DE2916591A1

DE2916591A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung des klopfens von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2916591A1
Application number: DE19792916591
Authority: DE
Inventors: Toshimitsu Ito; Kazuo Iwase; Hisasi Kawai; Masakatsu Sanada
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1979-10-25
Also published as: JPS54141180A; US4271469A; DE2916591B2; JPS628737B2

Description

O ^ H/" Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING - I\INNE n_ip -Ing. H.Tiedtke

GFJ Dipl.-Chem. G. Bühling

RUPE - PELLMAfiN Dip'.-lng. R. Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe 2916591 Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 " 8000 München 2

Tel.: 0 89-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

24. April 1979 B 9579 /case A3483-02

Toyota

NIPPON SOKEN, INC. Nishio-shi,Japan

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA Toyota-shi, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung • des Klopfens von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Auftretens oder Nichtvorhandenseins eines Klopfens bzw. sogenannten Klingeins bei Brennkraftmaschinen.

Es sind bereits verschiedene Arten von Klopfmeßgeräten entworfen worden, bei denen Vibrations- bzw. Schwingungstöne, eine mechanische Vibrationsbeschleunigung oder Schwankungen bzw. Schwingungen des Innendruckes bei der in der Brennkraftmaschine ablaufenden Verbrennung ermittelt und das Auftreten oder NichtVorhandensein eines Klopfens auf der Basis von diese Erscheinungen bezeichnenden Ausgangssignalen bestimmt werden. Die Arbeitsweise derartiger Klopfmesser ist jedoch in Bezug auf eine genaue, lediglich mit einem geringen Fehler erfolgende Feststellung des Auftretens oder Nichtvorhandenseins eines Klopfens nicht unbedingt zufriedenstellend, da sie stark von Änderungen der Umgebungs- bzw. Umweltbedingungen abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines

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Deutsche Bank (Muncheni KIo 51/61070 Dresdner Bank iMuncheni Kto 3939 844 Postscheck (München) Wo 67G-43-EC4

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Verfahrens und einer Vorrichtung, die eine statistisch genaue Feststellung des Auftretens oder NichtVorhandenseins eines Klopfens bzw. sogenannten Klingeins bei Brennkraftmaschinen ermöglichen.

Darüberhinaus sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Klopfens von Brennkraftmaschinen derart ausgestaltet werden, daß das Auftreten oder NichtVorhandensein eines Klopfens bzw. Klingeins für Jeden Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gesondert feststellbar ist.

Zur lösung dieser Aufgabe werden die von den Verbrennungserscheinungen in der Brennkraftmaschine bewirkten Schwingungen bzw«·Vibrationen ermittelt und von den dabei erhaltenen Ausgangssignalen diejenigen, die in einen vorgegebenen Bereich nahe dem oberen Totpunkt fallen, extrahiert und danach einer Analog-Digital-Umsetzung unterworfen. Die Digitalwerte werden sodann für die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen abgespeichert, wobei der Mittelwert der Speicherwerte gewonnen wird. Daraufhin werden die Verhältniswerte zwischen den Digitalwerten und dem Mittelwert ermittelt. Wenn eine Meßrate mit über einem bestimmten Betrag liegenden Verhältniswerten gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, erfolgt die mit der Abgabe eines entsprechenden Ausgangssignals verbundene Feststellung^ daß ein Klopfen vorliegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteilj daß eine statistisch genaue Ermittlung eines Klopfens ohne Beeinflussung durch Drehzahl und Belastung der Brennkraftmaschine, Änderungen der Umgebungs- bzw» Umweltbedingungen und Störungen erzielbar ist.

Weiterhin werden erfindungsgemäß außerdem Schwankungen, bzw. Schwingungen des Verbrennungsinnendruckes in jedem Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt und von den

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9 Q 1 R R Q

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' Schwingungssignalen des Verbrennungsinnendruckes der jeweiligen Zylinder diejenigen Frequenzausgangssignale zur Feststellung von Klopfvibrationen herausgegriffen, die über einem Wert von mehreren Kilohertz liegen. Hierdurch ist der Vorteil erzielbar, daß das Auftreten oder Nichtvorhandensein eines Klopfens bzw. Klingeins für jeden Zylinder einzeln feststellbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Figur' 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Feststellung des Klopfens bei Brennkraftmaschinen,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Kurbelwellen-Winkslmeßfühlers,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Zylinder-■" Unterscheidungsmeßfühlers,

Figur k einen Signalplan, der Funktion und Y/irkungsweise der Vorrichtung gemäß Figur 1 veranschaulicht,

°° Figur 5 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung

gemäß Figur 1 verwendeten ersten Signalformerschaltung,

Figur 6 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Steuerimpulsgeneratorschaltung,

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Figur 7 ©in Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung,

Figur 8 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten Rechenschaltung zur Häufigkeit sermittlung des Auftretens von Klopferscheinungen,

Figur 9 ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise eines in der Rechenschaltung gemäß Figur 8 verwendeten Mikrorechners veranschaulicht,

Figur 10 ein Schaltbild einer Integratorschaltung, die an Stelle der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 Verwendung finden kann,

Figur 11 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Feststellung des Klopfens bei Brennkraftmaschinen,
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Figur 12 eine schematische Darstellung eines bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 verwendeten Kurbelwellen-Winkelmeßfühlers,

Figur 13 einen aus den Figuren 13A und 13B bestehenden Signalplan, der Funktion und Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Figur 11 veranschaulicht,

Figur 14 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 verwendeten Steuerimpulsgeneratorschaltung,

Figur 15 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 verwendeten Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung,

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Figur 16 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 verwendeten Rechenschaltung zur Häufigkeitsermittlung des Auftretens von Klopferscheinungen,

Figur 17 ein aus den Figuren 17A und 17B bestehendes Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise eines in der Rechenschaltung gemäß Figur 16 verwendeten Mikrorechners veranschaulicht,

Figur 13 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 verwendeten Anzeigeschaltung und

Figur 19 ein Schaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß Figur 11 an Stelle der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung verwendeten Integratorschaltung.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit ihrer Verwendung bei einer als Vierzylinder-Reihenmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine veranschaulicht.

Die Bezugszahl 1 bezeichnet in Figur 1 einen unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes aufgebauten handelsüblichen Vibrationsdetektor, der an dem (nicht dargestellten) Motorblock angebracht ist. Der Vibrationsdetektor 1 erzeugt durch Feststellung der mechanischen Vibrationsbeschleunigung des Motorblocks ein Analogsignal, daß dieser Vibrations- bzw. Schwingungsbeschleunigung proportional ist. Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Kurbelwellen-Winkelmeßfühler, dessen Aufbau in Figur 2 veranschaulicht ist. In Figur 2 bezeichnet die Bezugszahl 2a eine an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebrachte Eisenscheibs, die vier Vorsprünge al, a2, a3 und ak aufweist, wobei der Vorsprung al bei 10 hinter dem oberen Totpunkt des ersten und des vierten Zylinders angeordnet ist. Der Vorsprung a2

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• Q 1 R ζ Q B 9579 *" '

ist bei 30° hinter dem oberen Totpunkt des ersten und des vierten Zylinders angeordnet. Der Vorsprung aj> ist bei 10° nach dem oberen Totpunkt des zweiten und des dritten Zylinders angeordnet, während der Vorsprung a^- wiederum bei 30 nach dem oberen Totpunkt des dritten und des zweiten Zylinders angeordnet ist. Die Bezugszahl 2b bezeichnet einen elektromagnetischen Geber, der einen Meßfühler bekannter Art darstellt und jeweils bei Gegenüberliegen eines Vorsprunges der Eisenscheibe 2a ein Signal abgibt. 10

Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler, dessen Aufbau in Figur 3 dargestellt -ist. Der Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler 3 ist in einem Zündverteiler angeordnet, der mit einer Nockenwelle verbunden ist, die sich bei zwei Umdrehungen der Kurbelwelle jeweils einmal dreht. In Figur 3 bezeichnet die Bezugszahl 3a eine mit einem Vorsprung versehene Eisenscheibe« Die Bezugszahl 3t bezeichnet einen elektromagnetischen Geber, der mit . dem Geber 2b gemäß Figur 2 identisch ist und jeweils bei Gegenüberliegen des an der Eisenscheibe 3a ausgebildeten Vorsprungs ein Signal abgibt. Der Vorsprung ist ungefähr 20° vor dem oberen Totpunkt des ersten Zylinders angeordnet.

Die Bezugszahl if bezeichnet einen Verstärker bekannter Bauart, auf dessen nähere Beschreibung daher verzichtet wird. Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine erste Signalformerschaltung, die das Ausgangssignal des Gebers 2b formt»

Die Schaltungsanordnung der ersten Signalformer- ° schaltung 5 ist in. Figur 5 ins einzelnen dargestellt. In

Figur 5 bezeichnet die Bezugszahl 51 einen Eingangsanschluß, mit dem ein Endanschluß eines Widerstands 52 verbunden ist, dessen anderer Endanschluß gleichzeitig mit einem Widerstand 53j der Anode einer Diode 3k und der Kathode einer Diode 55 ° verbunden ist. Der andere Endanschluß des Widerstands 53

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ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Vergleichers 59 (integrierter Schaltkreis Nr. 3302 der Firma Motorola) verbunden, während die Anode der Diode 55 an Masse liegt. Außerdem ist mit diesem Endanschluß des Widerstands 53 ein Endanschluß eines Widerstands 56 verbunden, dessen anderer Endanschluß mit der Kathode der Diode 54 verbunden ist. Mit der Kathode der Diode 5k ist weiterhin ein Endanschluß eines Widerstands 57 verbunden, dessen anderer Endanschluß mit einem Endanschluß eines Widerstands 58 verbunden ist, dessen anderer Endanschluß wiederum an Masse liegt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 57 und

58 ist mit dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 59 gekoppelt. Da der Ausgang des Vergleichers

59 in Form einer offenen Kollektor-Konfiguration aufgebaut ist, ist ein Widerstand zwischen der. Ausgang und eine Stromversorgungsquelle Vc geschaltet. Die jeweiligen Widerstandswerte sind derart festgelegt, daß die Impedanz von dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers . 59 zur Widerstandsseite gleich der Impedanz von dem invertierenden Eingangsanschluß zur Widerstandsseite ist. Weiterhin ist der nicht invertierende Eingangsanschluß des Vergleichers 59 auf eine Spannung eingestellt, die ungefähr 1/3 des Betrages der Spannung Vc aufweist. V/enn der elektromagnetische Geber 2b mit dem Eingangsanschluß 51 verbunden ist, wird daher eine Spannung von ungefähr 1/3 Vc dem invertierenden Eingangsanschluß zugeführt. Die Diode 55 verhindert, daß dem invertierenden Eingangsanschluß eine unter 0,5 Volt liegende negative Spannung zugeführt wird, während die Diode 5h verhindert, daß dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eine Über dem Wert +(Vc + 0,5 Volt) liegende positive Spannung zugeführt wird. Wenn bei der Drehbewe-

;-■■; - ■■ gung der Eisenscheibe 2a die Vorspule' jeweils an dem elektromagnetischen Geber 2b vorbeilaufen, werden somit die unter (A) in Figur if dargestellten Signale erzeugt, Am Ausgang des Vergleichers 59 wird dann ein geformter

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Impuls abgegeben, wie er unter (C) in Figur 1+ dargestellt ist.

Eine zweite Signalformerschaltung 6 weist den gleichen Schaltungsaufbau wie die erste Signalformerschaltung 5 auf, so daß auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Wenn bei der Drehbewegung der Eisenscheibe 3a deren Vorsprung an dem elektromagnetischen Geber 3b vorüberläuft, wird ein unter (B) in Figur k dargestelltes Signal erzeugt

1Q und am Ausgang der zweiten Signalformerschaltung 6 dementsprechend ein geformter Impuls abgegeben, wie er unter
(D) in Figur k dargestellt ist.

