DE3038352A1

DE3038352A1 - Klopfdetektor

Info

Publication number: DE3038352A1
Application number: DE19803038352
Authority: DE
Inventors: Kenichi Yokosuka Kanagawa Yoshida
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-10-11
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1981-04-30
Also published as: GB2061380A; FR2467396A1; DE3038352C2; GB2061380B; FR2467396B1; US4423621A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Klopfdetektor oder Klopfsensor für eine Brennkraftmaschine.

Wenn bei einer Brennkraftmaschine ein starkes Klopfen der Maschine andauert, wird die Maschine bezüglich ihrer Dauerhaftigkeit nachteilig beeinflußt. Es ist jedoch bekannt, daß ein leichtes Klopfen bei einer relativ niedrigen Drehzahl der Maschine zu der besten Ausgangsleistung der Maschine und zu einem wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch führt. Es besteht eine enge Beziehung zwischen dem Auftreten des Klopfens und dem Zündzeitpunkt, je weiter der Zündzeitpunkt vorgestellt ist, umso stärker tritt das Klopfen auf.

Es ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der das Klopfen der Maschine wahrgenommen wird, um den Zündzeitpunkt so einzustellen, daß ein leichtes Klopfen beibehalten wird, um dadurch die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauches und die Ausgangsleistung der Maschine zu verbessern.

Es ist weiterhin bekannt, daß dann, wenn ein Klopfen auftritt, die Maschine schwingt, was zu einem Anstieg der Amplitude des Schwingungsanteils mit einer bestimmten Frequenz führt. Die oben' beschriebene herkömmliche Vorrichtung macht von dieser Tatsache Gebrauch. Sie weist einen Sensor auf, der die Schwingung des Maschinengehäuses wahrnimmt, ein Band mit bestimmten Schwingungsfrequenzanteilen auswählt, einen Anteil beseitigt, der dem Untergrundrauschen entspricht, um die Klopfstärke aus dem restlichen Anteil zu bestimmen, und den Zündzeitpunkt verzögert, wenn ein Klopfen auftritt, das über einem vorbestimmten Pegel liegt, um das Klopfen auf eine geeignete Amplitude zu begrenzen.

Es ist in der Tat jedoch sehr schwierig, den Pegel des Untergrundrauschens zu bestimmen. Wenn beispielsweise das Ausgangssignal eines Schwingungssensors gleichgerichtet wird und somit geglättet wird, um ein Signal zu erhalten, das dem Untergrundrauschpegel

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entspricht, enthält dieses Signal Klopfanteile, so daß es den Untergrundrauschpegel nicht genau wiedergibt. Wenn somit ein Klopfen auftritt, erscheint die Stärke des Klopfens geringer als es tatsächlich der Fall ist.

Der erfindungsgemäße Klopfdetektor enthält eine Einrichtung, die das Ausgangssignal der Sensoreinrichtung gleichrichtet, die die
Schwingungen einer Maschine aufnimmt. Der Klopfdetektor ist weiterhin mit einer Einrichtung zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichtereinrichtung, mit einer Einrichtung zum Vergleichen
des Ausgangssignals der Glättungseinrichtung mit dem Ausgangssignal der Sensoreinrichtung und einer Einrichtung versehen, die auf das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung anspricht, um die Zuführung des gleichgerichteten Signals von der Gleichrichtereinrichtung zur Glättungseinrichtung während des Auftretens eines Klopfens zu unterbrechen.

Die Einrichtung, die die Signalzuführung unterbricht, kann eine
Tastspeicherschaltung, die zwischen der Gleichrichtereinrichtung und der Glättungseinrichtung angeordnet ist, eine Einrichtung zum Differenzieren des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung nach der Zeit und einen ruonostabilen Multivibrator aufweisen, der auf das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung, anspricht, um einen Ausgangsimpuls mit einer bestimmten Dauer der Tastspeicherschaltung während des Klopfens zu liefern, damit die Tastspeicherschaltung den Wert des Ausgangssignals der Gleichrichtereinrichtung direkt vor dem Klopfen hält.

