es besteht daher ein Bedarf für eine Zündschaltung, mit der eine einsetzende Selbstzündung feststellbar ist, um so den Zündzeitpunkt in einer Regel schleife genauer zu bestimmen.

Die Entwicklung von Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge geht ständig dahin, daß die Maschinen magere Brennstoffluft gemische, also Gemische mit weniger Brennstoffinhalt ver brennen können. Ein Luftbrennstoffgemisch von etwa 15 zu 1 bezeichnet man als stöchiometrische Mischung, die gerade genug Sauerstoff aufweist, um das Gemisch vollständig zu verbrennen. Hat man jedoch in der Brennkammer Überschuß Luft, so lassen sich die schädlichen Abgase wie Stickstoffoxide und Kohlenwasserstoffe verringern. Der Abmagerung des Ge misches sind aber Grenzen gesetzt, wenn der Zündfunke keine exothermische Reaktion mehr in der Brennkammer erzeugt. Der Grenzwert für magere Gemische bei den meisten heutigen Motoren beträgt etwa 20 zu 1 im Verhältnis von Luft zum Brennstoff. Man will diese Grenze erhöhen, und zwar auf etwa 27 zu 1. Es besteht somit ein Bedarf für eine Zündschaltung für solch hohe Grenzwerte.

In modernen Zündsystemen wird ein Transformator, nämlich die Zündspule an jede Zündkerze angeschlossen. Dies be zeichnet man als "Coil-on-plug (COP)"-Zündung. Die Größe und das Gewicht solcher Einrichtungen an den Zündkerzen werden wesentlich durch thermische Bedingungen beeinflußt. Hochbelastete Wicklungen, wenn also die Stromflußzeiten groß gegenüber den stromlosen Zeiten sind, müssen groß genug sein, um eine Überhitzung zu vermeiden, bei niedri ger Belastung dagegen kann die Wicklung kompakter und leichter sein. Es besteht somit auch ein Bedarf für klei nere COP-Wicklungen und damit für mit solchen Wicklungen versehene Zündkerzen minimaler Größe und Gewicht.

Aus der Offenlegungsschrift DE 31 02 299 A1, die die Merkmale des Oberbegriffs des Hauptanspruchs offenbart, ist eine Zündvorrichtung zur Funkenzündung von Brennkraftmaschinen bekannt, die einen Zündtransformator aufweist, an dessen Sekundärseite über einen Zündverteiler Zündkerzen angeschlossen sind. Die Primärseite des Zündtransformators wird von einem Verstärker, der von einem Steuergerät angesteuert wird, bestromt. Über Meßleitungen wird der Spannungsver lauf an der Sekundärseite überwacht, und zusammen mit dem Spannungsverlauf an der Primärseite mittels mehrerer Diskriminatoren Veränderungen des Span nungsverlaufs detektiert, die für Klopfen charakteristisch sind. Mit dieser relativ aufwendigen Vorrichtung - es ist ein Zeitdiskriminator und mindestens ein Meßdis kriminator, z. B. ein Steilheitsdiskriminator und/oder ein Spannungsdiskriminator und/oder ein Stromdiskriminator, nötig - ist es möglich, den Betrieb der Brenn kraftmaschine unterhalb der Klopfgrenze zu halten. Diese Anordnung erfordert je doch teuere Bauteile und hat beträchtlichen Platzbedarf.

Aus der Offenlegungsschrift DE 33 27 766 A1 ist eine weitere Schaltung zur Klopferkennung an einem Ottomotor bekannt, bei dem die Zündkerze als Io nenstromsonde verwendet wird. Dazu ist ein Hochfrequenzspannungsgenerator zur Erzeugung einer Erregungsspannung an den Hochspannungszündstromkreis ange koppelt und Klopfen wird anhand einer Amplitudenmodulation der Hochfrequenz spannung detektiert. Diese Amplitudenmodulation wird mit einem Demodulator erfaßt. Die Einkopplung der hochfrequenten Erregungsspannung erfolgt dabei gal vanisch getrennt. Die zur Auslesen erforderliche Demodulationsschaltung erfordert einen Demodulator, ein Hochfrequenzsiebfilter und eine Schwellwertschaltung. Darüber hinaus kann diese Vorrichtung, ebenso wie die aus DE 31 02 299 A1 be kannte Schaltung nur auftretendes Klopfen detektieren, ist jedoch nicht in der Lage, das Erreichen der Klopfgrenze anzuzeigen.

Aus dem US Patent 4 135 154 ist eine Prüfeinrichtung für Zündanlagen bekannt, die es erlaubt, den Verlauf diverser Spannungen, insbesondere der den Zündkerzen zu geführten Zündspannungen, zu visualisieren. Die aus dieser Schrift bekannte Vorrichtung ist für Werkstattinspektionen gedacht, und erlaubt es nicht, die Brenn kraftmaschine im normalen Betrieb automatisch knapp unter der Klopfgrenze zu halten.

Eine ähnliche Vorrichtung zur Überwachung des Zündsystems betreibt US-PS 4 090 125. Sie dient zur Überwachung der der Zündkerze zugeführten Zünd spannungsimpulse, um ein Versagen der Zündkerze oder der zündspannungserzeu genden Einrichtung diagnostizieren zu können.

US-PS 4 382 430 beschreibt ein Zündsystem, bei dem jeder Zündkerze ein Zündtransformator zugeordnet ist und das es ermöglicht, ein mageres Gemisch durch Mehrfachzündung zu entflammen.

Aus der GB 2 015 752 A ist es bekannt, den Zündwinkel zu verstellen, wenn eine Selbstzündung auftritt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden: Erfindung, eine Zündeinrichtung zu schaffen, die es mit einfachen Mitteln ermöglicht, einen Motor nahe der Klopfgrenze zu betreiben, insbesondere vor Einsetzen von Selbstzündungen diese anzuzeigen, und die so ausgebildet ist, daß jeder Zündkerze ein eigener Impulstransformator zuge ordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß soll daher ein verbessertes Zündsystem vorgesehen werden, das die vorstehend erläuterten Eigen schaften aufweist. Die Lösung besteht in einer neuartigen Zündanordnung, die aus mehreren Erscheinungen Vorteile zieht, die bei der Verbrennung und den Zündvorgängen auf treten, erfaßt und berücksichtigt werden. Nachstehend wird der Erfindungsgedanke erläutert.