Die Bezugszahl 7 bezeichnet eine Steuerimpulsgeneratorschaltung, die auf der Basis der von dem Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler 3 und dem Kurbelwellen-Winkelmeßfühler 2 abgegebenen Signale ein einer Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 zugeführtes Bückstellsignal und ein
Triggersiqnal zur Auslösung der Analog-Digital-Umsetzung in einer Analog-Digital-ümsetzerschaltung 9 erzeugt. Der innere Aufbau der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 ist in Figur 6 dargestellt. Wie Figur 6 zu entnehmen ist, ist der Eingang eines Inverters 71 mit dem Ausgang der zweiten
Signalformerschaltung 6 verbunden, während der Ausgang des Inverters 71 mit einem Eückstellanschluß eines Binärzählers 73 gekoppelt ist. Der Eingang eines weiteren Inverters ?2 ist mit dem Ausgang der ersten Signalformerschaltung 5 verbunden, während der Ausgang des Inverters 72 mit einem Takteingang des Binärzählers 73 verbunden ist. Der Ausgang Q₁ des Binärzählers 73 ist mit einem Rückstellanschluß eines einen Teiler aufweisenden Zählers 7^ sowie mit dem Eingang eines Inverters 76 verbunden. Ein Takteingang CL des Teiler-Zählers 7k ist mit dem Ausgang einer Taktgeberschaltung 11 verbunden. Bei dem Teiler-Zähler 7k findet der integrierte Schaltkreis CD^O17 der Firma ECA Verwendung. Ein Ausgang 9 des Teiler-Zählers 7k ist mit einem Taktfreigabeanschluß

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~ Λ λ —

CE verbunden. Ein weiterer Ausgang 1 ist über einen Inverter 75 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 9 verbunden» Der Ausgang des Inverters 76 ist mit einem Rückstellanschluß eines Binärzählers 77 und einem Rückstellanschluß eines RS-Flip-Flops 78 verbunden. Dem Binärzähler 77 wird ein Takteingangssignal CL in Form des Ausgangssignals C. der Taktgeberschaltung 11 zugeführt. Der Ausgang Q₁- des Binärzählers 77 ist mit dem Setzanschluß des RS-Flip-Flops 78 verbunden. Ein Eingang eines UND-Gliedes 79 ist mit dem Ausgang Q₁ des Binärzählers 73 verbunden, während sein anderer Eingang mit dem Ausgang Q des RS-Flip-Flops 78 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 79 ist mit einem RUckstellanschluß der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung (Abtast/Speicher-Schaltung) 8 verbunden.

Im Betrieb der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 wird der unter (D) in Figur k dargestellte Impuls von den Inverter 71 invertiert und dem Rückstellanschluß des Binär-■ Zählers 73 zugeführt, während der unter (C) in Figur k dar-

™ gestellte Impuls von dem Inverter 72 invertiert und dem Takteingang CL des Binärzählers 73 zugeführt wird. Am Ausgang Q- des Binärzählers 73»über den ein mit dem Faktor 1/2 frequenzgeteiltes Ausgangssignal der Eingangstaktimpulse abgegeben wird, wird daher ein Signal erzeugt, wie es unter

²^ (E) in Figur k dargestellt ist« Der Teiler-Zähler 74 wird von dem unter (E) in Figur k dargestellten Impuls zurückgestellt und beginnt den Zählvorgang, wenn der Impuls gemäß (E) in Figur k von dem Wert "1" auf den Wert "O" übergeht. Dem Takteingang CL des Teiler-Zählers 7k wird hierbei

ein Taktsignal mit einer Frequenz von 200 Kilohertz zugeführt. Wenn der erste Impuls anliegt, wird somit über den Ausgang 1 des Teiler-Zählers 7k ^ein Impuls abgegeben. Wenn der neunte Impuls anliegt, wird auf Grund der Tatsache, daß das an dem Ausgang 9 anstehende Signal und das an dem Taktfreigabeanschluß CE anliegende Signal jeweils den Wert "1"

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annehmen, die Eingabe der Taktsignale jeweils bis zur nächsten Rückstellung gesperrt. Dies hat zur Folge, daß am Ausgang 1 ein Impuls abgegeben wird, wie er unter (F) in Figur k dargestellt ist. Dieser Ausgangsimpuls wird über den Inverter 75 als Triggerimpuls zur Auslösung des Analog-Digital-Umsetzers 9 abgegeben und ist unter (F) in Figur 4 dargestellt. Sodann wird der Binärzähler 77 durch einen Impuls zurückgestellt, der durch die Inversion des unter (E) in Figur if dargestellten Impulses durch den Inverter 76 erhalten wird. Da ein Taktsignal mit einer Frequenz von 200 Kilohertz anliegt, wird am Ausgang Qr- des Binärzählers 77j an dem eine Frequenzteilung des Eingangstaktimpulses mit dem Faktor 1/32 erfolgt, ein Signal abgegeben, wie es unter (G) in Figur k dargestellt ist. Da das RS-Flip-Flop 78 von einem Rückstellsignal des Binärzählers 77 zurückgestellt und von dem über den Ausgang Q₁-des Binärzählers 77 abgegebenen Ausgangssignal gesetzt wird, nimmt sein Ausgangssignal Q einen Verlauf an, wie er unter (H) in Figur k dargestellt ist. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 79, das die UND-Verknüpfung der Signale (E) und (H) gemäß Figur 4 darstellt, nimmt daher den unter (I) in Figur if dargestellten Verlauf an. Dieser Ausgangsimpuls dient dann als Rückstellsignal für die Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung (Abtast/Speicherschaltung) 8.

In Figur 7 ist der innere Aufbau der Spitzenwert» Zwischenspeicherschaltung 8 veranschaulicht. Wie Figur 7 zu entnehmen ist, ist die Anode einer Diode 81 mit dem Ausgang des Verstärkers if verbunden, während die Kathode der Diode 81 mit einem Endanschluß eines Widerstands 82 gekoppelt ist» Der andere Endanschluß des Widerstands 82 ist mit der positiven Elektrode eines Kondensators 83» dem nicht invertierenden Eingang eines Pufferverstärkers 87 und einem Widerstand 85 verbunden. Die negative Elektrode des Kondensators 83 liegt hierbei an Masse. Der andere Endanschluß des Wider-

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stands 85 ist mit einem Endanschluß eines Analogschalters 86 verbunden. Der andere Endanschluß des Analogschalters 86 liegt an Masse, während seinem Steueranschluß ein Signal (I) von der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 zugeführt wird.

Der Ausgang des Pufferverstärkers 87 ist hierbei auf dessen invertierenden Eingang rückgekoppelt.

Wenn der unter (I) in Figur k dargestellte Impuls im Betrieb der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 dem Steueranschluß des Analogschalters 86 von der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 zugeführt wird, wird der Analogschalter 86 während der Impulsdauer geschlossen gehalten, so daß sich die in dem Kondensator 83 gespeicherte Ladung über den einen niedrigen Widerstandswert aufweisenden Widerstand 85 entlädt und die an dem Kondensator 83 anliegende Spannung auf 0 Volt zurückgestellt wird. Wenn sodann das unter (K) in Figur 4 dargestellte Ausgangssignal des Verstärkers 4 der Anode der Diode 81 zugeführt wird, wird der Kondensator 83 über die Diode 81 und den Widerstand 82 aufgeladen. Bis zum nächsten Rückstellvorgang behält die Spannung am Kondensator 83 einen positiven Spitzenwert bei. Wenn die Spannung des Kondensators 83 über den eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden Pufferverstärker 87 weitergeleitet wird, wird ein Ausgangssignal mit dem unter (L) in Figur 4 dargestellten Verlauf abgegeben. Bei dem Analog-Digital-Umsetzer 9 findet der integrierte Analog-Digital-Umsetzerschaltkreis MN5120 der Firma Micronetwoi'k Company Verwendung. Wenn das unter (F) in Figur 4 dargestellte Ausgangssignal der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 einem Umsetzungsstartanschluß des Analog-Digital-Umsetzers 9 zugeführt wird, beginnt die Umsetzung, bei deren Abschluß der unter (J) in Figur k- dargestellte Impuls am Umsetzungsausgangsanschluß EOC abgegeben wird. Die Umsetzungszeit beträgt ungefähr 10 Mikrosekunden. Da das unter (F) in Figur k dargestellte Signal bei 30° nach dem oberen Totpunkt (TDC) eines jeden Zylinders gebildet

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wird und die Spannung der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 vom Auftreten dieses Signals an Ms zum Ablauf von IO Mikrosekunden der Analog-Digital-Umsetzung unterworfen wird, bezeichnet der in Form eines aus 8 Bits bestehenden Binärkodes von dem Analog-Digital-Umsetzer 9 abgegebene Ausgangswert im wesentlichen den Spitzenwert des Vibrationssignalverlaufs im Bereich von 10° bis 30° nach dem oberen Tptpunkt eines jeden Zylinders. Der Ausgang EOC des Analog-Digital-Umsetzers 9 ist mit dem Unterbrechungsanschluß einer '0 Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 verbunden, während der den 8 Bit-Binärkode führende Ausgang mit dem E/A-Anschluß der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 verbunden ist.

'^ Nachstehend wird nun näher auf den Vibrationsbzw. Schwingungsverlauf des Motorblockes, d.h., auf den unter (K) in Figur /f dargestellten Signalverlauf, eingegangen. Ein Vibrations- bzw. Schwingungssignal t₁ wird von einer in

dem ersten Zylinder erfolgenden Explosivver-

brennung erzeugt, während für den dritten Zylinder ein Vibrationssignal t,-} für den vierten Zylinder ein Vibrationssignal to und für den zweiten Zylinder ein Vibrationssignal t.- jeweils durch eine entsprechende Explosivverbrennung erzeugt werden. Die in Figur k dargestellten Signale t_?, t,-,

t_q und ι.« werden durch das Öffnen der Einlaßventile und Auslaßventile in jedem Zylinder erzeugt. Hierbei repräsentieren das dargestellte Signal t, eine Zündstörung im dritten Zylinder, das dargestellte Signal t„ eine Zündstörung in dem vierten Zylinder und das dargestellte Signal t_1n eine Zünd-

störung in dem zweiten Zylinder. Diese Zündungsstörspitzen treten am Ausgang des Pufferverstärkers l\ als elektrische Signale auf. Das erwünschte und herauszugreifende Signal ist jedoch ein Spitzenspannungssignal, das im Bereich von

10° bis 30° nach dem oberen Totpunkt auftritt* Wenn, wie 35

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bei dieser Ausführungsform, die Spitzenwert-Zv;ischenspeicherschaltung 8 "bei 10 nach dem oberen Totpunkt zurückgestellt wird, die Analog-Digital-Umsetzung in dem Analog-Digital-Umsetzer 9 bei 30° nach dem oberen Totpunkt erfolgt und die von dem Analog-Digital-Umsetzer 9 abgegebenen Daten sodann in der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 festgehalten v/erden, können unerwünschte Signale, wie z.B. Zündstörsignale, durch das Schalten der Ventile erzeugte Signale und dergl., beseitigt bzv/. unterdrückt v/erden. Die Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 und der Analog-Digital-Umsetzer 9 bilden somit eine Abtast/Analog-Dd gital-Umsetzerschaltung.

Nachstehend v/ird die Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 näher beschrieben. Der innere Schaltungeaufbau der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 ist in Figur 8 veranschaulicht. '.Vie Figur 8 zu entnehmen ist, ist ein Eingangsanschluß 101 mit dem Ausgangsanschluß EOC des Analog-Digital-Umsetzers 9 verbunden. Weiterhin sind Eingangsanschlüsse 102, 103, 10if, 105, 106, 107, 108 und 109 mit den jeweiligen Ausgängen für den 8 Bit-Binärkode des Analog-Digital-Umsetzers 9 verbunden, und zwar jeweils in der Reihenfolge der Binärziffern von der kleinsten bis zur größten Wertigkeit. Die Bezugszahl 110 bezeichnet einen Mikrorechner, der aus dem Rechner TLCS-12 der Firma Toshiba besteht. Da Schaltungsaufbau und Wirkungsweise dieses Mikrorechners bekannt sind, wird auf eine nähere Beschreibung verzichtet. Der Mikrorechner arbeitet mit einer internen Taktfrequenz (2 Megahertz) und beginnt mit dem Einschalten der Stromversorgung den Funktionsablauf bei einer bezeichneten Adresse eines Festwertspeichers. Eine von acht Unterbrechungssignalleitungen des Mikrorechners 110 ist mit dem Eingangsanschluß 101 verbunden. Außerdem ist der dargestellte Anschluß 111 mit einer von 16 Adrössen-Wählsignalleitungen einer intern vorgesehenen Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit des Mikrorechners 110 (die nachstehend auch als D.C.U bezeichnet

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' ist) verbunden, um die Adressen-Wählsignalleitungen jeweils mit einer Sammelleitung BUS zu verbinden. Der Anschluß 111 ist mit einem Eingangsanschluß eines NAND-Gliedes 115 verbunden. Weiterhin ist der dargestellte Anschluß 112 mit einer der restlichen 15 Adressen-V/ählsignalleitungen verbunden. Der dargestellte Anschluß 113 dient als Eingabe/Ausgabe-Befehlsleitung der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit D.C.U., wobei bei Anliegen eines Signals des Wertes "1" an dem Anschluß 113 eine Datenübertragung von der Steuereinheit zu einem innerhalb des Mikrorechners 110 befindlichen Prozessor (der nachstehend auch als C.P.U. bzw. Zentraleinheit bezeichnet ist) erfolgt, während bei Anlegen eines Signals des Wertes "0" an den Anschluß 113 eine Datenübertragung von dem Prozessor C.P.F. zu der Steuereinheit erfolgt. Der Anschluß 113 ist mit dem anderen Eingangsanschluß des NAND-Gliedes 115 sowie über einen Inverter 116 mit einem Eingangsanschluß eines UND-Gliedes 117 verbunden. Die Bezugszahl 11k bezeichnet eine aus 12 Leitungen BUS bestehende Sammelleitung für 12 Bits. Die Leitung BUS 11 entspricht hierbei der Binärziffer geringster Wertigkeit, während die Leitung BUS 0 der Binärziffer höchster Wertigkeit entspricht» Die Bezugszahl

118 bezeichnet eine Pufferschaltung, die aus sechs nicht invertierenden Drei-Zustands-Pufferschaltungen besteht und unter Verwendung des Bauelementes TC5012P der Firma Toshiba aufgebaut ist. Die Eingänge i,, ip, i,₉ i, ₉ i,- und i,- der Pufferschaltung 118 sind mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen 102, T03, 104, 105» 106 und 107 der Häufigkeitsermittlungs Rechenschaltung 10 in dieser Reihenfolge verbunden.