Die Verstärkungseinrichtung kann ein Regelverstärker mit Offset-Spannungsaddition sein, der eine bestimmte Gleichspannung der Verstärkung des Ausgangssignals von der Tastspeicherschaltung zuaddiert.

Die Einrichtung, die die Signa!zuführung unterbricht, kann einen Analogschalter statt einer Tastspeicherschaltung enthalten. In diesem Fall ist eine weitere Einrichtung vorgesehen, um eine Gruppe

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immer schmaler werdender Impulse , die in einem relativ engen Abstand voneinander erzeugt werden, in einen breiteren Impuls umzuwandeln, um das Öffnen und Schließen des Analogschalters zu steuern.

Die Umwandlungseinrichtung kann eine Glättungsschaltung zum Glätten des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung und einen Komparator aufweisen, der eine bestimmte Vergleichsspannung mit dem Ausgangssignal der Glättungsschaltung vergleicht.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht darin, daß ein Gleichrichter das Ausgangssignal eines Sensors gleichrichtet, der die Schwingungen einer Maschine wahrnimmt. Das Ausgangssignal des Gleichrichters wird über eine Glättungsschaltung einem Komparator zugeführt, der das geglättete und gleichgerichtete Ausgangssignal von der Glättungsschaltung und das Ausg.angssignal vom Sensor vergleicht, um ein Signal zu erhalten, das das Klopfen wiedergibt, wenn dieses auftritt. Dieses Signal wird dazu verwandt, die Zuführung des gleichgerichteten Signals vom Gleichrichter zur Glättungsschaltung während des Klopfens zu unterbrechen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klopfdetektors.

Figur 2 zeigt ein Zeitdiagramm für den Klopfdetektor.

Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm für den Klopfdetektor bei niedriger Drehzahl der Maschine.

Figur 4 zeigt ein Zeitdiagramm für den Klopfdetektor bei hoher Drehzahl der Maschine.

Figur 5 zeigt das Schaltbild eines Verstärkers für den Klopfdetektor.

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Figur 6 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 8 zeigt ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 9 zeigt ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 10 zeigt ein Zeitdiagramm für das fünfte und sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 11 zeigt das Blockschaltbild des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Es sei zunächst, angenommen, daß die Drehzahl der Maschine konstant ist, und daß die Offset-Spannung V für den Verstärker 7 gleich Null gesetzt wird, wobei die Offset-Spannung später im einzelnen beschrieben wird. In Figur 1 der Zeichnung ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klopfdetektors dargestellt. Ein Sensor 1 wandelt die Maschinenschwingung in eine elektrische Schwingung um.

Als Sensor kann ein Resonanzsensor, der mechanisch mit dem Klopfen der Maschine in Resonanz tritt, oder ein nicht Resonanzschwingungen ausführender Sensor verwandt werden, der ein Bandpaßfilter enthält, das am Ausgang des Sensors vorgesehen ist. Ein Verstärker 2 verstärkt einen Bereich von Klopffrequenzen vom Sensor 1 oder einen Bereich von Klopffrequenzen, der durch ein Bandpaßfilter gewählt ist, das am Ausgang eines Sensors vorgesehen ist, der keine Resonanzschwingungen ausführt.

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Das Signal vom Verstärker 2 wird durch einen Gleichrichter 3 in. ein Signal halbwellen- oder vollwellen-gleichgerichtet, dessen Amplitude beim Auftreten eines Klopfens größer als ohne derartiges Klopfen ist, wie es in Figur 2C dargestellt ist. Das gleichgerichtete Signal wird durch eine Glättungsschaltung 4 geglättet, die eine Verzögerungsschaltung erster Ordnung aus einem Widerstand und einem Kondensator enthalten kann. Eine Tastspeicherschaltung 5 tastet und hält das Ausgangssignal der Glättungsschaltung. Das Ausgangssignal· der Schaltung 5 wird weiterhin durch eine zweite Glätungsschaltung 6 geglättet, die in ihrem Aufbau der Glättungsschaltung 4 ähnlich sein kann, um dadurch eine stabilere Aufnahme des Klopfens durchzuführen. Das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 6 wird durch einen zweiten Verstärker"7 verstärkt, dessen Ausgangssignal den Untergrundrauschpegel wiedergibt, wie es in Figur 2D dargestellt ist.