Bei Zündsystemen unterscheidet man drei voneinander ge trennte Phasen der elektrischen Entladung an der Zündstrecke. Diese Phasen bezeichnet man als Durchschlagsphase, Funken phase und Glühphase. In der Durchschlagsphase, also am Anfang der Entladung liegt an den Elektroden eine hohe Spannung von etwa 10 kV an, was zu einem sehr hohen Strom in der Größenordnung von 1000 A und mehr führt und in äußerst kurzer Zeit, nämlich im Nanosekundenbereich auf tritt. Infolge der außerordentlichen kurzen Stromflußzeit war es bisher nicht möglich, diese Phase genau zu bestimmen, weil Meßinstrumente mit entsprechendem Ansprechvermögen nicht verfügbar waren. Infolge der hohen Frequenz des Stroms in der Durchschlagsphase wird dieser Strom auch als hoch frequenter Zündstrom bezeichnet. Sobald der Luftspalt wäh rend der Durchschlagsphase leitfähig geworden ist, folgt die Funkenphase, die durch eine niedrige Spannung und kleinere Ströme über eine längere Zeit gekennzeichnet ist. Während der Glühphase treten niedrige Ströme und niedrige Spannung auf. In diesem Zusammenhang wird auf einen Aufsatz von Maly und Vogel mit dem Titel "Initiation and Propagation of Flame Fronts in Lean CH₄-Air Mixtures by the Three Modes of the Ignition Spark" hingewiesen, worin die Auffassung vertreten wird, daß in der Durchschlagsphase eine sich expandierende Flammenfront an der Funkenstrecke erzeugt wird und daß die Funken- und Glühphase nicht nur zu dem Brennvorgang beitragen, sondern tatsächlich sogar im Hin blick auf die Erosion der Zündkerze unerwünscht sind.

Das erfindungsgemäße Zündsystem weist einen Impulstrans formator auf, der in einer gegenüber bekannten Zündspulen sehr unterschiedlichen Weise arbeitet. Jede Zündkerze er hält an ihrem Außenende ihren eigenen Zündimpulstransfor mator. Die Gesamtzahl der Zündkerzen wird also nicht an eine einzige Wicklung angeschlossen. Bei bekannten Zündsystemen mit Fly-back-Transformator (Zündspule) wird in der Zünd spule magnetische Energie infolge des Stromflusses durch die Primärwicklung erzeugt. Dies induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung beim Zusammenbruch des Magnetfeldes. Solche Zündspulen werden seit vielen Jahren benutzt, haben jedoch eine schwache elektrische Wirkung. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Impulstransformators besteht darin, daß der induktive Widerstand der Sekundärwicklung stark verringert ist, so daß die Zündung des Funkens in viel kürzerer Zeit, nämlich 50 µs erfolgt und somit ein mehr faches Zünden möglich wird. Außerdem lassen sich mit der verringerten Impedanz der Wicklung auch verruste Zündkerzen zünden. In einem Impulstransformator wird die Funkenent ladungsenergie nicht in einem Magnetfeld gespeichert. Viel mehr dient der Impulstransformator nur als schnell an sprechender Aufspanntransformator, der einen sekundären Aus gang bei einer der Primärwicklung zugeführten Spannungs spitze liefert.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung bedient man sich eines Ferrit-Ringwandlers, der den Durchschlagsstrom in der Zündschaltung erfaßt und damit Auftreten und Zeitdauer der Funkenentladung und der zum Steuern des Impulstransformators dient, um die Dauer der Funken- und Glühphase zu verkürzen.

Das Gesetz von Paschen bestimmt das Verhältnis zwischen der Durchschlagsspannung, dem Druck und der Temperatur in der Brennkammer zum Zeitpunkt der Entladung. Die Gleichung lautet:

V_b = KP/√T

mit V_b = Durchschlagsspannung
K = Konstante
P = Zylinderdruck
T = Zylindertemperatur.

Wie bereits erwähnt, ist die Selbstzündung durch abnormale Druck- und Temperaturänderungen nach OT, normalerweise zwischen 5° bis 20° nach OT gekennzeichnet. Um Selbstzündung zu erfassen, wird erfindungsgemäß eine bestimmte Spannung (eine sogenannte gleitende Spannung) an die Zündkerze wäh rend der Zeit angelegt, in der das Auftreten von Druck- und Temperaturschwankungen zur Selbstzündung wahrscheinlich ist. Da die Temperatur- und Druckbedingungen, die bei Selbstzün dung zyklisch auftreten, zu einer Durchschlagsspannung gemäß Paschen gehören, die momentan kleiner ist, als die Durch schlagsspannung für die normale Verbrennung, kann die Funken entladung in dieser Periode so eingestellt werden, daß sie unter Bedingungen der Selbstzündung auftritt, aber nicht während normaler Zündbedingungen, vorausgesetzt, daß die gleitende Spannung richtig ausgewählt ist.