Unterbrechungsanschlüsse d₁ und d_ sind gemeinsam mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 115 verbunden«, Die dargestellten Ausgänge O₁, O₂, 0,, 0, , O₁- und Og sind jeweils in dieser Reihenfolge mit der Sammelleitung BUS11, BUS10, BUS9, BUS8, BUS7 bzw. BUS6 verbunden. Bei der Schaltungsanordnung

119 findet das gleiche Bauelement TC5012P wie bei der Pufferschaltung 118 Verwendung. Hierbei sind die dargestellten

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Eingänge I- und Ip jeweils mit dem Eingangsanschluß 108 bzw. 109 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 in. dieser Reihenfolge verbunden. Die dargestellten restlichen Eingänge 1^, I, , Ic und I,- liegen gemeinsam an Masse. Die dargestellten Unterbrechungsanschlüsse D-, und D- sind mit dem Ausgang des NAND-Glie.des 115 verbunden. Weiterhin sind die dargestellten Ausgänge 0,, Op, Ο·,, 0, , O₁- und Og jeweils mit der Sammelleitung BUS5, BUSif, BUS3, BUS2, BUSI bzw. BUSO in dieser Reihenfolge verbunden. Die Bezugszahl 120 bezeichnet ein

'0 Flip-Flop, dessen für 10 Taktsignale vorgesehener Takteingang CL mit dem Ausgang des UND-Gliedes 11? und dessen D-Eingang mit der Sammelleitung BUS11 verbunden sind, während sein Setz- und Rückstellanschluß gemeinsam an Masse liegen. Der Ausgang des Flip-Flops 120 ist mit dem Ausgangsanschluß

'5 121 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 verbunden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Häufigkeitsermitt-■ lungs-Rechenschaltung 10 unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß Figur 9 näher beschrieben. Durch Betätigung eines (nicht dargestellten) Tastenschalters wird die Stromversorgung eingeschaltet und die Schaltungsanordnung in Betrieb genommen. Sämtliche Speicher v/erden in einem Programmschritt 1 gelöscht, so daß der Speicherzustand "0" hergestellt ist. In einem Programmschritt 2 wird ein Leit- oder Kahmenbitfeld gesetzt, so daß das Ausgangssignal EOC (Unterbrechungssignal) des Analog-Digital-Umsetzers 9 eingegeben werden kann. In einem Programmschritt 3 wird der Inhalt h einer Speicherstelle U₁ in einem Speicherbereich U gelöscht.

Sobald die Brennkraftmaschine gestartet wird und ihre Drehbewegung aufnimmt, beginnt der Analog-Digital-Umsetzer 9 auf Grund des von der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 zugeführten Impulses (F) gemäß Figur k die Umsetzung. Wenn diese Umsetzung endet, wird ein Impuls EOC gemäß (J) in Figur 4 erzeugt und

dem Eingangsanschluß 101 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 zur Durchführung einer Unterbrechung in dem

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' Mikrorechner 110 und Beginn des Funktionsablaufes zugeführt. Dies erfolgt in einem Programinschritt /f. Wenn der Impuls EOC nicht anliegt, wird seine Zuführung abgewartet. Mit der Eingabe des Impulses EOC geht der Programmablauf auf den Programmschritt 5 über. Nach der Eingabe der Daten von der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit in die von dem Inhalt h der Speicherstelle O₁ bezeichnete Adresse Xh eines Speicherbereiches X sind die Daten in dem Programmschritt 5 in dem Speicher abgespeichert. Zu Beginn sind somit die Daten D ^O nach einer Analog-Digital-Umsetzung in einer Speicherstelle X abgespeichert. In einem Programmschritt 6 wird der V/ert "1" dem Wert der Speicherstelle U₁ hinzu addiert und der erhaltene Addierwert h in der Speicherstelle U₁ abgespeichert. In einem Prograiamschritt 7 wird unterschieden, ob dieser

'5 Addier\vert h oberhalb eines Sollwertes Ν_π liegt oder nicht.

Wenn dies der Fall ist, wird auf den Programaschritt 8 übergegangen. Ist dies nicht der Fall, erfolgt eine Rückkehr auf den Programnschritt Zf. Auf diese V/eise werden im Verlauf der Programmschritte 3j h-> 5? 6 und 7 N„ Ausgangsdaten des Analog-Digital-Unsetzers zugeführt. In einem Prograirunschritt 8 wird das Leit- oder Eahmenbitfeld zur Sperrung der Eingabe eines Unterbrechungssignals zurückgestellt. In einem Programmschritt 9 wird der Inhalt h der Speicherstelle U₁ gelöscht. In einem Programmschritt 10 wird von den in den Speicherstellen X ,

or Jl

^ZD X₁... X τ-. , abgespeicherten Daten der Addierwert .S. Dh ι . ηκ— ι h"-o

bis zu der von der Speicherstelle U, bezeichneten Adresse h

dem Datenwert D₁ ., der Adresse h+1 hinzuaddiert, woraufhin Ja+1 *

auf den Programmschritt 11 übergegangen wird. Im Programmschritt 11 wird der Wert "1" dem Inhalt h der Speicherstelle U₁ hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle U, abgespeichert. In einem Programmschritt 12 erfolgt sodann eine Unterscheidung, ob der V/ert h in der Speicherstelle U. über dem Sollwert EL liegt oder nicht, woraufhin der Ablauf auf den Programmschritt 13 übergeht, wenn dies der Fall ist, ° während andernfalls der Ablauf zu dem Programmschritt 10

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- 20 - B 9579

zurückkehrt. Durch die Programmschritte 9, 10, 11 und 12 wird somit das Ergebnis erzielt, daß sämtliche N_n Daten D_Q, D₁, D₂ .... ^D _nR_i ^des Analog-Digital-Umsetzers 9 addiert worden sind. In einem Programmschritt 13 v/ird durch Teilung dieses Addierwertes Dh durch den Sollwert IL, (der Anzahl der Daten) ein Mittelwert D erhalten. In einem Programmschritt 14 wird der Inhalt ρ einer Speicherstelle U_ gelöscht, während in einem Programmschritt 15 die Löschung des Inhalts q einer Speicherstelle U^ erfolgt. In einen Prograoimschritt 16 v/erden die in der Speicherstelle X gespeicherten Daten D durch den Mittelwert D dividiert, woraufhin in einem Programmschritt 17 eine Unterscheidung dahingehend getroffen wird, ob das Divisionsergebnis E unter einem Sollwert E₁-, liegt oder nicht. Wenn dies der Fall ist, geht der Progranmablauf auf den Programr-ischritt 18 über, während anderenfalls in einem Progranmschritt 19 der Wert "1" zu dem Inhalt der Speicherstelle U? hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle" Uv abgespeichert v/ird. Im Programmschritt 18 wird der V.^rert "1" zu dem Inhalt der Speicherstelle U_? hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle U-, abgespeichert. In einem Programnischritt 20 erfolgt sodann eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt ρ der Speicherstelle U_? oberhalb des Sollwertes N liegt, woraufhin der Programmablauf auf den Programmschritt 21 übergeht, wenn dies der Fall ist, während andernfalls der Programmablauf zu dem Programmschritt 16 zurückkehrt. Wie vorstehend beschrieben, werden in den Programmschritten 16, 17» 18, 19 und 20 jeweils Divisionen wie DVD, DVD, .... D._Tr. ./B durchgeführt, wobei die Zahl der

O I JNK- I

Divisionswerte, die den Sollwert E_n überschreiten, durch q angegeben wird. Im Programmschritt 21 wird der Inhalt α der Speicherstelle IT, durch den Sollwert BL zur Gewinnung eines Wertes F geteilt, woraufhin in einem Programmschritt 22 ein Wert H gewonnen wird, indem der Wert F mit "100" multipliziert wird. Die Programmschritte 21 und 22 stellen Maßnahmen zur Umsetzung des erhaltenen Wertes in einen Prozentsatz dar.

In einem Programmschritt 23 erfolgt sodann eine Unterschei-

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- 21 - _{E 9579}

291G591

' dung viahinsehend, ob der erhaltene '.Vert K über einem »Sollwert H_n liegt oder nicht, woraufhin der Programmablauf auf einen Programmschritt Zk übergeht, wenn dies der Fall ist, während andernfalls ein Übergang auf einen Programmschritt 25 erfolgt. In Programmschritt Zk wird der Wert "1", der hierbei anzeigt, daß die Häufigkeitsrate des Auftretens von Klopfen bzw. Klingeln in der Brennkraftmaschine hoch ist, in der Speicherstelle U, abgespeichert, während im Programmschritt 25 der Wert "0", der anzeigt, daß die Häufig-

'0 keitsrate des Auftretens eines Klopfens bzw. Klingeins in der Brennkraftmaschine niedrig ist, in der Speichers belle TJ, abgespeichert wird. In einem Programmschritt 26 wird der Inhalt der Speicherstelle ü, der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit zugeführt, woraufhin der Programmablauf zum Programmschritt 2 zurückkehrt.

Nachstehend wird näher auf die Eingabe und Ausgabe der Daten in den bzw. aus dem Mikrorechner 110 eingegangen. Beim Anliegen des Impulses EOC nimmt das Eingabe/ Ausgabe-Befehlssignal 113 im Programmschritt 5 den Wert ¹¹1" an, woraufhin am Anschluß 111 ein Adressenwählsignal abgegeben wird. Wenn sov;ohl das Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal als auch das Adressenwählsignal den Wert "1" aufweisen, nimmt

das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 115 den V/ert "0" an und nc
^° koppelt dadurch die Eingänge und Ausgänge der Pufferschaltungen 118 und 119» wodurch die an den Eings:.gsanschlüssen 102, 103, 104, 105, 106, 10?, 108 und 109 anstehenden Daten Dh über die Sammelleitungen BUS in dem Speicher des Mikrorechners

110 abgespeichert werden.
30

Im Falle der Ausgabe der Rechenergebnisse an die Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit steht durch ein Adressenauswahlsignal an dem Anschluß 112 der Signalwerf "1" an. Wenn sodann das Signal an der Eingabe/Ausgabe-Befehlsleitung

den Wert "0" annimmt, werden die Daten von der angewählten Adresse zu der Zentraleinheit CPF des Mikrorechners 110

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' übertragen. Wenn somit sowohl das von dem Inverter 116 invertierte Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal als auch das Adrassenwählsignal den Wert "1" aufweisen, v/ird ein von dem Wert "0" auf den Wert ¹¹I" übergehender Impuls den Takteingang eines D-Flip-Flops 120 zugeführt und ein der Sammelleitung EUS11 zugeführter Wert abgespeichert. Dies hat zur Folge, daß am Ausgang 121 der Häufigkeitsernittlungs-Rechenschaltung 10 ein Ausgangssignal abgegeben wird.

Im Programmschritt 27 des Ablaufdiagramms gemäß Figur 9 geben die Sammelleitungen EUS Signale des Viertes "000000000001" oder "000000000000" ab. Von diesen Ausgangssignalen werden die an der Sammelleitung BUSIl anstehenden Signalwerte "1" und ¹¹O" in dem D-Flip-Flop 120 gespeichert

'5 und sodann als Ausgangssignale abgegeben.

Der Zahlenwert H repräsentiert die Anzahl bzw.

die Häufigkeitsrate, mit der Ν_π Daten D_n, D₁, .... D _ .

κ ο ι ηκ—ι

über dem E_D-fachen Wert des Mittelwertes D liegen (E_n · D). ^iKJ Wenn diese Häufigkeitsrate H höher als eine Sollhäufigkeitsrate H₁-, ist, zeigt dies an, daß die Brennkraftmaschine klopft

JX

bzw. klingelt, und das an dem Ausgangsanschluß 121 anstehende Signal niitmtden Wert "1" an. Ist dagegen die Häufigkeitsrate H niedriger, geht das Signal an dem Ausgangsanschluß 121 auf

■" den Wert "0" über und zeigt damit an, daß kein Klopfen vorliegt. Die Feststellung des Vorliegens oder Nichtvorliegens eines Klopfens bzw. Klingeins der Brennkraftmaschine kann daher in Abhängigkeit von dem Signal an dem Ausgangsanschluß 121 erfolgen.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 und der Analog-Digital-Umsetzer 9 zum Herausgreifen eines Spitzenwertes aus den Vibrationssignalverläufen im Bereich von 10 bis 30° nach dem oberen Totpunkt verwendet v/erden,

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kann die Feststellung des Klopfens auch unter Verwendung einer Integratorschaltung 8¹ gemäß Figur 10 an Stelle der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8 erfolgen, so daß ein integrierter Wert der Vibrationssignalverläufe in dem Bereich von 10 bis 30 nach dem oberen Totpunkt erhalten wird. In Figur 10 bezeichnet die Eezugszahl 81' eine Diode, die ein negatives Signal der Vibrationssignalverläufe weiterleitet. Ein Widerstand 82', ein Verstärker 83'> ein Kondensator 8Vs ein Analogschalter 83' und ein Widerstand 86' bilden zusammen einen Integrator. Der Analogschalter 85'wird von dem seinetr.