Das Untergrundrauschpegelsignal und das Ausgangssignal des Verstärkers 2, dessen in die positive Richtung gehender Wellenformteil· der gleiche ist, wie er in Figur 2C dargestellt ist, werden durch einen Komparator 8 verglichen, der eine Kette von in negative Richtung gehenden Impulsen ausgibt, wie es in Figur 2E dargestellt ist. Wenn das Klopfen stärker wird, wird das Ausgangssignal des Sensors größer als der Untergrundrauschpegel, wie es in Figur 2D dargestellt ist. Somit nimmt die Anzahl der Impulse des Impulskettensignals und die Dauer jedes Impulses zu. Der integrierte Wert des Impulskettensignals, der in Figur 2E dargestellt ist, ändert sich entsprechend der Stärke des Klopfens, das in dieser Weise genau wahrgenommen werden kann. Das in die negative Richtung gehende Impulskettensignal wird über eine Differenzierschaltung 9 differenziert, um ein Impulssignal zu bilden, das in Figur 2F dargestellt ist. Dieses Impulssignal wird von einem monostabilen Multivibrator 10 in ein Signal mit breiteren negativen Impulsen umgewandelt, wie es in Figur 2G dargestellt ist, wobei die Dauer jedes Impulses dem Zeitintervall entspricht, über das ein Klopfen auftritt. Dazu kann der monostabile Multivibrator 10 vom rücksetz- oder rücktriggerbaren Typ sein, der immer dann, wenn ein Triggersignal· anlegt, in einen metasta-

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bilen Zustand gebracht wird, um einen Impuls zu erzeugen, der breiter als jeder Triggerimpuls ist.

Eine Tastspeicherschaltung 5 liefert das Signal, wie es anliegt und in Figur 2H dargestellt ist, von der ersten Glättungsschaltung 4 der zweiten Glättungsschaltung 6, wenn das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 10 einen hohen Pegel hat, wohingegen die Schaltung 5 den Wert des Signals von der Glättungsschaltung 4 -direkt vor dem Auftreten des Klopfens hält , und der zweiten Glättungsschaltung 6 zuführt, wenn das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 10 auf einen niedrigen Pegel kommt. Das Ausgangssignal der Tastspeicherschaltung 5 ist in Figur 21 dargestellt.

Die Zeitkonstante der Glättungsschaltung 4 ist ausreichend klein gewählt, so daß die beim Fehlen eines Klopfens auftretende geglättete Spannung als eine Spannung angesehen werden kann, die keine Glättung größerer Amplitudenanteile des gleichgerichteten Signals enthält.

Da das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 4 für die zweite Glättungsschaltung 6 von dem Augenblick an gehalten wird, an dem der Komparator 8 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel nach dem Auftreten des Klopfens erzeugt hat, wird verhindert, daß größere Amplitudenanteile des Signals von der Glättungsschaltung 4 aufgrund des Auftretens eines Klopfens an der zweiten Glättungsschaltung 6 liegen. Das hat zur Folge, daß das Untergrundrauschpegelsignal D, das durch eine Verstärkung des Signals von der zweiten Glättungsschaltung 6 unter Verwendung des Verstärkers 7 erhalten wird, nicht län-"ger durch das Auftreten des Klopfens beeinflußt wird und genau dem Untergrundrauschpegel entspricht. Das Impulskettensignal· E vom Komparator 8, das dadurch erhalten wird, daß der Untergrundrauschpegel D und das Ausgangssignal des Verstärkers 2 miteinander verglichen werden, gibt daher genau die Stärke des Klopfens wieder. Wenn andererseits kein Klopfen vorhanden ist, erzeugt der Komparator 8 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, das über die Differenzierschaltung 9 am monostabilen Muitivibrator 10 iiegt, wobei während dieses Zeitintervalls der Multivibrator 10 nicht verhindert, daß das Signal

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von der ersten Glättungsschaltung 4 über die Tastspeicherschaltung 5 an der zweiten Glättungsschaltung 6 liegt.