Eine erfindungsgemäße Sensorschaltung mit dem vorerwähnten Ringwandler erfaßt somit den Durchschlagsstrom und damit den Beginn der Entladung. Dieses Signal wird dann dazu benutzt, um schrittweise den Zündzeitpunkt zu verlang samen, entweder für alle oder einzelne Zylinder, bis die Selbstzündung aufhört. In anderer Weise kann man die Zünd zeitpunktvoreilung inkrementell vergrößern, bis wiederum Selbstzündung auftritt, worauf wieder eine Korrektur er folgt. Dies führt zu einer "Dither"-Erscheinung im Bereich der Selbstzündungsschwelle. Aktiviert man deshalb die Zünd kerze in einem bestimmten Zeitfenster nach OT, so dient die Zündkerze zum Erfassen der Selbstzündung mit einer viel größeren Empfindlichkeit als mit bekannten piezoelektrischen Klopfsensoren. Diese Aktivierung der Zündkerze nach dem OT ist nicht dazu gedacht, zum Verbrennungsvorgang beizutragen, sondern wird lediglich zum Erfassen einer Selbstzündung vorgesehen. Der Impulstransformator gemäß der Erfindung ermöglicht die Anpassung der gleitenden Spannung auf einen gewünschten Pegel, wie dies bei bekannten Zündsystemen mit Fly-back-Transformatoren nicht ohne weiteres möglich ist.

Infolge unterschiedlicher Zylinder bei einer Brennkraft maschine kann es manchmal wünschenswert sein, jeden Zylinder zu kalibrieren, da die Druck und Temperatureigenschaften der einzelnen Zylinder variieren können, so daß Selbst zündungsbedingungen irrtümlich erfaßt werden, wenn eine bestimmte gleitende Spannung als Sensor für die Selbst zündung benutzt wird. Eine Kalibriertabelle läßt sich er zeugen, wenn in einem Bereich nach dem OT des Kolbens unter schiedliche Spannungen an die Zündkerze angelegt werden, bevor jedoch die zu Selbstzündungen führenden Druck- und Temperaturänderungen sich manifestieren (beispielsweise in der Größenordnung 5° nach OT). Die in der Kalibrier periode auftretende Durchschlagsspannung dient dann zum Einstellen der gleitenden Spannung für diesen Zylinder. Erfindungsgemäß wird die Zündung für einen einzigen Kolben arbeitshub in drei Perioden unterteilt, nämlich in eine erste Entladung zum Zünden des Funkens, einer zweiten Ent ladung mit Kalibrierung und einer dritten Periode zum Er fassen der Selbstzündung.

Bei der Zündkerzenentladung bildet sich ein kleiner Ball oder Kern ionisierter Gase. Da das Fluid in der Brenn kammer turbulent ist, bewegt sich der kleine Kern von seinem Entstehungspunkt in der Zündstrecke weg. Ist das Luft/Brenn stoffgemisch reich genug, so führt der Kern zu einer exothermischen Reaktion, der Kern wächst rasch und wird zu einer sphärischen Flammenfront, die vom Ursprungspunkt weg wandert. Wenn andererseits das Luft/Brennstoffgemisch außerordentlich mager ist, so schrumpft der Hochtemperatur kern ionisierter Gase infolge des umgebenden Fluids, ver ringert seine Größe und löst sich auf, wenn er von der Zündstrecke weg wandert. Dabei kann aus dem Gemisch in der Brennkammer keine wesentliche Energie freigesetzt werden.

Das Luft/Brennstoff-Verhältnis an der Grenze zwischen einer endothermischen und exothermischen Reaktion bezeichnet man als Grenzwert für ein mageres Gemisch. Wenn nun die Zünd kerze in einer sehr kurzen Zeitdauer, nämlich im Mikro sekundenbereich mehrfach gezündet wird, so läßt sich der Grenzwert für das Magergemisch verbessern, d. h. auch mage rere Gemische können gezündet werden. Durch rasch folgende Zündimpulse werden mehrere aufeinanderfolgende ionisierte Gaskerne erzeugt, die von der Zündstrecke weggeblasen wer den. Da die Kerne sehr nahe aufeinanderfolgen, ist ihr Zusammendrücken in der Brennkammer minimal, so daß die Kerne in der Brennkammer länger anwesend sind, und damit auch magerere Gemische abbrennen können. Mit dem erfindungs gemäßen Impulstransformator lassen sich solche raschen Zündfolgen erzeugen, mit bekannten Fly-back-Transformatoren ist das wegen des hohen Widerstandes der Sekundärwicklung nicht möglich.

Erfindungsgemäß wird somit ein rasches mehrfaches Zünden erzeugt, indem der Durchschlagsstrom, der für die Entladung verantwortlich ist, erfaßt wird, mit diesem Signal wird der Entladevorgang sofort beendet und ein nächster Zündvorgang begonnen) so daß Mehrfach-Entladungen in sehr kurzer Zeit möglich sind.

Ferner ist erfindungsgemäß die Größe und das Gewicht des Impulstransformators minimiert, um die Bauweise zu ver bessern. Dies ist außerordentlich vorteilhaft, weil das Ende der Zündkerze diesen Impulstransformator trägt, dessen Gewicht die Zündkerze quer zur Längsrichtung stark belastet, insbesondere wenn der Motor läuft und das Fahrzeug vibriert. Weiter ist vorteilhaft, daß die Größe der Anbauteile am Motor verringert wird. Größe und Gewicht des Impulstrans formators sind wesentlich von thermischen Bedingungen be einflußt. Erfindungsgemäß wird der Durchschlagsstrom erfaßt und zum sofortigen Beenden des Primärstroms in der Zünd spule benutzt und damit die Einschaltzeit verringert. Da die Durchschlagsphase der Zündperiode für den Zündvorgang des Gemisches ausschlaggebend ist, können die Zünd- und Glühphasen ohne nachteilige Wirkungen abgekürzt werden. Es wird für möglich gehalten, daß Einschaltzeiten in der Größenordnung von 1% mit einem in dieser Weise arbeitenden Zündsystem möglich sind. Derart niedrige Einschaltzeiten führen zu Impulstransformatoren von minimaler Größe und Gewicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Spannungsverlauf über der Zeit an der Zünd strecke,

Fig. 2 den Stromverlauf über der Zeit, nämlich Durchschlags strom und Hochfrequenzstrom in der Zündstrecke,

Fig. 3 den Druckverlauf in der Brennkammer abhängig von der Kurbelwellenposition bei normaler Verbrennung sowie durch Selbstzündung hervorgerufene Druck änderungen, wobei ferner das Verhältnis zwischen Kurbelwellenposition und Zündspannung in den Peri oden der Zündung, des Kalibrierens und der gleiten den Spannung dargestellt ist,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Zündeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung der Impulstransformatoren und zugehörige Verstärkerstufen,