Steuereingang zugeführten Impuls (I) gemäß Figur if der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 geschlossen und bewirkt dadurch eine Entladung des Kondensators 8V, wodurch die Integration begonnen wird. Da in diesem Falle das Eingangssignal des Integrators eine negative Spannung ist, wird als Ausgangssignal eine positive Spannung abgegeben. Da ferner die Integration annähernd bei 10 nach dem oberen Totpunkt beginnt und die Analog-Digital-Umsetzung durch den Analog-Digital-Umsetzer 9 nach der Integration mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 Mikrosekunden "bei 30° nach dem oberen Totpunkt durchgeführt wird, entspricht der umgesetzte Wert einem Integrationswert der Vibrationssignalverläufe im Bereich von 10° bis 30° nach dem oberen Totpunkt. Da dieser Integratlonsvv'ert in Abhängigkeit von dem Auftreten eines Klopfens groß wird, wenn er in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, von der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 verarbeitet wird, entspricht das AuBgangssignal der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 ersichtlicherweise sehr gut den Ergebnissen, die sich durch Abhören der Klopferscheinungen im Rahmen eines Hcrtests erzielen lassen.

Obwohl weiterhin bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Vibrationssignalverläufe im Bereich von 10° bis 30° nach dem oberen Totpunkt herausgegriffen werden, ^J5 ist auch eine Ermittlung von Klopferscheinungen durch Heraus-

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greifen der Vibrationssignalverläufe entweder im Verlauf einer konstanten Zeitdauer nach der Zündung oder in einem konstanten Winkerbereich nach der Zündung möglich.

Wie vorstehend beschrieben, läßt sich durch Prüfung des Signals am Ausgangsanschluß 121 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 feststellen, ob ein Klopfen bzw. Klingeln der Brennkraftmaschine vorliegt oder nicht. Wenn darüberhinaus eine Anzeigelampe und eine Treiberschaltung mit dem Ausgangsanschluß 121 derart verbunden sind, daß die Lampe bei Anstehen eines Ausgangssignals des Wertes "1" an dem Ausgangsanschluß aufleuchtet und bei Anliegen eines Ausgangssignals des Wertes "0" abgeschaltet ist, läßt sich die Feststellung des Vorliegens von Klopferscheinungen über die Lampenanzeige-treffen.

Im Rahmen von Versuchen wurde bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ermittelt, daß bei Einstellung der verschiedenen Werte auf N_ = 100, E_n = 2 und H„ = 6 % die

KK K

Ergebnisse der auf dem über den Ausgangsanschluß 121 abgegebenen Signal beruhenden Feststellung eines Klopfens bzw. Klingeins der Brennkraftmaschine sehr genau den bei einem Hörtest erzielbaren Feststellungsergebnissen entsprechen.

' Durch entsprechende Zündverstellung (Verzögerung des Zündzeitpunktes beim Auftreten von Klopfen) mit Hilfe des über den Ausgangsanschluß 121 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10 erhaltenen Klopfsignals kann das Auftreten von Klopfen bzw. Klingeln in der Brennkraftmaschine dann auf ein Minimum eingeregelt werden. Für eine derartige Steuerung der Zündverstellung können verschiedene Maßnahmen in Betracht gezogen werden, v/ie z.B., beim Auftreten von Klopfen zwangsweise den Zündpunkt eines Zündverteilers zu der Verzögerungsbzw. Rückverstellungsseite mittels eines elektromagnetischen Solenoiden oder eines elektromagnetischen Schaltventils zu verstellen, die von einem Unterdruckversteller bewirkte Vor-

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Verstellung des Zündzeitpunktes zu unterbrechen oder die Zündverstellung durch eine Verzögerungsschaltung zu verzögern. Wenn eine der in jüngster Zeit häufig verwendeten elektronischen Zündverstellungssteuereinrichtungen Verwendung findet, bedarf es lediglich einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Verzögerung der Zündverstellung beim Auftreten des Klopfens bzw. des Klopfsignals. Wenn keine Steuerung der Zündverstellung beim Auftreten von Klopfen erforderlich ist, kann die vorstehend beschriebene Einrichtung als Prüfausrüstung für die Anzeige verwendet v/erden, ob ein Klopfen bzv/. Klingeln der Brennkraftmaschine vorliegt oder nicht.

Wie vorstehend beschrieben, können bei der ersten Ausführungsform KlopfVibrationen in jedem Zylinder durch einen einzigen Vibrationsmeßfühlers 1 festgestellt werden, und zwar auf Grund der Tatsache, daß eine mechanische Vibrationsbeschleunigung des Zylinderblockes von dem Vibrationsmeßfühler 1 festgestellt v/ird.

An Stelle dieses Vibrationsmeßfühlers 1, der die mechanische Vibrationsbeschleunigung des Zylinderblockes erfaßt, kann jedoch auch als Detektor zur Ermittlung der Klopfvibrationen einer Brennkraftmaschine ein Meßfühler Verwendung finden, der als scheibenförmiger Druckmeßfühler (Finger-Druckmeßfühler) zur Feststellung von inneren Druckschwingungen bzw. Druckvibrationen in einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei über ein Hochpaßfilter ein den Klopfvibrationen entsprechendes Frequenzausgangssignal, das über einigen Kilohertz liegt, aus den von dem Druckmeßfühler abgegebenen Analogsignalen herausgegriffen wird und das analoge Ausgangssignal dieses Hochpaßfilters als Klopfvibration bzv/. Klopfschwingung ausgewertet wird. Alternativ können Vibrationstöne in der Brennkraftmaschine mittels eines Mikrophons aufgefangen werden. Sodann wird ein Ausgangssignal mit einer den Klopfvibrationen entsprechenden gewünschten Frequenz-

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• bandbreite über ein Filter erhalten und das analoge Ausgangssignal des Filters kann als Signal zur Anzeige der Klopfvibrationen verwendet werden.

In Figur 11 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Feststellung des Klopfens von Brennkraftmaschinen veranschaulicht, bei der innere Druckschwingungen bzw. Druckvibrationen der Brennkraftmaschine zur Feststellung eines Klopfens bzw. Klingeins aufgenommen und ausgewertet werden, wobei im Falle dieses Ausführungsbeispiels die Ermittlung von Klopferscheinungen bei einer als Vierzylinder-Reihenmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine erfolgt. In Figur 11 sind mit den Bezugszeichen 1a bis 1d scheibenförmige Druckmeßfühler (Finger-Druckmeßfühler) bezeichnet, die jeweils aus einem piezoelektrischen Element bestehen und die Form einer Unterlegscheibe für eine Zündkerze aufweisen. Der Druckmeßfühler 1a ist hierbei zusammen mit der Zündkerze für den ersten Zylinder an der Brennkraftmaschine angebracht, . während der Druckmeßfühler Ib zusammen mit der Zündkerze für den zv/eiten Zylinder, der Druckmeßfühler 1c zusammen mit der Zündkerze für den dritten Zylinder und der Druckmeßfühler Id zusammen mit der Zündkerze für den vierten Zylinder an der Brennkraftmaschine angebracht sind.

Die Bezugszahl 2a bezeichnet einen Kurbelwellen-Winkelmeßfühler, dessen Aufbau in Figur 12 veranschaulicht ist. Bei dem Kurbelwellen-Winkelmeßfühler gemäß Figur 12 sind im Gegensatz zu dem bei der ersten Ausführungsform verwendeten und in Figur 2 dargestellten Kurbelwellen-V.'inkel-

^ou meßfühler zusätzliche Vorsprünge jeweils in einer Position a.5 bei 110° nach dem oberen Totpunkt des ersten und des vierten Zylinders und in einer Position a6 bei 110° nach dem oberen Totpunkt des zweiten und des dritten Zylinders

vorgesehen.
35

Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Zylinder-

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Unterscheidungsmeßfühler, der dein bei der ersten AusfUhrungsform verwendeten und in Figur 3 dargestellten Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler entspricht. Die Bezugszahlen ij.a - ifd bezeichnen Verstärker, die jeweils den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen und aus einer Puffersehaltung sowie einem Verstärker bestehen, jedoch keiner näheren Beschreibung bedürfen, da ihr Aufbau bekannt ist. Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine erste Signalformerschaltung mit dem in Pigur 5 bereits dargestellten Schaltungsaüfbau der bei der ersten Ausführungsform verwendeten Signalformerschaltungen, die den Verlauf eines Ausgangssignals A des Kurbelwellen-Winkelmeßfühlers 2a formt. In Figur 13 bezeichnen das Bezugszeichen (A) das Ausgangssignal des Kurbelwellen-Winkelmeßfühlers 2a, das Bezugszeichen (B) das Ausgangssignal des Zylinder-Unterscheidungsmeßfühlers 3 und das Bezugszeichen (C) das Ausgangssignal der ersten Signalformerschaltung 5.

Eine zweite Signalformerschaltung 6 weist den gleichen Schaltungsaufbau wie die erste Signalformerschaltung 5 auf und gibt über ihren Ausgang einen geformten Impuls (D) gemäß Figur 13 ab, wenn das Signal (B) gemäß Figur 13 von dem Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler 3 erzeugt wird.

Die Bezugszahl 7a bezeichnet eine Steuerimpulsgeneratorschaltung, die auf der Basis der von dem Zylinder-Unterscheidungsmeßfühler 3 und dem Kurbelwellen-Winkeliaeßfühler 2a abgegebenen Ausgangssignale den Steuereingängen von Analogschaltern 13a - 13d. zugeführte Signale, ein dem Steuereingang einer Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a zugeführtes Signal und ein einem Analog-Digital-Umsetzer 9 zur Einleitung der Analog-Digital-Umsetzung zugeführtes Trägersignal bildet. Der Schaltungsaufbau der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a ist in Figur lif näher veranschaulicht. Wie Figur 1if zu entnehmen ist, wird das Ausgangssignal der ersten Signalformerschaltung 5 einem Eingangsanschluß 131 zugeführt, während das Ausgangssignal der zweiten Signal-

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' formerschaltung 6 einem Eingangsanschluß 132 zugefüirrt wird und die Zuführung von Taktsignalen CI (mit einer Frequenz von 200 Kilohertz) einer Taktgeneratorschaltung 11 über einen Eingangsanschluß 133 erfolgt. Der Eingangsanschluß 132 ist über einen Inverter 134 mit einem Eingangsanschluß eines ODER-Gliedes 135 verbunden. Der andere Eingangsanschluß des ODER-Gliedes 135 ist mit dem Ausgangsanschluß "3" eines =2it einem Teiler ausgestatteten Zählers 136 verbunden, während der Ausgang des ODER-Gliedes 135 mit einem Rückstellansckluß

TO R des Teiler-Zählers 136 verbunden ist. Ein Takteingang CL des Teiler-Zählers 136 ist hierbei mit dem Eingangsanschluß 131 verbunden. Weiterhin ist der Ausgangsanschluß "0" des Teiler-Zählers I36 mit einem Teiler-Zähler 137 verbunden, während der Ausgangsanschluß "1" mit dem Rückstellanschluß R eines Teiler-Zänlers 142 verbunden ist. Die Teiler-Zähler 136, 137) und 12+2 sind jeweils unter Verwendung des integrierten Schaltkreises RCA CD 4017 aufgebaut. Der Ausgangsanschluß "0^M des Teiler-Zählers 137 ist mit dem Eingang eines ■ Pufferverstärkers 138 verbunden, während sein Ausgangsan-Schluß "1" mit dem Eingang eines Pufferverstärkers 139> sein Ausgangsanschluß "2" mit dem Lingang eines Pufferverstärkers 140 und sein Ausgangsanschluß "3" mit dem Eingang eines Pufferverstärkers 141 verbunden sind. Die Pufferverstärker 138, 139j 140 und I41 sind jeweils unter Verwendung des integrierten Schaltkreises ECA CD 4050 aufgebaut. Die Taktfreigabeanschlüsse CE der Teiler-Zähler 136 und 137 liegen jeweils an Masse. Der Takteingang CL des Teiler-Zählers 142 ist mit dem Eingangsanschluß 133 verbunden, während sein Taktfreigabeanschluß CE mit seinem Ausgangsanschluß "9" verbunden ist. Ferner ist der Ausgangsanschluß "1" des Teiler-Zählers 142 mit dem Eingang eines Inverters 143 verbunden. Die Pufferverstärker 138, 139» 140 und I41 sind mit den Ausgangsanschlüssen 145j 146, 147 und 148 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a jeweils in dieser Seihenfolge verbunden. Des

weiteren ist der Ausgangsanschluß "1" des Teiler-Zählers

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ORIGINAL INSPECTED

136 über einen Pufferverstärker 144 mit einem Ausgangsanschluß 149 verbunden, während der Inverter 143 mit einem Ausgangsanschluß 150 gekoppelt ist«

Nachstehend werden Funktion und Wirkungsweise der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a näher beschrieben. Der unter (D) in Figur λ3 dargestellte Impuls wird dem Eingangsanschluß 132. zugeführt» Entsprechend wird ein invertiertes Impulssignal des Impulses (D) dem Teller-Zähler I36 zugeführt, was zur Rückstellung des Teiler-Zählers I36 führt, wenn der Impuls (D) den Wert "0" aufweist« Sodann wird der unter (C) in Figur 13 dargestellte Impuls dem Takteingang des Teiler-Zählers 136 zugeführt. Zum Zeitpunkt des Anstiegs des dritten Impulses steht ein Signal des Wertes "1" am ODER-Glied 135 an und der Teiler-Zähler 136 wird zurückgestellt. Auf diese Weise tritt am Ausgangsanschluß "0" das unter (E) in Figur 13 dargestellte Signal auf. Wenn sodann das Signal (D) den Wert "0" aufweist, wird der Teiler-Zähler 137 zurück-. gestellt und das Signal (E) dessen Takteingang zugeführt.