Es werden auch Schwingungen erzeugt, die nicht auf dem Klopfen sondern auf der Arbeit der Ansaug- und Auspuffventile und der Drehung der Kurbelwelle beruhen. Diese Schwingungen enthalten beträchtliche Anteile gleich der Klopffrequenzen und nehmen ih ihrer Amplitude mit zunehmender Drehzahl und Schwingung der Maschine zu. Wenn die Drehzahl der Maschine zunimmt, nimmt die Amplitude der Klopfschwingung zu.

Im allgemeinen neigt ein Schwingungssensor dazu, ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Amplitudenanstiegsgeschwindigkeit abnimmt, wenn die Amplitude der Eingangsschwingung zunimmt. Diese Neigung ist besonders deutlich bei einem ResonanzSchwingungssensor ausgeprägt. Das hat zur Folge, daß der Gleichrichter 3 ein Ausgangssignal, wie es durch die Wellenform L4 in Figur 3 dargestellt ist, im Bereich der niedrigen Drehzahlen der Maschine erzeugt, während im Bereich höherer Drehzahlen der Gleichrichter 3 ein Ausgangssignal erzeugt, bei dem der Unterschied zwischen der Amplitude der Klopfanteile und der Amplitude der übrigen Anteile kleiner ist,wie es durch die Wellenform K3 in Figur 4 dargestellt ist.

Das Untergrundrauschpegelsignal vom Verstärker 7 wird im allgemeinen auf einen Wert gesetzt, der zweimal so groß wie Amplitude des gleichgerichteten Signals (Figur 3: L4, Figur 4: L3) ist, wenn kein Klopfen auftritt, und der durch das Klopfen nicht geändert wird. Im Bereich höherer Drehzahlen der Maschine hat das Untergrundrauschpegelsignal somit die Form, wie sie in Figur 4 durch Kl dargestellt ist, während im Bereich niedriger Maschinendrehzahlen dieses Signal eine Form hat, wie sie in Figur 3 durch L4 dargestellt ist. Im Bereich höherer Drehzahlen der Maschine hat das Impulskettensignal vom Komparator 8, das die Stärke des Klopfens wiedergibt, eine Form, wie sie in Figur 4 durch K4 wiedergegeben ist, während die Form dieses Signals im Bereich niedriger Drehzahlen der Maschine durch L6 in Figur 3 wiedergegeben ist. Das heißt, daß die Anzahl

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der Impulse im Signal vom Komparator 8 und die Dauer jedes Impulses im Bereich höherer Drehzahlen der Maschine verglichen mit dem Bereich niedriger Drehzahlen der Maschine abnehmen. Es besteht daher die Gefahr, daß dieselbe Stärke eines Klopfens bei zunehmenden Drehzahlen der Maschine niedriger eingestuft wird.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird eine bestimmte Gleichspannung oder Offset-Spannung V einem Signal zuaddiert, das dadurch erhalten wird, daß das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 6 im Verstärker 7 verstärkt wird. Dieses so erhaltene Signal liegt am Komparator 8 als Untergrundrauschpegelsignal. Der Verstärker 7 kann den in Figur 5 dargestellten Aufbau mit zwei Widerständen 20, 21 und einem Operationsverstärker 22 haben, wobei die Offset-Spannung V durch das Verhältnis der Widerstände 23 und 24 bestimmt ist.

Die Offset-Spannung V wird in der folgenden Weise festgelegt. Wenn in Figur 3 und 4 die Maschine mit einer hohen Drehzahl läuft, wird die Offset-Spannung V kurzzeitig auf Null gesetzt, so daß das Ausgangssignal des Komparators 8 die Form hat, wie es durch K5 in Figur 4 dargestellt ist, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 20 bestimmt wird. In diesem Fall hat das Untergrundrauschpegelsignal eine Form, wie sie durch K2 in Figur 4 dargestellt ist.