Fig. 6 einen Schnitt durch einen auf eine Zündkerze aufgesetzten Impulstransformator,

Fig. 7 den zeitlichen Zusammenhang von Steuersignalen, Sekundärspannung und Hochfrequenzstrom für mehr fache Zündentladungen,

Fig. 8 den zeitlichen Verlauf von Steuersignalen und Spannung beim Kalibrieren und während der gleitenden Betriebsweise,

Fig. 9 bis 13 Flußdiagramme in Blockdarstellung, für die von dem Programm ausgeführten Anweisungen zum Steuern des Mikroprozessors der Zündeinrichtung, wobei
Fig. 9 eine Abtasterroutine für den Betriebsbeginn darstellt,
Fig. 10 eine Steuerroutine für den Impuls starter und Zeitverzögerung,
Fig. 11 eine Routine zur Impulssteuerung,
Fig. 12 eine Routine für die Impulsbreite und
Fig. 13 eine Routine für die Zündung und die gleitende Steuerung.

Die Darstellungen in den Fig. 1 bis 3 dienen zur Erläute rung der Zündvorgänge und als Grundlage für das in den Fig. 4 bis 13 dargestellte Zündsystem gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Spannungsverlauf abhängig von der Zeit an einer Zündkerze einer Brennkraftmaschine dargestellt, wobei die Spannung bis zum Auftreten der Entladung ansteigt, worauf sie stark abfällt und so gemäß dem Verlauf 10 in die Zünd- und Glühphase übergeht. Verlauf 12 zeigt gestrichelt die Elek trodenspannung die sich ohne Entladungsvorgang einstellen würde.

Fig. 2 zeigt den Stromverlauf 14 mit einem sehr hohen Durchschlagsstrom bzw. hochfrequenten Strom, der am Anfang des Zündfunkens auftritt und sehr kurz im Nanosekundenbereich dauert. Wie erwähnt soll erfindungsgemäß der Durchschlags strom erfaßt werden, um die Zündzeit zu steuern und den Ver brennungsvorgang zu erfassen.

Fig. 3 zeigt den Verlauf 16 des Zylinderdrucks abhängig von der Kurbelwellendrehlage in einem normalen Verbrennungsprozeß. Der Zylinderdruck steigt bis zu einem Maximum an, das unmittel bar nach dem Punkt liegt, in dem der Kolben in die obere Tot punktlage beim Arbeitshub gelangt, worauf der Druck entspre chend der Vergrößerung des Zylindervolumens sinkt. Die ge strichelte Kurve 18 zeigt rasche Änderungen des Zylinderdrucks während einer Selbstzündung an. Diese erfolgt typisch im Be reich zwischen 5° und 20° nach OT. Diese Änderungen ergeben sich aus einer Explosion in der Brennkammer, die in der Kam mer Reflektionen verursacht. Der Kurvenverlauf 18 zeigt die momentanen Druckwerte unter denen bei normaler Verbren nung während einer Selbstzündung, welche erfindungsgemäß als momentane Verringerung der Durchschlagspannung erfaßt wird.

Fig. 3 zeigt ferner die drei separaten Perioden für die Zündung gemäß der Erfindung. Vor dem OT sind die Impulse 20 wirksam und initiieren den Verbrennungsvorgang der Brennkammer. Die Impulse 22 sind am OT oder gleich nach dem OT wirksam, um das Selbstzündungserfassungssystem in der unten erläuterten Weise zu kalibrieren. Die Impulse 22 sind rampenförmig oder sägezahnförmig und steigen zeitabhängig an, bis die Entladung einsetzt und die Impulse abgeschnitten werden. Somit entspricht die gesamte Impulsbreite der Impulse 22 dem Druck im Zylinder gemäß dem Gesetz von Paschen. Die Durchschlagsspannung der Impuls 22 dient zum Kalibrieren des Systems, um Selbstzündung genau zu erfassen, wobei unterschiedliche Zylindereigenschaf ten berücksichtigt werden. Das Kalibrieren erfolgt bevor sich die Wirkungen der Selbstzündung entsprechend der Duchschlags spannung manifestieren.

Die Impulse 24 beaufschlagen die Zündelektroden mit einer gleitenden Spannung, die einstellbar ist, um eine Entladung durchzuführen, wenn der Druck unter den der normalen Verbren nung sinkt und die Temperatur ansteigt, wodurch sich eine Selbstzündung anzeigt.

Die Zündeinrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 4 dar gestellt und trägt das Bezugszeichen 30. Die Zündeinrichtung 30 weist zur Zündsteuerung einen Mikroprozessor 32 auf, dem Signale von Zeitgebern 34 der Brennkraftmaschine, einem Zeit steuergerät 36 der Maschine und Sensoren 38 für den Sauerstoff zugeführt werden. Die Spannungsversorgung 40 für die Zündein richtung ist an eine Fahrzeugbatterie 42 angeschlossen. Der Mikroprozessor 32 liefert Ausgangssignale an die Impulstrans formatoren 44, die auf die Zündkerzen unter Zwischenschaltung von Verstärkerstufen 46 aufgesetzt sind.

Die Zeitgeber 34 liefern Impulssignale aus einem magnetischen oder optischen Sensor, der die Drehlage der Kurbelwelle oder der Nockenwelle erfaßt. Diese Signale bestimmen den Zündzeit punkt und dienen zur Drehzahlmessung usw.