Am Ausgangsanschluß "0" des Teiler-Zählers 137 wird somit ein dem Signal (S-) gemäß Figur 13 entsprechendes Signal abgegeben, während an seinem Ausgangsanschluß "1" ein dem Signal (S^) gemäß Figur 13 entsprechendes Signal, an seinem Ausgangsanschluß "2" ein dem Signal (S,) gemäß Figur 13 entsprechen- des Signal und an seinem Ausgangsanschluß "3" ein dem Signal (S₂) gemäß Figur 13 entsprechendes Signal abgegeben werden. Die Ausgangssignale der Pufferverstärker I38, 139> 140 und 141 v/eisen daher jeweils den unter (S₁), (S-,), (3.) bzw. (S₂)

in Figur 13 dargestellten Verlauf auf. 30

Am Ausgangsanschluß "1" des Teiler-Zählers I36 wird das unter (F) in Figur 13 dargestellte Signal abgegeben. Der Teiler-Zähler 142 wird daher zurückgestellt, wenn der Impuls (F) den Wert "1" aufweist, und zählt die Taktsignale C. mit einer Frequenz von 200 Kilohertz, wenn der Impuls

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' von "1" auf "O" übergeht. Da jedoch das Signal "1" dem Taktfreigabeanschluß nach dem Zählen des neunten Impulses zugeführt wird, wird es so lange aufrechterhalten, wie keine Rückstellung erfolgt. Wenn das Signal (F) gemäß Figur 13 von "1" auf "O" übergeht, wird somit am Ausgangsanschluß "1" des Teiler-Zählers 14'2 ein schmaler Impuls von 10 Mikrosekunden Dauer erzeugt, wie dies unter (6) in Figur 13 dargestellt ist. Durch Inversion dieses Impulses mittels des Inverters 14-3 wird am Ausgangsanschluß 150 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7 a das Signal (G) gemäß Figur 13 erzeugt. Ferner nimmt das Ausgangssignal des Pufferveretärkers \kk den unter (F) in Figur 13 dargestellten Verlauf an.

Die Analogschalter 13a - 13d gemäß Figur 11 schalten durch, wenn das Steuereingangssignal den Wert "1" aufweist, und sperren, wenn das Steuereingangssignal "0" ist. Als Steuereingangssignale werden die Ausgangssignale (S₁), (Sp), (S-.) und (S.) der Steuerimpulsgeneratorschaltung . 7a in dieser Reihenfolge den Analogschaltern 13a - 13d zugeführt, die ausgangsseitig zusammengeschaltet sind. Wenn das Signal (S₁) gemäß Figur 13 den Wert "1" auf v/eist, wird der Analogschalter 13a leitend und sperrt, wenn das Signal (S₁) den Wert "0" annimmt. Wenn das Signal (S,) den Y/ert "1" aufweist, wird der Analogschalter 13c leitend und sperrt, wenn das Signal (S^) den Wert "0" annimmt. Wenn das Signal (S,) den V/ert "1" aufweist, wird der Analogschalter 13d leitend und sperrt, wenn das Signal (S, ) den Wert "0" annimmt. Wenn das Signal (S^) den V/ert "1" aufweist, wird der Analogschalter 13b leitend und sperrt, wenn das Signal (Sp) den Wert "0"

^ou annimmt. Dies hat zur Folge, daß die Ausgangssignale der Analogschalter 13a - 13d jeweils einen zwischen 110° nach dem oberen Totpunkt des zweiten Zylinders und 110° nach dem oberen Totpunkt des ersten Zylinders erzeugten Drucksignalverlauf des ersten Zylinders, einen zwischen 110° nach dem

*" oberen Totpunkt des ersten Zylinders und 110° nach dem

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oberen Totpunkt des dritten Zylinders erzeugten Drucksignalverlauf des dritten Zylinders, einen zwischen 110° nach dem oberen Totpunkt des dritten Zylinders und 110° nach dem oberen Totpunkt des vierten Zylinders erfolgten Drucksignalverlauf des vierten Zylinders und einen 7, -ischen 110° nach dem oberen Totpunkt des vierten Zylinders und 110° nach dem oberen Totpunkt des zweiten Zylinders erzeugten Drucksignalverlauf des zweiten Zylinders repräsentieren. Der Grund für die 7/ahl von 110° nach den oberen Totpunkt eines jeden Zylinders als Schaltposition für den jeweiligen Analogschalter 13a - 13<1 besteht darin, daß durch Schalten bei dieser Schaltposition hochfrequente Störungen erzeugt und gegebenenfalls über den Ausgang des nachfolgenden Hochpaßfilters 14 weitergelsitet werden, diese bei 110° nach dem oberen Totpunkt erzeugten hochfrequenten Störungen jedoch nicht den erforderlichen Signalverlauf beeinflussen, da die tatsächlich benötigten Signale in Bereich von 10 - 30 nach den oberen Totpunkt eines jeden Zylinders liegen. Obwohl jede Position als Schaltposition gewählt werden kann, soweit die Schaltpositi halb dieses Bereiches liegt, ist die Position von 1lw na-cii. dem oberen Totpunkt eines jeden Zylinders soweit ¹^Ie möglich von diesem Bereich entfernt.

Das Hochpaßfilter 14 ist ein aktives Hochpaßfilter mit einem über 5 Kilohertz liegenden Durchlaßbereich und unter Verwendung des NF-Bauelementes DV4BH der Piriaa Block Design Company aufgebaut. Hit dem Eingang und dem Ausgang des Hochpaßfilters 14 sind jeweils (nicht dargestellte) Kondensatoren verbunden.
30

Die Bezugszahl 15 bezeichnet einen Wechselstrom-* Verstärker, dessen Verstärkungsfaktor ungefähr auf den lOOfachen V/ert eingestellt ist. Da sein Aufbau bekannt ist,

wird auf eine nähere Beschreibung hier verzichtet. 35

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Das Ausgangssignal des Wechselstromverstärkers ist in Figur 13 unter (I)" dargestellt. Bei diesem Signal (I) gemäß Figur 13 werden der dargestellte Signalverlauf t. von dem Verbrennungsvorgang in dem ersten Zylinder, der darge- ^ stellte Signalverlauf t_ von Störungen beim Schalten der Analogschaiter 13a und 13b_s der dargestellte Signalverlauf t, von Zündstörungen in dem dritten Zylinder, der dargestellte Signalverlauf t,- von dem Verbrennungsvorgang in dein dritten Zylinder, der dargestellte Signalverlauf t_r von

Störungen beim Schalten der Analogschalter 13c und 13d, der dargestellte Signalverlauf t„ von Zündstörungen im vierten Zylinder, der dargestellte Signalverlauf to von dem Verbrennungsvorgang in dem vierten Zylinder, der dargestellte

Signalverlauf t_Q von Störungen beim Schalten der Analogie y .

schalter 13d und 13"b, der dargestellte Signalverlauf tvon Zündstörungen im zweiten Zylinder, der dargestellte Signalverlauf t-- von dem Verbrennungsvorgang im zweiten Zylinder und der dargestellte Signalverlauf t._ von Störungen

bein Schalten der Analogschalter \ya und 13a erzeugt. Signalon

verlaufe, die durch das öffnen des Einlaßventils und des Auslaßventils eines jeden Zylinders erzeugt werden, sind in den Störsignalverläufen t_, t,-, t^ und t^_ enthalten.

Die Bezugszahl 16 bezeichnet eine sogenannte

Betragsschaltung, bei der eine Schaltungsanordnung Verwendung findet, die auf Seite 163 des von der Firma Electronics Digest Company herausgegebenen Euches "Operational Amplifier Hand Book of 1976" beschrieben ist, wobei in Bezug auf die Betragsschaltung 16 lediglich die Ausnahme besteht, daß die

Schaltungskonstante unterschiedlich ist. Auf eine nähere Erläuterung der Betragsschaltung 16 wird daher verzichtet. Die Wirkungsweise der Betragsschaltung 16 besteht darin, daß sie einen negativen Signalverlauf in einen positiven Signalverlauf umsetzt und den unter (J) in Figur 13 darge-

stellten Signalverlauf bildet.

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Die Bezugszahl 8a bezeichnet eine Spitzenwert-

Zwischenspeicherschaltung, deren iufbau in Figur 15 veranschaulicht ist. Wie Figur 15 zu entnehmen ist, wird das von der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a abgegebene Signal (F) einem Eingangsanschluß 210 zugeführt, der mit einem Eingang 1B eines mit der Bezugszahl 212 bezeichneten und unter Verwendung des integrierten Schaltkreises SN?J)-123 der Firma Texas Instrument Company aufgebauten monostabilen Multivibrators verbunden ist. Der Eingang 1A des monostabilen Multivibrators 212 liegt an Masse. Durch Schalten eines Kondensators 213 zwischen Anschlüsse 1^ und 15 des monostabilen Multivibrators 212 sowie durch Verbinden eines Widerstands 214 mit dem Anschluß 15 und einer Stromversorgungsquelle V ( mit einer Spannung von 5 Volt) wird am c

Ausgang Q ein Ausgangsimpuls erzeugt, wie er unter (K) in Figur 13 dargestellt ist. Dieser Ausgangsiiapuls wird gleichzeitig mit dem Anstieg des Signals (F) der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a erzeugt und v/eist eine von dem Kondensator 213 und dem Widerstand 214 bestimmte Impulsdauer von ungefähr 100 Mikrosekunden auf. Der Ausgang Q des monostabilen Multivibrators 212 ist mit dem Steuereingang eines Analogschalters 215 verbunden. Ein weiterer Eingangsanschluß 211 der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a erhält das Ausgangssignal der Betragsschaltung 16 und ist mit der Anode einer Diode 216 verbunden. Die Kathode der Diode 216 ist über einen Widerstand 217 mit dem nicht invertierenden Eingang eines Pufferverstärkers 220 verbunden. Außerdem ist der eingangsseitige Anschluß des Analogschalters 215 über einen Widerstand 219 mit dem nicht invertierenden Eingang des Pufferverstärkers 220 verbunden, während der Ausgang des Analogschalters 215 an Hasse liegt. Zwischen den nicht invertierenden Eingang des Pufferverstärkers 220 und Kasse ist weiterhin ein Kondensator 218 geschaltet. Der Ausgang des Pufferverstärkers 220 ist auf den invertierenden Eingang

*" rückgekoppelt und steht außerdem mit dem Ausgangsanschluß

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221 der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a in Verbindung.

Nachstehend v/erden Funktion und Wirkungsweise der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a näher beschrieben. Wenn das unter (F) in Figur 13 dargestellte Signal der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a dem Eingangsanschluß 210 zugeführt wird, wird der unter (K) in Figur 13 dargestellte Impuls am Ausgang des monostabilen Multivibrators 212 abgegeben. Der Analogschalter 215 wird während der Impulsdauer dieses Impulses (K) geschlossen, so daß der Kondensator 213 über den 7/iderstand 219 entladen und dadurch die Spannung an den Kondensator 218 auf 0 Volt gesetzt wird. Sodann wird der Kondensator 218 über die Diode 216 mit dec Ausgangssignal

(I) der Betragsschaltung 16 aufgeladen. Die Spannung am Kondensator 218 nimmt daher einen Spitzenwert der zwischen einem Eückstellvorgsng und der nächstfolgenden Rückstellung entwickelten Spannung an. Sodann erscheint die Spannung des Kondensators 213 am Ausgang des nachgeschalteten und eine hohe Singangsimpedanz aufweisenden Pufferverstärkers 220.

