DE3105996C2 - Klopfdetektor für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Ein Vergleicher (126) vergleicht entweder vor oder nach der Gleichrichtung ein aus dem Schwingungssignal, das die Schwingungen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine angibt und durch einen Signalpaß (132) hindurchgegangen ist, erhaltenes Signal mit einem Bezugspegelsignal von einer dieses bildenden Schaltung (124) zum Erzeugen eines Klopfsignals, das das Auftreten und die Stärke des Klopfens angibt, wenn das erstere Signal in seiner Stärke größer als das letztere ist. Die das Bezugspegelsignal bildende Schaltung (124) bewirkt eine Gleichrichtung und Glättung des Schwin gungssignals, um ein gleichgerichtetes, geglättetes Signal zu erzeugen, und weist eine erste Verstärkerschaltung (130) auf, die das gleichgerichtete, geglättete Signal verstärkt, um das zuvor erwähnte Bezugspegelsignal zu erzeugen. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, erzeugt eine Bestimmungsschaltung (138) für die Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Treibersignal, auf das eine Umschaltschaltung (136) durch Umschalten des Verstärkungsfaktors von mindestens einem oder einer des Signalpasses (132) und der das Bezugspegelsignal bildenden Schaltung (124) von einem Wert auf einen anderen anspricht, wodurch ein möglicherweise in dem Gesamtbereich der höheren und niedrigeren Drehzahlen der Brennkraftmaschine auftretendes Klopfen zuverlässig erfaßt wird, um bei der Zündzeitpunktsteuerung der fremdgezündeten Brennkraftmaschine benutzt zu werden.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (136,140) derart ausgelegt ist, daß die Verstärkungsfaktoren des Verstärkers (132) und/ oder des Bezugssignalsgenerators (124,130) von diskreten ersten Werten auf diskrete zweite Werte umschaltbar sind, wobei das Treibersignal (Sc) erzeugt wird, wenn die Drehzahl oberhalb eines bestimmten Wertes in einem Drehzahlbereich liegt, in dem ein durch die Brennkraftmaschine bewirktes hohes Hintergrundrauschen auftritt.

2. Klopfdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangswiderstand (R₆, Rj, Rs) des Verstärkers (132) von der Umschalteinrichtung (136,140) änderbar ist.

3. Klopfdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenerator (124, 130) einen Operationsverstärker (OP\) aufweist, bei dem das Verhältnis seines Eingangswiderstandes (R\) zu seinem Rückkopplungswiderstand (R* R3) von der Umschalteinrichtung (136, 140) änderbar ist.

4. Klopfdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Umschalteinrichtung (136,140) änderbare Vorspannung an eine den Eingangswiderstand des Operationsverstärkers (OP\) bildende Schaltung (Ri, R₉ bis Rn) gebbar ist.

5. Klopfdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (136,140) einen ersten Schalter (Ryt₂, Tr₅) hat, der auf das Treibersignal anspricht, um dem Ausgangswiderstand (Re, Rj) einen weiteren Ausgangswiderstand (Rg) para'lelzuschalten.

6. Klopfdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (136,140) einen zweiten Schalter (Tr*, Ry_t) hat, der auf das Treibersignal anspricht, um einem Ausgangswiderstand (Ru, Ru) des Bezugssignalgenerators (124, 130) einen weiteren Ausgangswiderstand (R3) parallelzuschalten.

7. Klopfdetektor nach den Ansprüchen 4,4 und 5, oder 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (136, 140) eine Vorspannungsänderungseinrichtung aufweist, die auf das Treibersignal anspricht, um das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (OPi) zu vermindern.

8. Klopfdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsänderungseinrichtung eine Vorspannung (Vcc) abgibt, die an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OPi) gegeben wird, sowie einen dritten Schalter (Ryi, Trs) aufweist der auf das Treibersignal zum Vermindern der Größe der Vorspannung anspricht

9. Klopfdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Vorspannungsänderungseinrichtung in Reihe geschaltete erste und zweite Vorspannungswiderstände (R₉, Äu), die zwischen der Vorspannung (Vcc) und Erde liegen, einen dritten Vorspannungswiderstand (R\o), der den Schaltpunkt zwischen den ersten und zweiten Vorspannungswiderständen mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OPi) verbindet und einen vierten Vorspannungswiderstand (Ru) aufweist der mit dem dritten Schalter (Ryi, Tr^) beim Ansprechen auf das Treibersignal dem zweiten Vorspannungswiderstand (Ru) parallelzuschalten ist.

10. Klopfdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungssignal (Sa) in im wesentlichen unveränderter Form verstärkt wird.

11. Klopfdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das Schwingungssignal (Sa)nach seiner Gleichrichtung verstärkt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Klopfdetektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einem solchen, aus der US-PS 41 11 035 bekannten Klopfdetektor erzeugt die Bestimmungseinrichtung das Treibersignal immer dann, wenn die Drehzahl unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, der geringfügig oberhalb der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine liegt. Die auf das Treibersignal ansprechende Umschalteinrichtung bewirkt eine Verbindung des das verstärkte Schwingungssignal erhaltenden Eingangs des Vergleichers mit Erde, so daß bei einer niedrigen Drehzahl der Brennkraftmaschine, die unterhalb des bestimmten Wertes liegt, keine Verzögerung des Zündzeitpunktes aufgrund eines eventuell auftretenden Klopfens vorgenommen wird. Dadurch soll sichergestellt werden, daß eine zügige Beschleunigung der Brennkraftmaschine aus dem Leerlaufbetrieb heraus möglich ist.