Die Zeitsteuereinrichtung 36 ist eine Einrichtung mit einem Mikroprozessor, der vom Zeitgeber 34 ein Signal erhält und Signale mehrerer Parameter verarbeitet, die den Zündzeitpunkt bestimmen, wie Kühlmitteltemperatur, Drosselklappenposition, Lufttemperatur, Ansaugdruck und Erfassung der Belastung usw., um die Zündvoreilung zu bestimmen. Das Steuergerät 36 erhält auch Signale vom Mikroprozessor 32 zum Erfassen einer Selbst zündung. Wie vorstehend erläutert, sucht das Zeitsteuergerät 36 die Maschine an der Schwelle einer Selbstzündung durch inkrementelle Zündvoreilung zu halten, bis Selbstzündung auf tritt, worauf der Vorgang verzögert und dann die Zündung inkre mentell wieder zurückgestellt wird, so daß die Einrichtung am Schwellwert der Selbstzündung bei den existierenden Betriebs parametern gehalten wird bzw. um die Schwelle schwingt.

Der Sauerstoffsensor 38 erfaßt den Sauerstoff im Abgas der Maschine, um die Zusammensetzung des Luft-Brennstoffgemisches zu bestimmen. Der Sauerstoffsensor ist üblicherweise eine in der Abgasleitung angeordnete Zirkoniumdiode. Das Signal vom Sensor 38 dient zum Steuern der Brennstoffeinspritzung.

Die vorerwähnten Eingänge und Ausgänge sind an dem Mikroprozes sor 32 angeschlossen, der die Zündkerzen über die Verstärker stufen 46 und Impulstransformatoren 44 aktiviert. In Fig. 5 sind die Impulstransformatoren 44 und Verstärkerstufen 46 ein schließlich zusätzlicher Schaltungskomponenten und Verdrahtung näher dargestellt. Fig. 5 zeigt vier Impulstransformatoren 44 und Verstärker 46, die für jeden Zylinder gleich aufgebaut sind. Eine dieser Kombinationen 48 ist näher dargestellt. Die anderen Schaltungen sind entsprechend aufgebaut. Die Verstärker 46 sind vorsorglich von den Transformatoren 44 getrennt, da sie eine Konstantgleichspannung von 200 V aus der Spannungsversor gung 40 erhalten. Diese Gleichspannung liegt auf der positiven Leitung 50 gegenüber Masse 52 an. Ein Zündsignal des Mikropro zessors 32 tritt auf der Leitung 54 und den den Zylinder zuge hörigen Leitungen 56, 58, 60 und 62 auf, wobei die Leitung 62 zur Kombination 48 führt. Leitung 59 ist die gemeinsame Nieder spannungsseite der Spannungsversorgung 40.

Die Zündsignale werden an einen VMOS-Schalttransistor 64 über einen Schnittstellentransformator 66 übertragen, der eine Faraday-Abschirmung zur Masse aufweist. Die Dioden 68 und 70 sind zum Schutz der Schaltung vorgesehen und die Diode 72 dient als Klemmdiode. Tritt ein Zündsignal auf der Leitung 56 auf, so gelangt ein Hochspannungsimpuls über die Leitung 74 zum Im pulstransformator 44 und legt an der Primärwicklung 76 an, die über die Leitung 78 mit Masse verbunden ist. Der Stromdurch gang durch die Primärwicklung 76 induziert einen Hochspannungs impuls in der Sekundärwicklung 80 mit wesentlich erhöhter Span nung. Die in der Wicklung 80 induzierte Spannung legt an der Funkenstrecke 82 an.

Erfindungsgemäß wird der Durchschlagsstrom bzw. der hochfre quente Strom erfaßt. Da die Frequenz außerordentlich hoch ist, macht der hohe Widerstand der Masseleitung durch den Motorblock 84 die Feststellung schwierig. Es ist daher eine andere Masse rückleitung über einen Zündkerzenschirm 86 vorgesehen, der elektrisch mit der Basis der Zündkerze verbunden und an die Hochfrequenzrückleitung 88 angeschlossen ist. Das Signal auf der Leitung 88 gelangt durch eine Ferritperle 90 zum Masse leiter 52. Tritt das Hochfrequenz-Stromsignal in der Ferrit perle 90 auf, so wird in der Schleife 92 eine Spannung indu ziert. Die Ausgangsspannung der Schleife 92 infolge des Durch schlagstroms beträgt etwa 50 V als Impuls von einer Nanosekunde. In einem Vollweggleichrichter 94 wird das induzierte Signal gleichgerichtet und dann über die Leitung 96 und 98 zum Mikro prozessor 32 über den Anschluß 54 geführt.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch den auf eine Zündkerze 102 aufgesetzten Transformator 44. Dieser hat die bereits erwähnte Primär- und Sekundärwicklung 76, 80 sowie Anschlüsse 104 an den Stecker 106 in Fig. 5. Ein Anschlußstift 108 liegt am Anschluß 110 der Zündkerze und am Anschlußstift 105 des Trans formators an. Das untere Ende der Zunge 108 umschließt nach Art eines Greifers 107 den Anschluß 110 der Zündkerze. Eine Gummimanschette 112 umschließt den keramischen Sockel der Zündkerze 102 und stützt den Transformator 44 ab. Ein Gehäuse 109 aus Kunststoff trägt den Impulstransformator 44, der von einem Schirm 86 umschlossen ist, der mit Fingern 114 an der Zündkerze aufliegt.

In den Fig. 7 und 8 sind die am Ausgang des Mikroprozessors 32 während des Zündvorganges eines der Zylinder auftretenden Steuersignale dargestellt. Fig. 7 zeigt eine Impulsserie, die erzeugt wird, um die Zün dung des Gemisches in der Brennkammer vor dem OT einzuleiten. In Fig. 7 sind mehrere Kurvenformen aufgetragen, um die Zeit abhängigkeit darzustellen, in der Rechteckwellenimpulse 116 vom Mikroprozessor 32 auf eine der Leitungen 56 bis 62 ausgegeben werden. Diese Steuersignale verursachen den zeit lichen Anstieg gemäß der Sägezahnkurve 118 für die Primär- und Sekundärspannungen des Impulstransformators 44 und stellen so mit die Spannung an der Zündstrecke dar. Die durch den Sägezahn verlauf 118 dargestellten Sekundärspannungen wachsen bis zum Entladungszeitpunkt an und fallen dann ab, entsprechend der auch in Fig. 1 dargestellten Zündfunken- und Glühphase während des Entladevorgangs. Der Mikroprozessor 32 bestimmt die Recht eckwellenform der Impulse 116 und bestimmt ferner die Impuls breite 120 sowie die Impulsperiode 122.