Dessen Ausgangssignal nimmt einen Verlauf cn, wie dies unter (L) in Figur 13 dargestellt ist. Die Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a kann unter Verwendung einer Spitzenwert-Gleichrichterschaltung aufgebaut sein, wie sie auf Seite 135 von "Hecent Ope-Amp Operating Techniques", herausgegeben im Februar 1975 von Seibundo-Shinkasha, beschrieben ist.

Die Bezugszahl 9 bezeichnet in Figur 11 einen Analog-Digital-Umsetzer und ist unter Verwendung des eine

Kapazität von 8 Eits aufweisenden integrierten Analog-Digital-Umsetzerschal tkreises KN5120 der Firma Micro Network Company aufgebaut. Sobald das Ausgangssignal (G) der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a an dem Umsetzungsstartanschluß des ■■" Analog-Digital-Umsetzers 9 anliegt, beginnt die Umsetzung,

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woraufhin nach Beendigung der Umsetzung am Anschluß EOC der unter (H) in Figur 13 dargestellte Impuls abgegeben wird. Die Umsetaungszeit beträgt annähernd 10 MikrοSekunden. In diesem Falle repräsentiert das Signal (G) gemäß Figur 13 ^ einen bei 30 nach den oberen Totpunkt eines jeden Zylinders erzeugten Signalverlauf und da der Analog-Digital-Umsetzer die Spannung der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 3a während der von diesem Signal bis zum Ablauf von 10 Kikrosekunden verstreichenden Zeitdauer umsetzt, repräsentiert '^ der von dem Analog-Digital-Unsetζer 9 in Form eines aus 8 Bits bestehenden Binärkodes gebildete ".Vert im wesentlichen einen Spitzenwert des Signalverlaufs während 10 - 30 nach dem oberen Totpunkt eines jeden Zylinders. Der Ausgang EOC des Analog-Digital-Umsetzers 9 ist mit dem Unterbrechungsanschluß einer Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a verbunden, während sein Ausgang Zur den aus 8 Bits bestehenden Binärkode mit dem Eingabe/Ausgabe-Anschluß der Häufigkeitsermittlungs-Eechenschaltung 10a verbunden ist.

Nachstehend wird näher auf die in Figur 16 im

einzelnen dargestellte Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a eingegangen. '.Vie Figur 16 zu entnehmen ist, ist ein Singangsanschluß 230 mit den Ausgangsanschluß ZOC des Analog-Digital-Umsetzers 9 verbunden. Ein weiterer Singangsanschluß 231 ist mit dem Ausgang (S.) der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a verbunden. Die weiterhin dargestellten Eingangsanschlüsse 232, 235, 234, 235, 236, 237, 238 und 239 sind mit den jeweiligen Ausgängen des Analog-Digital-Umsetzers 9 für den 8 Bit-Binärkode verbunden, und zwar in

der Reihenfolge der Binärziffern, beginnend mit der Binärziffer geringster Wertigkeit. Die Bezugszahl 240 bezeichnet einen Mikrorechner, bei dem der Rechner TLCS-12 der Firma Toshiba Verwendung findet. Da Aufbau und V/irkungsweise dieses Mikrorechners bekannt sind, wird auf eine nähere Beschreibung

hier verzichtet. Der Mikrorechner 240 arbeitet mit einer internen Taktfrequenz von 2 Megahertz und beginnt mit

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Einschalten der Stromversorgung den Funktionsablauf bei einer bezeichneten Adresse eines Festwertspeichers. Eine der acht Unterbrechungssignalleitungen des Mikrorechners 240 ist mit dem Eingangsanschluß 230 verbunden. Außerdem sind An- ^u Schlüsse 241 j 2^2 und 243 jeweils mit einer von drei Leitungen SE , SE₁ und SE₂ verbunden, die zu 16 Adressenwählsignallei~ tungen einer internen Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit (die nachstehend auch als DCU bezeichnet ist) des !liierorechners 24O zur Herstellung der Verbindung mit Sammelleitungen BUS zählen. Der Anschluß 241 ist mit einem Eingangsanschluß eines NAND-Gliedes 246 verbunden, während der Anschluß 242 mit einem Eingangsanschluß eines NAND-Gliedes 2.1+7 und der Anschluß

243 mit einem Eingangsanschluß eines UND-Gliedes 249 verbunden sind.

■·

Der dargestellte Anschluß 244 ist mit einer Eingabe/Ausgabe-Befehlsleitung der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit DCU verbunden. Wenn der an diesen Anschluß anstehende

- Signalwert "1" ist, erfolgt eine Datenübertragung von der

Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit zu einem (nachstehend auch als CPU bzw. Zentraleinheit bezeichneten) Prozessor innerhalb des Mikrorechners 240, v/ährend bei Anstehen eines Signalwertes "0" eine Datenübertragung von dem Prozessor CPU zu der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit erfolgt. Der Anschluß

244 ist mit dem jeweils anderen Eingangsanschluß des NAND-Gliedes 246 und des NAND-Gliedes 247 sowie über einen Inverter 248 mit dem anderen Eingangsanschluß des UND-Gliedes 249 verbunden.

Die Bezugszahl 245 bezeichnet 12 Sammelleitungen

BUS für 12 Bits. Die Sammelleitung BUS 11 ist für die Binärziffer geringster Wertigkeit vorgesehen, während die Sammelleitung BUS O für die Binärziffer höchster Wertigkeit vorgesehen ist. Die Bezugszahl 250 bezeichnet eine Pufferschal-35

tung, die aus sechs nicht invertierenden Pufferschaltungs-

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anordnungen mit jeweils drei Schaltzuständen besteht und unter Verwendung von Schaltkreisen TC-5O12P der Firma Toshiba aufgebaut ist. Der dargestellte eingang I- der Pufferschaltung 250 ist mit den Eingangsanschluß 231 der ^ Häufigkeitserinittlungs-Rechenschaltung 10a verbunden, während die dargestellten Sperr- bzw. Unterbrechungsanschlüsse D, und Dp gemeinsam mit dem Ausgang des NAND-Gliedes ZJ+6 verbunden sind. Der Ausgang 0, der Pufferschaltung 250 ist mit der Sammelleitung BUS 0 verbunden. Die Bezugszahl 251 bezeichnet die gleiche Schaltungsanordnung wie die Pufferschaltung 250, wobei deren Eingänge I₁, I , I,, I, , I- und Ig mit den jeweiligen Eingangsanschlüssen 232, 233j 234» 235» 236 und 237 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a in dieser Reihenfolge verbunden sind. Die dargestellten Sperr- bzw. Unterbrechungsanschlüsse D, und D_? der Pufferschaltung 251 sind gemeinsam mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 247 verbunden, während ihre Ausgänge O₁, O₂, 0,, 0,, O₁- und Og mit den jeweiligen Sammelleitungen BUS 11, BUS 10, BUS 9,

• BUS 8, BUS 7 und BUS 6 in dieser Reihenfolge verbunden sind. 20

Die Bezugszahl 252 bezeichnet eine weitere Pufferschaltung, bei der wie im Falle der Pufferschaltung 250 das gleiche Bauelement TC5012P verwendet wird.

Bei der Pufferschaltung 252 sind die dargestellten Eingänge I₁ und I₂ mit dem Singangsanschluß 238 bzw. dem Eingangsanschluß 239 verbunden. Die dargestellten Rückstelleingänge 1^, I, , Ij- und Ig der Pufferschaltung 2.^2. liegen gemeinsam an Masse. Die dargestellten Sperr- bzw.

Unterbrechungsanschlüsse D, und D₂ der Pufferschaltung 252 sind gemeinsam mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 2^7 verbunden, während ihre Ausgänge 0., O₂, 0-», 0, , O₁- und Og mit den jeweiligen Sammelleitungen BUS 5, BUS k, BUS 3, BUS 2, BUS und BUS 0 in dieser Reihenfolge verbunden sind. Die Bezugs-

zahl 253 bezeichnet einen Speicher, bei dem der integrierte

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Schaltkreis RCA CD 4035 Verwendung findet. Der dargestellte Takteingang CL des Speichers 253 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes 249 verbunden, während der Rückstellanschluß an Masse liegt und Eingänge D₁, Dp» D, und D, jeweils nit der Sammelleitung BUS 0, BUS 1, BUS 2 bzw. BUS 3 verbunden sind. Die Ausgänge des Speichers 2.^3 sind mit den Ausgangsanschlüssen 254» 255j 256 und 257 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a verbunden.

Nachstehend werden Funktion und Wirkungsweise der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung TOa unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß Figur 1? näher beschrieben. Wenn ein (nicht dargestellter) Tastenschalter betätigt wird, erfolgt die Einschaltung der Stromversorgung und der Betriebsablauf beginnt. In einem Programmschritt 1 werden sämtliche Speicher mit Ausnahme des Festwertspeichers des Mikrorechners 240 gelöscht. In einem Programmschritt 2 wird eine Speicherstelle U eines Speicherbereiches 0 eines Direktzugriffs-

• Speichers gelöscht. In einem Programmschritt 3 wird eine

Speicherstelle U, gelöscht und damit ein Speicherwert h auf 0 gesetzt. In einem Programmschritt 4 wird eine Speicherstelle U₁ gelöscht und damit ein Speicherwert i auf 0 gesetzt. In einem Programmschritt 5 wird eine Speicherstelle U^ gelöscht und damit ein Speicherwert j auf 0 gesetzt. In einem

Programmschritt 6 wird ein Leit- oder Rahmenbitfeld gesetzt und ein Ubertragungsbefehl zur Ermöglichung der Eingabe eines Unterbrechungssignals ausgeführt. Sobald die Brennkraftmaschine gestartet wird und ihre Drehbewegung aufgenommen hat, beginnt der Analog-Digital-Umsetzer in Abhängigkeit von

-

dem Impuls G gemäß Figur 13 der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a die Umsetzung und erzeugt nach Abschluß der Umsetzung den unter (H) in Figur 13 dargestellten Impuls EOC. Dieser Impuls (H) wird dem Eingangsanschluß 230 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a zugeführt, wodurch der Mikrorechner 240 unterbrochen und der Programmablauf begonnen wird. Dieser Vor-

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• gang wird in einem Programmschritt 7 durchgeführt« Wenn der Impuls EOC nicht auftritt, wird sein Anliegen abgewartet, während beim Anliegen des Impulses EOC der Programmablauf auf den Programmschritt 8 übergeht. Im Programmschritt 8 v/ird ein Adressenwählsignal SE dem Anschluß 2^1 zugeführt, nachdem das Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal über die Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit DCU des Mikrorechners 2^0 den Wert "1" angenommen hat. Wenn sowohl das Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal als auch das Adressenwählsignal den Wert "1" aufweisen, nimmt das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 246 den Wert ¹I)" an und koppelt die Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Pufferschaltung 250, wodurch die den Sammelleitungen BUS zugeführten Daten in ein Register des Prozessors CPU des I-iikrorechners 2^0 eingespeichert werden. In einem Programmschritt 9 erfolgt eine Unterscheidung dahingehend, ob allein die Binärziffer höchster Wertigkeit der in dem Register des Prozessors CPU gespeicherten 12 Bit-Daten den Wert "1" oder "0" aufweist, woraufhin der Programmablauf auf den Programmschritt 10 " übergeht, wenn dies der Fall istj und auf den Prograiamschritt

η übergeht, wenn dies nicht der Fall ist. Im Programmschritt 10 wird die Speicherstelle U des Speicherbereiches U auf den Wert "1" gesetzt und sodann auf den Programmschritt übergegangen. Im Programmschritt 11 erfolgt eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt der Speicherstelle U den v/ert "1" auf v/eist oder nicht, wobei auf den Programmschritt 12 übergegangen wird, wenn dies der Fall ist, und auf den Programmschritt 7 zurückgekehrt wird, wenn dies nicht der Fall ist. Wenn die Speicherstelle U auf den Wert "1" gesetzt worden ist, kann der Programmablauf ohne eine Bedingung auf

den Programmschritt 12 übergehen, bis die Speicherstelle U zurückgestellt ist. Die Programmschritte 8. 9i 10 und 11 sind zur aufeinanderfolgenden Abspeicherung der den ersten Zylinder betreffenden Daten in dem Speicher erforderlich. Der Programmschritt 12 ist ein die Programmschritte 8 und einschließender Vorgang, bei dem eine Unterscheidung in der

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gleichen Weise wie bei den Programmschritten 8 und 9 dahingehend erfolgt, ob die soeben eingegebenen Daten den ersten Zylinder betreffen, wobei der Programmablauf zum Programmschritt 13 übergeht, wenn dies der Fall ist, während zum Programmschritt 1^ Übergegangen wird, wenn dies nicht der Fall ist.