Wenn sich unter denselben Klopfverhältnissen die Maschine mit einer niedrigeren Drehzahl dreht, hat das Ausgangssignal des Komparators 8 eine Form, wie es in Figur 3 durch L7 dargestellt ist, und hat das Untergrundrauschpegelsignal eine Form, wie es durch L3 in Figur 3 dargestellt ist.

Danach wird die Offset-Spannung V vom Wert Null aus erhöht, um das Untergrundrauschpegelsignal so zu ändern, wie es in Figur 3 durch L1 dargestellt ist. Das führt dazu, daß das Ausgangssignal des Komparators, das durch L5 in Figur 3 dargestellt ist, bezüglich des Signalmusters, d.h. bezüglich der Anzahl der Impulse im Ausgangssignal des Komparators und der Dauer jedes Impulses, gleich dem Ausgangssignal des Komparators bei einer hohen Drehzahl der

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Maschine wird, das durch K5 in Figur 4 dargestellt ist.

Wenn unter diesen Umständen die Maschine zu einer höheren Drehzahl zurückkehrt, wird das Untergrundrauschpegelsignal durch die Offset-Spannung bezüglich des Pegels K2 in Figur 4 zunehmen. Der Verstärkungsfaktor wird daher verringert, um die Zunahme im Untergrundrauschpegelsignal zu kompensieren. Anschließend wird die Offset-Spannung V wiederum nachgestellt, wenn die Drehzahl der Maschine im Bereich niedrigerer Drehzahlen liegt. Eine Wiederholung dieses Vorganges führt dazu, daß sich ein bestimmter Verstärkungsfaktor und eine bestimmte Offset-Spannung des Verstärkers 7 derart ergeben, daß das Ausgangssignal des Komparators,8 im wesentlichen dasselbe Signalmuster, d.h. dieselbe Dauer der Impulse und dieselbe Anzahl der Impulse im Bereich hoher und niedriger Drehzahlen der Maschine hat, wenn die tatsächliche Stärke des Klopfens in beiden Bereichen gleich ist.

In diesem Fall wird daher ein Klopfen mit gleicher Stärke unabhängig von der Drehzahl der Maschine auch in dieser Form auf der Basis des Klopf-Stärke-Signals ermittelt, das dadurch erhalten wird, daß die Ausgangsimpulse des Komparators 8 über die Zeit integriert werden.

Figur 6 zeigt ein zweites A'usführungsbeispiel der Erfindung, das dadurch erhalten wird, daß die Bauelemente 5, 6, 9 und 10 bei dem ersten in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel· fehlen und der Ausgang der Glattungsschaltung 4 direkt mit dem Eingang des Verstärkers 7 verbunden ist. Der Grundarbeitsvorgang und der Effekt des zweiten Ausführungsbeispiels sind im wesentlichen die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1 .

Das in Figur 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel gleicht dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß ein Signal, das mit der Umdrehung der Maschine synchronisiert ist, beispielsweise ein Kontaktunterbrechersignal P durch eine Frequenzspannungswandler 26 in eine Spannung umgewandelt wird, die proportional zur Drehzahl der Maschine ist und die als Offset-Spannung

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V für den Verstärker 7 dient. Dieses Ausführungsbeispiel liefert noch zuverlässiger ein geeignetes Untergrundrauschpegelsignal über den gesamten Bereich der Drehzahlen, so daß die Klopfstärke noch zuverlässiger bestimmt wird.

Das vierte in Figur 8 dargestellte Ausführungsbeispiel hat denselben Aufbau wie das in Figur 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß das Ausgangssignal des Frequenzspannungswandlers 2 6 über einen Funktionsgenerator 27 in ein Spannungssignal umgewandelt wird, das sich entsprechend, jedoch nicht notwendigerweise proportional, zur Drehzahl der Maschine ändert, wobei dieses Signal als Offset-Spannung V für den Verstärker 7 dient. Wenn sich der Untergrundrauschpegel nicht linear zur Drehzahl der Maschine ändert, wird in dieser Weise die Klopfstärke richtig bestimmt.