Für eine praktische Ausführungsform des Impulstransformators 44 beträgt die Einschaltzeit für den primären Strom weniger als 6 µs. Ist der Durchschlag erreicht, so wird dies von der Strom detektorschleife 92 und die Ferritperle 90 festgestellt, um dann den Primärstrom durch Abschalten des Transistors 64 zu beenden. Der Primärstrom fließt dann durch die Klemmdiode 72 und wird noch für eine Dauer von bis zu 60 µs aufrechterhalten. Diese Schaltung mit der Schleife 92 erlaubt es, das Intervall zwischen den Zündimpulsen so kurz wie möglich, annähernd 40 bis 60 µs zu halten. Diese hohe Ansprechempfindlichkeit er möglicht eine mehrfache Zündung, beispielsweise von 7 Impulsen, um den Verbrennungsvorgang einzuleiten. Damit ist es möglich, auch magerere Brennstoffluftgemische zu zünden. So ist fest gestellt worden, daß eine Impulsrepetitionsrate von 100 µs oder weniger eine erhebliche Verbesserung für die Zündung magerer Gemische bedeutet.

Durch Überwachen der Impulsbreite der Steuersignale 116 läßt sich die Durchschlagspannung messen. Verschmutzte Zündkerzen oder Frühzündungen führen zu einer sehr niedrigen Durchschlag spannung, dagegen läßt eine sehr hohe bzw. nicht erreichbare Durchschlagspannung auf einen offenen Schaltkreis schließen. Wenn man also die Durchschlagspannung der Impulse 20 mißt, so lassen sich solche abnormale Bedingungen feststellen, die infolge mechanischer Störungen oder einer Fehlfunktion der beschriebenen Schaltung auftreten.

In der nächsten Zündphase wird dem Impulstransformator 44 ein Signal zugeführt, wenn die Kurbelwelle eine Lage etwa 5° nach OT eingenommen hat. Zu diesem Zeitpunkt tritt für gewöhnlich eine Selbstzündung nicht auf und dieses Signal dient zum Ab fragen oder Abtasten des im Zylinder herrschenden Drucks, be vor sich eine Selbstzündung einstellen könnte. Fig. 8 ent spricht Fig. 7 und zeigt ebenfalls die Signale des Mikropro zessors 32 und die Spannung an der Zündstrecke. Ein Rechteck impuls 124 erzeugt einen Impuls 20 als Abfragesignal. Das Steuersignal 124 tritt auf, bis der hochfrequente Strom mittels der Ferritperle 90 festgestellt wird, und wird dann ausgeschal tet. Infolge der Rampeneigenschaft der Spannung 22 ist die Dauer des Rechteckimpulses 124 eine Funktion der Durchschlag spannung. Mit anderen Worten hängt die Phasendifferenz zwischen der Vorderkante des Impulses 124 und dem Auftreten des Durch schlags mit der Durchschlagsspannung und den Zylinderbeding ungen ab. Sind die Zylinderdrücke höher als der Durchschnitt bzw. die Temperaturen niedriger, so steigt der Impuls 22 auf einen höheren Spannungspegel an, wie dies gestrichelt bei 126 und 128 dargestellt ist, bevor die Entladung erfolgt. Andererseits sind die Durchschnittsdrücke niedriger oder die Temperaturen höher, so wird dies durch Abkürzen der Impuls breite der Impulse 22 und 124 erfaßt.

In Fig. 8 ist auch die letzte Phase der Zündung, also die sogenannte gleitende Phase dargestellt. Eine Reihe von Recht ecksteuersignalen 130 wird vom Mikroprozessor 32 abgegeben und erzeugt dementsprechend eine Sägezahnwelle. Wie erwähnt, dient diese gleitende Spannung zum Erfassen einer Selbstzün dung im Zylinder. Stellen sich normale Drücke ohne Selbst zündung ein, so ist die an die Zündkerze angelegte maximale gleitende Spannung nicht groß genug, um eine Entladung zu be wirken. Erfolgt jedoch Selbstzündung, so führen die raschen Änderungen von Druck und Temperatur im Zylinder zu einem momen tanen Abfall der Durchschlagsspannung und folglich zu einer Entladung, die in der Ferritperle 90 erfaßt wird. Diese Fest stellung dient dann dazu, den Zündzeitpunkt zu verzögern.

Wie erwähnt, dient der Abfrageimpuls 22 zum Kalibrieren der richtigen gleitenden Spannung der Impulse 24. Treten daher im Zylinder höhere als durchschnittliche Drücke auf, so wird auch das Maximum der gleitenden Spannung vergrößert, um Druckände rungen infolge Selbstzündung festzustellen. Andererseits wird die gleitende Spannung 24 herabgesetzt, wenn der Druck geringer ist als der Durchschnittsdruck, um eine falsche Anzeige von Selbstzündung zu vermeiden, die beim normalen Zündverhalten auftreten würde. Für das Kalibrieren ist zwischen der Impuls länge der Kurven 124 und 130 ein Verhältnis derart vorgesehen, daß der Pegel der gleitenden Spannung 24 um so höher ist, je höher die Durchschlagsspannung am Abfrageimpuls ist. Fig. 8 zeit, daß ein verlängertes Steuersignal 130, wie es als 132 gestrichelt dargestellt ist, zu einer höheren gleitenden Spannung führt, die gestrichelt bei 134 gezeigt ist und die die Folge ist, wenn die Abfrageimpulsbreite größer wird, wie dies in Kurve 126 dargestellt ist. Während eines normalen Verbrennungsablauf 5 ohne Entladung während der gleitenden Phase verschwindet allmählich die Spannung an der Funken strecke, wie durch die Sägezahnform der Impulse 24 darge stellt ist.