Im Programmschritt 13 wird der Wert 1 zu dem Speicherinhalt h der Speicherstelle U₁ hinzuaddiert und dieser

Wert wieder in der Speicherstelle U. abgespeichert. Außerdem wird in diesem Programmschritt die Speicherstelle U_? gelöscht, so daß deren Inhalt i den Wert "O" annimmt. Eingangs wird somit durch den Vorgang O + 1 der "/ert "1" abgespeichert. In ähnlicher Weise wird im Programmschritt T if der Wert 1 zu dem Inhalt i der ßpeicherstelle U₂ hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle U₂ abgespeichert. Ba anfangs der Speicherinhalt i den Wert O aufweist, wird durch den Vorgang O + 1 somit der Wert "1" abgespeichert. Im Programmschritt 15 wird der Inhalt i der Speicherstelle U₂ mit einem

vorher in den Festwertspeicher einprogrammierten Sollzahlenwert N- (der den Betrag 100 aufweist) multipliziert und das a

Produkt in dem Speicher bzw. der Speicherstelle U^ abgespeichert.

Im Programmschritt 16 wird der Inhalt h der Speicherstelle U₁ zu dem Inhalt j der Speicherstelle U^ hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle U, abgespeichert. Im Programmschritt 17 werden die über die Eingänge 232 - 239 der Häufigkeitserraittlungs-Rechenschaltung 10a eingegebenen Daten unter einer von dem Inhalt der Speicherstelle U, bezeichneten Adresse X, in einem Eereich X dos Speichers abgespeichert. Im Programmschritt 18 erfolgt eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt k der Speicherstelle U, den Betrag

k · N_n überschritten hat oder nicht, wobei auf den Programmes
° schritt 7 zurückgekehrt wird, wenn dies nicht der Fall ist,

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während auf den Programmschritt 19 übergegangen wird, wenn dies der Fall ist. Wenn bei den Programmschritten 7 und 8 angenommen wird, daß die Sollzahl N_n den Wert 100 aufweist, werden von den im Rahmen der Analog-Digital-Umsetzung digitalisierten Daten diejenigen für den ersten Zylinder in Speicherstellen X. - X₁__, die Daten für den dritten Zylinder in Speicherstellen X₁₀₁ - ^pon' ^d^^e ^^a^^en -^r ^^en vierten Zylinder in Speicherstellen Xp_nι - ^U₀₀ und die Daten für den zweiten Zylinder in Speicherstellen X-Z₀₁ - X^n_n i-ⁿ dieser Reihenfolge abgespeichert.

Im Programmschritt 19 erfolgt die Sperrung der Unterbrechung durch Rückstellung des Leit- bzw. Rahmenbitfeldes und Ausführung des Ubertragungsbefehls. Im Programmschritt 20 wird durch Löschen einer Speicherstelle U₁- deren Inhalt m auf 0 gesetzt. Im Programmschritt 21 v/ird der Inhalt m der Speicherstelle U^- mit der in dem Festwertspeicher vorprogrammierten Sollzahl K_n multipliziert und das Ergebnis

ix

. in einer Speicherstelle U,- abgespeichert. Im Programmschritt 22 wird der Inhalt η einer Speicherstelle U₇ auf den Wert 1 gesetzt. Im Programmschritt 23 wird durch Löschen einer Speicherstelle Y in einem Speicherbereich Y deren Inhalt S auf den Wert 0 gesetzt. Im Programmschritt Zh wird das durch Addition des Inhaltes η der Speicherstelle U₇ zu dem Inhalt 1 der Speicherstelle U^ erhaltene Ergebnis in einer Speicherstelle Uo abgespeichert. Da eingangs m = O und η = sind, nimmt der hierdurch erhaltene Wert P somit den Betrag 1 an. In einem weiteren Programmschritt 25 wird das durch Addition des Inhaltes D der durch den Inhalt P der Speicherstelle Uc- bezeichneten Speicherstelle X_p des Speicherbereiches X zu dem Inhalt S der Speicherstelle Y des Speicherbereiches Y erhaltene Ergebnis in der Speicherstelle Y abgespeichert. In einem programmschritt 26 erfolgt sodann die Abspeicherung des durch Addition des Wertes 1 zu dem Inhalt η der Speicher-

^5 stelle U₇ erhaltene Ergebnis in der Speicherstelle U₇. Im

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Programmschritt 2.7 erfolgt sodann eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt η der Speicherstelle U₁-, größer als die Sollzahl Κ_π ist oder nicht, wobei der Programmablauf auf den Programmschritt 28 übergeht, wenn dies der Fall ist, während andernfalls auf den Programmschritt 2^ zurückgekehrt v/ird, V/enn angenommen wird, daß m = 0 und U = 0 sind, führt der Ablauf von dem Programraschritt 22 zu dem Programmschritt 27 somit zu dem Ergebnis, daß die Daten des ersten Zylinders D. + Op + Ώ-ζ + «... + D,_nn in dem Speicherinhalt S der Speicherstelle Y enthalten sind.

In einem folgenden Programmschritt 28 wird in einer Speicherstelle Y. ein durch Teilung des Inhaltes S der

Speicherstelle Y durch die Sollzahl N_n erhaltener Teilungso κ

wert D abgespeichert. Dieser Wert D stellt einen Mittelwert m m

dar. In einem Programmschritt 29 wird der Inhalt q einer Speicherstelle Uq auf den Wert 1 gesetzt. In einem weiteren Programmschritt 30 wird durch Löschen einer Speicherstolle TT₁₀ deren Inhalt r auf 0 gesetzt. In einem nachfolgenden Programmschritt 3I wird in einer Speicherstelle Y~ ein durch Teilung des Datenwertes D der von dem Speicherinhalt q der Speicherstelle U_q bezeichneten Speicherstelle X durch den Speicherinhalt D der Speicherstelle Y., erhaltener Divisionswert E abgespeichert.

In einem folgenden Programmschritt 32 erfolgt

eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt E der Speicherstelle Yp kleiner als ein vorher in dem Festwertspeicher vorprogrammierter Sollwert E_n ist, woraufhin der Programmablauf auf einen Programmschritt J>k übergeht, wenn dies der Fall ist, während andernfalls auf den nächstfolgenden Programmschritt 33 übergegangen wird. Im Programmschritt 33 wird in der Speicherstelle U₁₀ das durch Addition des Wertes 1 zu dem Inhalt r der Speicherstelle U₁₀ erhaltene Ergebnis abgespeichert. Anfangs nimmt r daher den Wert 0 an. Im Programn-

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' schritt 3A- v/ird in der Speicherstelle U_q das durch Addition des V/ertes 1 zu dem Inhalt q der Speicherstelle U_q erhaltene Ergebnis abgespeichert. Anfangs weist q daher den Wert 1 auf und geht sodann auf den Wert 2 und danach auf den *.Vert 3 über. In einem v/eiteren Programmschritt 35 erfolgt sodann eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt q der Speicherstelle Uq größer als die Sollzahl Ii ist, v/obei auf den nächstfolgenden Programmschritt 36 übergegangen wird, wenn dies der Fall ist, während andernfalls zu dem Programmschritt 3"I zu-rückgekehrt wird. Bei dem Ablauf von dem Programmschritt 29 zu dem Programmschritt 35 werden somit die in den Speicherstellen X., X_?, .... X_N_ abgespeicherten Daten D₁, D_?, .... D™ jeweils durch den Mittelwert D zur Gewinnung der Divxsionswerte E₁, E-j .... E_1n, geteilt. Von diesen Divisionswer-

^1:5 ten Ε«, Ep .... Ε™ bilden diejenigen Datenwerte, die über dem Sollwert E liegen, den Inhalt r der Speicherstelle U₁ „.

In einem Programmschritt 36 wird sodann der Inhalt r der Speicherstelle U_1n in ein Register R~ von acht

allgemeinen Mehrzweckregistern bzw. Arbeitsregistern des Prozessors eingegeben, der Sollzahlenwert K_n aus dem Festv/ertspeicher ausgelesen und eine Division durchgeführt. Der somit erhaltene Divisionsv/ert F verbleibt in dem Register R_ sowie einem Register R,. In einem Programmschritt 37 wird der Inhalt der Register R₂ und R-, mit dem aus dem Festwertspeicher ausgelesenen Zahlenwert 100 multipliziert. Das erhaltene Produkt H repräsentiert die Häufigkeitsrate und verbleibt in den Registern R_? und R^, wobei der obere Zahlenwert

in dem Register R₂ und der untere Zahlenwert in dem Register R, abgespeichert werden.

In einem Programmschritt 38 erfolgt sodann eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt der Register R_? und R, über einem Sollwert H„ liegen. Wenn dies der Fall ist,

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geht der Programmablauf zum nächsten Programmschritt 39 über, während andernfalls ein Übergang auf den Programcschritt /fO erfolgt. Im Programmschritt 39 wird der Inhalt m der Speicherstelle U^ ausgelesen und die m te Binärstelle ^D in der Speicherstelle U₁₁ auf den «ert "1" gesetzt. Im Progranmschritt ZfO wird die m te Binärziffer der Speicherstelle U_n auf den Wert "0" gesetzt. Da der Ausgangswert m "0" ist, bedeutet dies, daß die Binärziffer höchster Wertigkeit der Speicherstelle Xf. . gesetzt wird. In einem Programmschritt '0 41 wird der V/ert "1" zu dem Inhalt der Speicherstelle U₁-hinzuaddiert und das Ergebnis in der Speicherstelle IV abgespeichert. In einem Programmschritt 42 erfolgt dann eine Unterscheidung dahingehend, ob der Inhalt ra der Speicherstelle Ur über dem Wert 4 liegt, wobei der Programmablauf zum

Programmschritt 21 zurückkehrt, wenn dies nicht der Fall ist, während zu dem nächstfolgenden Programmschritt 43 übergegangen wird, wenn dies der Fall ist. V/ie vorstehend beschrieben, werden in dem Programmablauf vom Programmschritt

■ 20 bis zu dem Programmschritt 23 die Daten für den ersten

Zylinder D₁, D_ .... D_1nn erhalten, wobei die Sollanzahl N₀ zu 100 gewählt ist, woraufhin der Mittelwert D gewonnen wird. Jeder Datenwert D,, Dp .... bzw. D_1nn wird durch den Kittelwert D dividiert, um das jeweilige Verhältnis DVD , D_?/D_n .... bzw. D_1n /D zu erhalten. Wenn die Anzahl von

nr £- U I \J\J O

Datenwerten, deren Verhältnis über dem Sollwert E liegt, den -Sollprozentwert H überschreitet, wird die nullte Einärstelle der Speicherstelle U₁₁ auf den V/ert "1" gesetzt, während sie auf den Wert "0" gesetzt wird, wenn diese Anzahl unter dem Prozentwert H-, liegt. Sodann werden in der

^h

gleichen Weise die Daten für den dritten Zylinder D₁₀₁, D_1n- .... Dp ₀ ermittelt und der Hittelwert D₁ gewonnen. Die jeweiligen Datenwerte v/erden sodann zur Gewinnung der Verhältnisvier te durch den Hittelwert D₁ geteilt. Wenn die Anzahl der Datenwerte, deren Verhältnis über dem Sollwert

E₁-. liegt, den Prozentwert H_n übersteigt, wird die erste

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_ ₄₅ _ β 95?9 2316591

Binärstelle der Speicherstelle DL. auf den V/ert ".1" gesetzt, während sie auf den Wert "O" gesetzt wird, v/enn diese Anzahl unter dem Prozentsatz H_n liegt. In ähnlicher Weise werden die Daten für den vierten Zylinder
und deren Mittelwerte D_ gewonnen. Durch Teilung der jeweiligen Datenwerte durch den Hittelwert B₂ werden sodann die Verhältniswerte erhalten. Wenn die Anzahl der Datenwerte, deren Verhältnis über dem Sollwert E_n liegt, den Prozentsatz H_n übersteigt, wird die zweite Binäretelle der Speicherstelle TJ₁₁ auf den Wert "1" gesetzt, während sie auf den Wert "0" gesetzt wird, wenn diese Anzahl unterhalb des Prozentsatzes H_R liegt. In ähnlicher Weise v/erden die Daten für den zweiten Zylinder D,_o-, D^__.... D ^₀₀ ermittelt und deren Mittelwerte D-, gewonnen. Die jeweiligen Datenwerte werden sodann durch den Mittelwert D_v zur Gewinnung der Verhältniswerte geteilt. V/enn die Anzahl der Datenwerte, deren Verhältnis über dem Sollwert E_n liegt, den Prozentsatz H„ über-

H ti

steigt, wird die dritte Einärstelle der Speicherstelle U₁₁ auf den Viert "1" gesetzt, während sie auf den ",Vert "O" gesetzt wird, wenn diese Anzahl unter dem Prozentsatz Η,_Λ liegt.