Das fünfte in Figur 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist gleich dem ersten in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß statt der ersten Glättungsschaltung 4 und der Tast-"speicherschaltung 5 ein Analogschalter 11 dazu dient, den Ausgang des Gleichrichters 3 mit der Glättungsschaltung 6 zu verbinden. Das Ausgangssignal des Komparators 8 dient direkt dazu, den Analogschalter 11 zu öffnen und zu schließen, und die Glättungsschaltung 6 weist eine Lade- und Entladeschaltung oder eine Integrationsschaltung mit einer relativ großen Zeitkonstanten auf.

Wenn während des Betriebes kein Klopfen auftritt, erzeugt der Komparator 8 Ausgangssignalteile mit höherem Pegel, wie es in Figur 10F. dargestellt ist, die den Analogschalter 11 schließen, so daß das in Figur 10 dargestellte Ausgangssignal E des Gleichrichters 3, das den Untergrundrauschpegel wiedergibt, an der Glättungsschaltung 6 liegt.

Wenn andererseits ein Klopfen auftritt, erzeugt der Komparator 8 Signalanteile F mit niedrigerem Pegel, die unmittelbar den Analogschalter 11 öffnen, so daß das Ausgangssignal des Gleichrichters 3,

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das dann eine höhere Amplitude hat, nicht an der Glättungsschaltung 6 liegt.

Die Glättungsschaltung 6 ist im Grundaufbau eine Lade- und Entladeschaltung oder eine Integrationsschaltung mit einer relativ großen Zeitkonstanten, so daß dann, wenn das gleichgerichtete Signal unterbrochen ist, die Glättungsschaltung 6.und daher der Verstärker 7 über das gesamte Klopfen den Signalwert unmittelbar vor der Unterbrechung des gleichgerichteten Signals halten. Das hat zur Folge, daß das in Figur 1OF dargestellte Impulssignal vom Komparator 8 genau die Klopfstärke angibt.

Das sechste in Figur 11 dargestellte Ausführungsbeispiel hat denselben Aufbau wie das in Figur 9 dargestellte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß der Schaltkreis, der vom Komparator 8 zum Analogschalter 6 führt, eine Glättungsschaltung 12 enthält, die das Ausgangssignal des Komparators 8 glättet, und daß ein zweiter Komparator 13 das Ausgangssignal der Glättungsschaltung 12 mit einem Vergleichswert vergleicht.

Während des Betriebes wird das in Figur 10F dargestellte Impulssignal vom Komparator 8 durch die Glättungsschaltung 12 über die Zeit integriert, wie es in Figur 10G dargestellt ist, wenn das Signal einen hohen Pegel hat. Dieser integrierte Wert wird rückgesetzt, wenn das Signal vom Komparator 8 auf einen niedrigen Pegel kommt. Das Ausgangssignal G der Glättungsschaltung 12 hat während des Klopfens einen niedrigen Pegel, während es ohne Klopfen _einen hohen Pegel hat. Das Ausgangssignal· der Glättungsschaltung 12 wird mit der Vergleichsspannung H in Figur 10 durch den Komparator 13 verglichen. Wenn das Ausgangssignal von der Glättungsschaltung 12 kleiner als die Vergleichsspannung ist, d.h., wenn ein Klopfen auftritt, gibt der Komparator 13 einen Signalanteil mit niedrigem Pegel aus, der in Figur 101 dargestellt ist und der den Analogschalter 6 öffnet, wodurch das vom Gleichrichter 3 kommende gleichgerichtete Signal unterbrochen wird, das nun eine erhöhte Amplitude hat. Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn

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ein Klopfen nacheinander auftritt, eine Gruppe von Impulsen vom Komparator 8 in einen Impuls mit einer Dauer umgewandelt wird, die der Gesamtdauer der Gruppe entspricht.