Fig. 9 bis 15 zeigen in schematischer Form die Programm routinen für den Mikroprozessor 32. Fig. 9 zeigt die Abtast routine 138 des Programms. Über eine Tastatur lassen sich Variable in der Routine einstellen. Block 140 bestimmt, ob die Zylinder synchronisiert sind, so daß die Zündfolge ent sprechend dem Zeitgeber 34 des Motors richtig ist. Der Block 140 zeigt auch an, ob die Maschine läuft. Die Blöcke 142 und 144 bestimmen, ob die Maschine abgestorben ist und bestimmen die Drehzahl der Maschine. Im Block 144 erscheint der Wert von 1000 Umdrehungen/Minute als Beispiel für eine niedrige Dreh zahl, bei der die Abfrage- und gleitenden Signalen beendet wer den können, da Selbstzündung normalerweise nicht auftritt. Der Rechenblock 146 für die gleitende Spannung bestimmt deren zeitliches Auftreten entsprechend der Gradzahl nach OT und Block 148 bestimmt die gleitende Spannung nach 35° hinter OT.

Fig. 10 zeigt die Impulsstart- und Verzögerungssteuerroutine 150 des Impulszeitgebers im Mikroprozessor 32, der die Impuls breite 120 setzt und die Verzögerungsstufe startet, die die Impulsperiode 122 für die Steuerimpulse des Mikroprozessors 32 zum Impulstransformator 44 während der Zündung, Abfrage und gleitenden Phase einstellt.

Fig. 11 illustriert die Routine 154 für die Impulssteuerung entsprechend der Breite 120 und Periode 122 der Impulse in der gleitenden Phase. Nach Empfang eines Eingangssignals von den Zeltgebern 34 werden die Impulsbreite und Verzögerungszeitgeber gestartet, wie durch die Blöcke 156 und 158 angegeben. Der Block 160 errechnet 35° nach OT und gibt dies in den Block 148 der Fig. 9.

Fig. 12 zeigt die Impulsbreitenroutine 162, wobei der Impuls zeitgeber gemäß Programm gestartet und gemäß Programm oder dem hochfrequenten Stromsignal angehalten wird. In dieser Routine wird die Impulsbreite des Abfrageimpulses festgestellt und dient zur Einstellung der gleitenden Impulsbreite im Block 164.

Fig. 13 zeigt die Steuerroutine für die Zündung und die gleitende Phase. Diese Routine weist zwei Blöcke 174 und 176 für die Zündung und die gleitende Phase auf. Für jeden dieser Blöcke werden die Zeitpunkte für die Impulse und Verzögerungen so gestartet, daß sich die richtige Impulsbreite und Periode ergibt.

Claims

1. Zündeinrichtung zur Funkenzündung bei Brennkraftmaschinen, die auf weist
mindestens einen Impulstransformator (44) mit einer Primärwicklung (76) und einer an eine Zündkerze (102) angeschlossenen Sekundärwicklung (80), und einen an die Primärwicklung (76) des Impulstransformators (44) angeschlossenen Verstärker (46) zum Induzieren eines Hochspannungssignals für den Impulstransformator (44),
eine Steuereinrichtung (32) zum Anschluß an den Verstärker (46) zum Er zeugen einer Spannung an der Sekundärwicklung (80) mittels des Hochspannungssignals und
einen Entladungsdetektor (92, 90) zum Erfassen des Auftretens der elektri schen Entladung an der Zündkerze (102) auf die an der Sekundärwicklung (80) induzierte Spannung hin und zum Erzeugen eines Entladesignals für die Steuereinrichtung (32), mit dem die Steuereinrichtung (32) gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
für jede Zündkerze (102) ein eigener Impulstransformator (44) und ein eige ner Verstärker (46) vorgesehen ist,
Druck- und Temperaturänderungen in der Brennkammer nach Überschreiten des OT abweichend von einer normalen Verbrennung mittels des Entladesignals erfaßt werden,
Mittel (34) zum Erfassen der Kolbenlage und zum Erzeugen eines Zeitsignals vorgesehen sind, und
die Steuereinrichtung (32) an der Sekundärwicklung (80) eine gleitende Spannung (24, 130) mit einem vorbestimmten maximalen Pegel für die Funken strecke während einer Arbeitsperiode des Zylinders erzeugt, nachdem der Kolben eine Lage nach OT erreicht hat, wobei der Pegel der gleitenden Spannung (24, 130) so eingestellt ist, daß eine Entladung in der Funkenstrecke auftritt, wenn in der Brennkammer eine Selbstzündung erfolgt, jedoch keine Entladung auftritt, wenn die Bedingungen im Zylinder einem normalen Verbrennungsvorgang entsprechen, wodurch der Entladungsdetektor (92, 90) eine Anzeige bei Auftreten einer Selbstzündung liefert.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zy linderperiode im Bereich zwischen 5° und 35° nach OT beträgt.

3. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die gleitende Spannung (24, 130) aus einer Impulsreihe besteht, die am vorbestimmten maximalen Pegel ein Spannungsmaximum haben.

4. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Entladungsdetektor (92, 90) einen an die Zündkerze (102) angeschlos senen Schirm (86), einen den Schirm (86) mit Masse verbindenden Leiter (92) und einen Stromdetektor (90) zum Messen des Stroms in dem Leiter (92) aufweist.

5. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinrichtung (32) einen Abfrageimpuls (22, 132) an die Funken strecke der Zündkerze (102) während eines Abschnitts des Arbeitshubes anlegt, in dem Selbstzündung nicht auftritt und die gleitende Spannung (24, 130) einen vor bestimmten maximalen Pegel erreicht, wobei die Spannung des Abfrageimpulses (22, 132) mit der Zeit ansteigt, bis eine Entladung auftritt und wobei der Pegel der gleitenden Spannung (24, 130) gemäß der Impulsbreite des Abfrageimpulses (22, 132) eingestellt wird.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab frageimpuls (22, 132) im OT des Kolbens angelegt wird.

7. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinrichtung (32) ferner eine Zündzeitpunktverzögerung beim Er fassen einer Selbstzündung aufweist und anschließend eine Zündvoreilung hervor ruft, so daß die Zündung im Bereich der Schwelle einer Selbstzündung betrieben wird.

8. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verbesserung der Zündung von mageren Luftbrennstoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuereinrichtung (32) mehrere Funkenentladungen in der Funkenstrecke der Zündkerze vor dem OT des Kolbens erzeugt werden, daß das Einsetzen der Impulse zeitlich kürzer als in 100 µs erfolgt und daß durch die Mehrfachzündung ein mage reres Gemisch verbrennbar ist.

9. Zündeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entla dungsvorgänge in etwa 70 µs aufeinanderfolgen.

10. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einschaltzeit des Impulstransformators (44) verringert wird, indem das Steuersignal für den Verstärker (46) beendet wird, sobald die Entladung von dem Entladungsdetektor (90, 92) erfaßt wird.

11. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß abnormale Bedingungen in der Brennkammer erfaßt werden, die eine Durchschlagsspannung zur Folge haben, mit der eine Entladung in der Funken strecke außerhalb des Bereiches normaler Durchschlagsspannungen erfolgt.

12. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für die Zündung von Brennkraftmaschinen mit Erfassung einer Selbstzündung in der Brennkammer, die durch Änderung des Druckes und der Temperatur in der Brennkammer nach OT gekennzeichnet sind, welche von einem normalen Verbrennungsvorgang abwei chen, gekennzeichnet durch:
Zeitgeber (34) zum Erfassen der Kolbenposition und zum Erzeugen eines Zeitsignals,
eine Zündkerze (102) mit Elektroden für eine Funkenstrecke in der Brenn kammer,
eine elektrische Spannungsversorgung (40, 42),
eine Steuereinrichtung (32), der das Zeitsignal zugeführt wird und welche eine gleitende Spannung (24, 130) von vorbestimmtem maximalem Pegel an die Funkenstrecke während einer Arbeitsperiode des Zylinders führt, in der der Kolben nach OT ist, wobei die gleitende Spannung (24, 130) bei einem Pegel angelegt wird, bei dem eine Entladung in der Funkenstrecke erfolgt, wenn in der Brennkammer eine Selbstzündung auftritt, wobei eine Entladung nicht erfolgt, wenn die Bedin gungen in der Brennkammer normal sind und
einen Entladedetektor (90, 92) zum Erfassen der elektrischen Entladung in der Funkenstrecke infolge einer gleitenden Spannung (24, 130), um das Auftreten einer Selbstzündung zu erfassen.

13. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß Mittel zum Erfassen einer hochfrequenten Stromspitze zu Beginn der Entladung in der Funkenstrecke vorgesehen sind.

14. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der Impulstransformator (44) unmittelbar auf die Zündkerze (102) aufgesetzt ist.

15. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) ein Abfragesteuersignal (22, 132) während des Arbeitshubes im Zylinder erzeugt, bei dem eine Selbstzündung nicht auftritt, wobei das Abfragesteuersignal (22, 132) eine Abfrageimpulsspannung in der Fun kenstrecke erzeugt, welche einen zeitlichen Anstieg hat, bis die Abfragespannung die Durchschlagsspannung erreicht, bei der eine Entladung in der Funkenstrecke auftritt, wobei die Durchschlagsspannung von Druck- und Temperaturbedingungen für die Zündkerzenelektroden beeinflußt ist, daß die Phasendifferenz zwischen der führenden Kante des Abfragesteuersignals (22, 132) und dem Durchschlagstrom gemessen wird, wobei die Phasendifferenz eine Aussage über die genannten Bedin gungen darstellt, daß die Steuereinrichtung (32) eine gleitende Spannung (24, 130) von vorbestimmtem maximalem Pegel an die Zündelektroden während eines Ar beitshubes anliegt, bei dem der Kolben nach OT ist, wobei die gleitende Spannung (24, 130) mit einem Pegel angelegt wird, bei dem in der Funkenstrecke eine Entla dung für den Fall auftritt, daß in der Brennkammer eine Selbstzündung entsteht, die jedoch nicht auftritt, wenn ein normaler Verbrennungsvorgang im Zylinder abläuft, und daß die Steuereinrichtung (32) den Pegel der gleitenden Spannung (24, 130) entsprechend der Phasendifferenz einstellt, um die gleitende Spannung (24, 130) entsprechend der Durchschlagsspannung des Abfrageimpulses einzustellen.

16. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) ein Zündsteuersignal (20) erzeugt, bevor der Kolben im OT ist, um eine Verbrennung in der Brennkammer einzuleiten und daß die Durchschlagsspannung während der gleitenden Phase erfaßt wird, um das Auftreten einer Selbstzündung festzustellen, wobei die Steuereinrichtung (32) die Zündfunkenvoreilung zurücknimmt, um die Wahrscheinlichkeit einer Selbstzün dung zu verringern.

17. Zündeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt inkrementell vorverlegt wird, solange eine Selbstzündung nicht auf tritt.

18. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß beim Auftreten eines Entladungssignals vom Entladedetektor (90, 92) das Steuersignal beendet wird, um die Einschaltzeit der Sekundärwicklung (80) des Impulstransformators (44) zu minimieren.

19. Zündeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer etwa 1% beträgt.

20. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die Durchschlagsspannung gemessen wird, indem die Zeit zwischen der führenden Kante des Steuersignals (22, 132) und der Zeitpunkt der elektrischen Entladung in der Funkenstrecke erfaßt wird.

21. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Frühzündung vorliegt, wenn die Durchschlagsspannung unterhalb eines bestimmten Bereiches ist, und daß abnormale Zündungsbedingungen vorlie gen, wenn die gemessene Durchschlagsspannung oberhalb des bestimmten Berei ches ist.