In einem Programmschritt 43 wird sodann der Inhalt der Speicherstelle bzw. des Speicheis U₁₁ auf die Eingabe/ Ausgabe-Sammelleitung gegeben. In diesem Falle wird das Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal über den Anschluß 244 abgegeben und nimmt den Wert 0 an, während im wesentliehen gleichzeitig das Adressenwählsignal SE über den Anschluß 243 abgegeben wird und den Wert "1" annimmt. Fast gleichzeitig wird der Inhalt der Speicherstelle bzw. des Speichers U₁₁ auf die Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung gegeben. Wenn das Eingabe/Ausgabe-Befehlssignal und das Adressenwählsignal die vorstehend genannte Bedingung erfüllen, wird über den Inverter 248 und das UND-Glied 249 ein Signal erzeugt, das von ¹¹O" auf "1" übergeht. Durch dieses Signal werden die erforderlichen Daten von den an den Eingabe/Ausgabe-Sammel-

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leitungen anstehenden Daten in den oberen vier Einärstellcn des Speichers 253 abgespeichert. Sodann kehrt der Betriebsablauf des Mikrorechners 240 wieder auf den Programmschritt 2 des Ablaufdiagramms gemäß Figur 17 zurück.

Bei dem Ablaufdiagramm gemäß Figur 17 sind z.B. im Falle einer Unterscheidung wie bei dem Programmschritt und auch im Falle einer Rückkehr auf einen vorherigen Programmschritt weitere detaillierte Programmsehritte bzw. Subroutinen erforderlich, jedoch soll hier nicht näher darauf eingegangen v/erden, da diese Maßnahmen bekannt sind.

Am Ausgang des Speichers 253₅ d.h., am Ausgangsanschluß 254 der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a, wird somit das Ergebnis der Rechenoperationen und Datenverarbeitung für den ersten Zylinder abgegeben. In ähnlicher V/eise wird am Ausgangsanschluß 255 das Ergebnis für den dritten Zylinder erhalten, während am Ausgangsanschluß 256 das Ergebnis für den vierten Zylinder und am Ausgangsanschluß 257 das Ergebnis für den zweiten Zylinder erhalten werden.

Die Bezugszahl 12 bezeichnet in Figur 11 eine Anzeigeschaltung, deren Schaltungsaufbau in Figur 18 näher veranschaulicht ist. Die Bezugszahl 260 bezeichnet in Figur 18 eine Anzeigeschaltung für den ersten Zylinder, bei der ein Endanschluß eines Widerstands 261 mit dem üusgangsan- schluß 25k der Häufigkeitsermittlungs-Rechenschaltung 10a verbunden ist, während der andere Endanschluß des Widerstands

261 mit der Basis eines Transistors 263 gekoppelt ist. Der Emitter des Transistors 263 liegt hierbei an Masse. Zwischen Basis und Emitter des Transistors 263 ist ein Widerstand

262 geschaltet, während der Kollektor des Transistors 263 mit der Kathode einer Leuchtdiode 264 verbunden ist. Die Anode der Leuchtdiode 264 liegt über einen Widerstand 265 an der Stromversorgungsspannung V .

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Nachstehend wird näher auf Funktion und Wirkungsweise der den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Anzeigeschaltung 12 eingegangen. V/enn dein Eingangsanschluß 254 eine Spannung zugeführt wird, fließt über den Widerstand 261 ein Easisstrom zu dem Transistor 263 und der Transistor 263 leitet. Hierdurch leuchtet die Leuchtdiode 26^f auf. V/enn keine Spannung an dem Eingangsanschluß 254 anliegt, sperrt der Transistor 263 und die Leuchtdiode 26A-ist abgeschaltet. Die Bezugszahl 270 bezeichnet eine gleichermaßen aufgebaute Anzeigeschaltung für den dritten Zylinder, während die Eezugszahl 280 eine gleichermaßen aufgebaute Anzeigeschaltung für den vierten Zylinder und die.Bezugszahl 290 eine gleichermaßen aufgebaute Anzeigeschaltung für den zweiten Zylinder bezeichnen, deren Wirkungsweise die gleiche wie bei der Anzeigeschaltung 260 ist.

Die in Figur 11 dargestellte Taktgeberschaltung 11 ist die gleiche wie die bei der ersten Ausführungsform . verwendete Taktgeberschaltung und besteht aus einer Oszillatorschaltung, die einen Quarzoszillator und einen Zähler zur Teilung der Schwingungsfrequenz aufv/eist.

Wie vorstehend beschrieben, läßt sich durch überwachung des Aufleuchtens der jeweiligen Leuchtdiode für jeden Zylinder das Auftreten eines Klopfens feststellen.

Durch Versuche hat sich erwiesen, daß die Ergebnisse der Klopfermittlung gemäß der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, bei der verschiedene Sollwerte derart eingestellt sind, daß N_R = 100, E_R = 2 und H_R = 6 % sind, sehr gut und genau den beim Abhören durch Sinnerwahrnehmung ermittelten Ergebnissen entsprechen. Obwohl bei der vorstehend beschriebenen zweiten AusfUhrungsform die Spitzenwert-Zwischen speicherschaltung 8a und der Analog-Digital-Umsetzer 9 zur

^OJ Gewinnung eines Spitzenwertes aus den Signalverläufen im

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' Bereich von 10 - 30 nach dem oberen Totpunkt verwendet werden, kann die Klopfermittlung auch unter Verwendung der Integratorschaltung 8a¹ gemäß Figur 19 an Stelle der Spitzenwert-Zwischenspeicherschaltung 8a erfolgen, so daß ein integrierter Wert der Signalverläufe im Bereich von 10 - 30 nach dem oberen Totpunkt erhalten v,^rird. In Figur 19 ist mit der Eezugszahl 211' eine Diode bezeichnet, die von den ihr zugeführten Signalverläufen ein positives Signal weiterleitet. Ein Widerstand 212¹, ein Verstärker 213', ein Kondensator 2Hf', ein Analogschalter 215' und ein Widerstand 216' bilden einen Integrator. Die Bezugszahlen 212, 213 und 214 bezeichnen jeweils einen integrierten Schaltkreis, einen Kondensator bzw. einen Widerstand, die einen monostabilen Multivibrator bilden, der demjenigen gemäß Figur 15 entspricht und das unter (K) in Figur 13 veranschaulichte Ausgangssignal erzeugt, das vom Anstieg des von der Steuerimpulsgeneratorschaltung 7a erzeugten Signals (F) an eine Dauer von ungefähr 100 Mikrosekunden aufweist. Der Analogschalter 215' wird durch Anlegen des Impulses K gemäß Figur 13 an seinen Steuereingang geschlossen und bewirkt den Beginn der Integration durch Entladung des Kondensators 21A-¹. Da in diesem Falle das Eingangssignal des Integrators eine positive Spannung ist, wird das Ausgangssignal als negative

Spannung abgegeben.
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Durch eine mittels eines Inversionsverstärkers 217' erfolgende Inversion wird somit eine positive Spannung mit dem Verstärkungsfaktor 1 erhalten. Der Beginn dieser Integration liegt bei ungefähr 10 nach dem oberen Totpunkt, wobei nach erfolgter Integration deren Ergebnis bei ungefähr 30° nach dem oberen Totpunkt von dem Analog-Digital-Umsetzer mit einer Geschwindigkeit von 10 Mikrosekunden umgesetzt wird. Der umgesetzte bzw. digitalisierte Wert entspricht somit dem Integrationswert von Signalverläufen im Bereich *" von 10° - 30° nach dem oberen Totpunkt. Da dieser Integrations-

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wert in Abhängigkeit von dem Auftreten von Klopferscheinungen hohe Beträge annimmt, läßt sich durch in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgende Verarbeitung des Integrationswertes in der Häufigkeitsermittlungs-Kechenschaltung 10a und durch Anzeige des ermittelten Ergebnisses durch die Anzeigeschaltung 12 das gleiche Ermittlungsergebnis, wie vorstehend beschrieben, erzielen.

Obwohl bei der zweiten Ausfiihrungsforra das Abtastintervall jeweils auf 10 - 50 nach den oberen Totpunkt festgesetzt ist, wurde auch bei einem von 10 vor dem oberen Totpunkt bis 30° nach dem oberen Totpunkt gewählten Abtastintervall keine große Differenz festgestellt.

Wenn ein Auftreten oder NichtVorhandensein von Klopferscheinungen für jeden Zylinder einzeln wie im Falle der zweiten Ausführungsform ermittelt wird und die Zündverstellung in Abhängigkeit von dem Auftreten oder Nichtvorhandensein eines Klopfens oder Klingeins gesteuert wird, läßt sich weiterhin eine Steuerung der Zündverstellung für die einzelnen Zylinder erzielen.

Es werden somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung des Klopfens von Brennkraftmaschinen vorge schlagen, bei denen Schwingungen bzw. Vibrationen der Brenn kraftmaschine von einem Schwingungs- bzw. Vibrationsmeßfühler festgestellt und ein Spitzenwert der Schwingungen bzw. Vibrationen während eines vorgegebenen Intervalles nahe dem oberen Totpunkt bei einer jeden Umdrehung der Brennkraftmaschine abgetastetwerden. Der Spitzenwert für jede Umdrehung wird für eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine abgespeichert und sodann ein Durchschnittswert bzw. Mittelwert der Spitzenwerte ermittelt. Daraufhin wird das Verhältnis eines jeden Spitzenwortes zu dem Mittelwert errechnet und die Anzahl der ermittelten Verhältniswerte,

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deren Betrag einen vorgegebenen Betrag überschreitet, als Häufigkeitsrate oder Prozentsatz in Bezug auf die Gesamtzahl der Verhältniswerte, d.h. in Bezug auf eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine, ausgedrückt. Ein Vorliegen oder Nichtvorhsndensein von Klopfen bzw. Klingeln wird dann in Abhängigkeit davon bestimmt, ob diese Häufigkeitsrate oder dieser Prozentsatz über einer Bezugshäufigkeitsrate oder einem Bezugsprozentsatz liegen oder

nicht. 10

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Claims

Patentansprüche

^l/ Ty Verfahren zur Feststellung des Klopfens von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) überwachen der Vibrationen einer Brennkraftmaschine während ihrer Drehbewegung,

b) Abtasten eines Spitzenwertes der überwachten Vibrationen während eines vorgegebenen Intervalles dicht bei dem oberen Totpunkt der Bewegung eines Kolbens der Brennkraftmaschine,

c) wiederholen des Überwachungsschrittes und des Abtastschrittes mit einer einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine entsprechenden Häufigkeit_s

d)Λ ddieren des abgetasteten Spitzenwertes während der Wiederholung des Überwachungsschrittes und des Abtastschrittes,

e) Teilen des addierten Spitzenwertes durch die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine zur Ableitung eines mittleren Spitzenwertes der Vibrationen,

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" ²" B 9579

] f) teilen eines jeden abgetasteten Spitzenwertes durch den mittleren Spitzenwert zur Ableitung eines Betragsverhältnisses eines jeden abgetasteten Spitzenwertes relativ zu dem mittleren Spitzenwert,

g) Vergleichen eines jeden Betragsverhältnisses

mit einem vorgegebenen Bezugsverhältnis zur Bildung eines Vergleichssignals, das ^ein über dem vorgegebenen Bezugsverhältnis liegendes Betragsverhältnis bezeichnet,

h)Zählen einer Anzahl der Vergleichssignale,

i)^T eilen der gezählten Anzahl von Vergleichssignalen durch die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine zur Ableitung eines mittleren Zählwertes und

j)V ergleichen des mittleren Zählwertes mit einem vorgegebenen Wert zur Bildung eines das Vorliegen eines Klopfens der Brennkraftmaschine bezeichnenden Vergleichsausgangssignals, wenn der mittlere Zählwert den vorgegebenen Wert überschreitet«
2. Verfahren zur Feststellung des Klopfens von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritteι

a) überwachung der Vibrationen einer Brennkraftmaschine bei deren Drehbewegung,

b) Integrieren eines Betrages der überwachten

Vibrationen während eines vorgegebenen Intervalles dicht bei dem oberen Totpunkt der Bewegung eines Kolbens der Brennkraftmaschine ,

c) Wiederholen des Überwachungsschrittes und

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des Integrationsschrittes mit einer einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine entsprechenden Häufigkeit,

d) Akkumulieren des integrierten Betrages während der Wiederholungen des Uberwachungsschrittes und des Integrationsschrittes,

e) T eilen des akkumulierten Betrages durch die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine zur Ableitung eines Mittelwertes der Vibrationen,

f) Teilen eines jeden integrierten Betrages durch den Mittelwert zur Ableitung eines Werteverhältnisses eines jeden integrierten Betrages relativ zu dem Mittelwert,

g) Vergleichen eines jeden Werteverhältnisses mit einem vorgegebenen Bezugsverhältnis zur Bildung eines Vergleichssignals, das ein das vorgegebene Bezugsverhältnis übersteigendes V7erteverhältnis anzeigt,

h) Zählen einer Anzahl der Vergleichssignale,

i) Teilen der gezählten Anzahl der Vergleichssignale durch die vorgegebene Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine zur Ableitung einesmittleren Zählwertes und

j) Vergleichen des mittleren Zählwertes mit einem vorgegebenen Wert zur Bildung eines das Vorliegen eines Klopfens der Brennkraftmaschine bezeichnenden Vergleichsausgangssignals, wenn der mittlere Zählwert den vorgegebenen Wert überschreitet.

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