Bei den zuletzt genannten beiden Ausführungsbeispielen kann der Verstärker 7 eine geeignete kleine Offset-Spannung V haben, die verhindert, daß das gleichgerichtete Signal übermäßig unterbrochen wird, was zu einer unvollständigen Arbeitsweise des Detektors führen würde, obwohl beispielsweise das Untergrundrauschpegelsignal den kleinsten Spannungspegel beim Anlassen der Maschine haben kann. Wenn daher der erfindungsgemäße Detektor mit einer Steuereinrichtung für den Zündzeitpunkt verwandt wird, ist es'möglich, den Zündzeitpunkt genau entsprechend der Stärke des Klopfens zu steuern.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPL-ING

H. KINKELDEY

W. STOCKMAlR

Oa-ING · Αβ6 iCALTECHJ

K. SCHUMANN

DRFEaNAT DPU-PHYS

P. H. JAKOB

Nissan Motor Company Ltd. ^OP1-^INQ

G. BEZOLD

2, Takara-cn.o, Kanagawa-ku »«aN«·.^«.-««!*

Yokoh.ama-shi, Kanagawa-ken

8 MÜNCHEN 22 d apan Maximilianstrasse 4.3

P 15 473 P/ha 10. Oktober 1980

KLOPFDETEKTOR

PATENTANSPRÜCHE

Ij/ Klopfdetektor für eine Maschine gekennz eichnet

•durch

a) eine Sensoreinrichtung (1) zum. Aufnehmen der Schwingung der Maschine in Form eines Wechselstromsignals,

b) eine Einrichtung (3) zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung (1),

c) eine Einrichtung (4) zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichtereinrichtung (3) ,

d) eine Einrichtung (8) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Glättungseinrichtung (4) mit dem Ausgangssignal der Sensoreinrich¹-tung (1) und

e) eine Einrichtung (5,9,10;11,12,13), die auf das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (8) anspricht und das Zuführen des g'leichgerichteten Signals zur Glättungseinrichtung (4) während des Klopfens unterbricht.

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TELEFON (OBS) Ο22862 TELEX O5-3S3BO TELEGRAMM= MONAPAT TELEKOPIERER
2. Klopfdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungseinrichtung eine Tastspeicherschaltung (5) , die zwischen der Gleichrichtereinrichtung und der Glättungseinrichtung angeordnet ist, eine Einrichtung (9) zum Differenzieren des AusgangsSignaIs der Vergleichseinrichtung nach der Zeit, und einen monostabilen- Vibrator (10) aufweist, der auf das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung anspricht, um einen Ausgangsimpuls mit einer bestimmten Dauer der Tastspeicherschaltung während des Klopfens zu liefern, damit die Tastspeicherschaltung den Wert des Ausgangssignals der Gleichrichtereinrichtung direkt vor dem Auftreten des Klopfens hält.
3. Klopfdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung ein URegelverstärker vom Offset-Spannungstyp ist, der eine bestimmte Gleichspannung der Verstärkung des Ausgangssignals von der Tastspeicherschaltung zuaddiert.
4. Klopfdetektor nach Anspruch 3, gekennz eichnet durch eine zweite Glättungseinrichtung, die zwischen der Gleich- · richtereinrichtung und der Tastspeichereinrichtung angeordnet ist.
5. Klopfdetektor nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeich net, daß die Gleichspannung konstant ist.
6. Klopfdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Gleichspannung entsprechend einer bestimmten Funktion in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine geändert wird.
7· Klopfdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung zur Drehzahl der Maschine proportional ist.
8. Klopfdetektor·nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungseinrichtung einen Analogschalter (6) aufweist.

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9. Klopfdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungseinrichtung weiterhin eine Einrichtung (12,13) aufweist, die eine Gruppe von aufeinanderfolgend schmaler werdenden Impulsen, die in einem relativ geringen Abstand voneinander erzeugt werden, in einen breiteren Impuls umwandelt, um das Öffnen und Schließen des Analogschalters zu steuern.
1 0. Klopfdetektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung eine Glättungsschaltung (12) zum Glätten des Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung und einen Komparator (13) zum Vergleichen einer bestimmten VergleichsSpannung mit dem Ausgangssignal der GlättungsSchaltung aufweist.
11. Klopfdetektor nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung (7) ein Verstärker vom Offset-Spannungstyp ist, der eine bestimmte Gleichspannung der Verstärkung des Ausgangssignals der Glättungseinrichtung zuaddiert.
12. Klopfdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsschaltung eine Integrationsschaltung mit einer relativ großen Zeitkonstanten enthält.

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