In der DE-OS 30 38 352 ist ein Klopfdetektor beschrieben, bei dem die Zuführung des Schwingungssignals an den Bezugssignalgenerator immer für die Zeitdauer unterbrochen wird, während der ein Klopfsignal auftritt. Dadurch soll verhindert werden, daß die eigentlichen Klopfschwingungen in dem Schwingungssignal in die Erzeugung des Bezugssignals mit eingehen können.

In der DE-OS 30 16 117 ist ein Klopfdetektor beschrieben, der als Schwingungsfühler einen Hall-Generator oder einen magnetfeldabhängigen Widerstand sowie einen durch die Schwingungen der Brennkraftmaschine bewegten Permanentmagneten benutzt, um nach Maßgabe der Größe dieser Schwingungen von dem Hall-Generator oder dem magnetfeldabhängigen Widerstand ein Ausgangssignal zu erzeugen. Um das Ansteigen des Hintergrundrauschens bei ansteigender Drehzahl der Brennkraftmaschine zu berücksichtigen

bzw. zu kompensieren, wird der an den Hall-Generator oder den magnetfeldabhängigen Widerstand gegebene Speisestrom mit wachsender Drehzahl der Brennkraftmaschine verringert.

In der DE-OS 29 18 420 ist ein Klopfdetektor beschrieben, der ein zur Drehzahl bzw. Drehstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchrones Meßfenster benutzt, nur während dem das vom Vergleicher abgegebene Klopfsignal weiterverarbeitet wird, um das Auftreten von Hintergrundrauschen bzw. von für das Klopfen nicht typischen Schwingungen möglichst wenig zu berücksichtigen.

Aus der DE-OS 29 17 213 ist ein Klopfdetektor bekannt, der als Bezugssignalgenerator einen Funktionsgenerator zum Erzeugen des Bezugssignals nach Maßgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine benutzt Je höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, um so höher wird auch das Bezugssignal, wobei dieses eine bestimmte und typische Abhängigkeit von der Drehzahl hat, die die Amplitudenabhängigkeit des Schwingungssignals von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängig von dem Auftreten von Klopfen berücksichtigt

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Klopfdetektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine das durch Mittelung des Schwingungssignals erzeugte Bezugssignal infolge des dann größer werdenden Hintergrundrauschens nicht zu groß wird, um noch eine eindeutige Feststellung von Klopfen durch Vergleich des Bezugssignals mit dem Schwingungssignal zu ermöglichen.

Bei einem Klopfdetektor der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Umschaltung der Verstärkungsfaktoren sowohl des das Schwingungssignal verstärkenden Verstärkers als auch des das Bezugssignal erzeugenden Bezugssignalgenerators von diskreten ersten Werten auf diskrete zweite Werte, wenn die Bestimmungseinrichtung das Überschreiten einer bestimmten Drehzahl in Richtung eines hohen Drehzahlbereiches der Brennkraftmaschine feststellt, ist zumindest einer dieser Verstärkungsfaktoren so zu ändern, daß das verstärkte Schwingungssignal immer noch eine ausreichende Amplitude gegenüber der des erzeugten Bezugssignals hat. Eine solche Umschaltung der Verstärkungsfaktoren zwischen zwei Werten erfordert dabei einen sehr viel geringeren Schaltungsaufwand als z. B. ein das Bezugssignal in einer bestimmten Drehzahlabhängigkeit erzeugender Funktionsgenerator. Die Verstärkungsfaktoren können dabei durch Änderungen der Eingangswiderstände, der Rückkopplungswiderstände, der Ausgangswiderstände und/oder von Vorspannungen in geeigneter Weise freizügig so geändert werden, daß eine optimale Anpassung des Klopfdetektors an die jeweils benutzte Brennkraftmaschine möglich ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von Figuren erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Zündzeitpunktsystems für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, in der ein Klopfdetektor eingebaut ist,

F i g. 2 einen Stromlaufplan, teilweise als Blockschaltbild, des Klopfdetektors,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm des Systems, das die Signalformen von Signalen verschiedener Bauelemente des Klopfdetektors zeigt.

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Phasensteuerschaltung und des Zündreglers der F i g. 1,

F i g. 5 einen Stromlaufpian der Lade- und Entladeschaltung der Phasensteuerschaltung, F i g. 6 ein Zeitdiagramm des Systems der F i g. 4,

F i g. 7 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Zündzeitpunkts-Voreilungswinkel und der Klopfstärke zeigt

F i g. 8 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und den Eingangssignalen für den Vergleicher des Klopfdetektors zeigt, wenn die Umschalterschaitungen für die Verstärkungsfaktoren der Verstärkerschaltungen nicht betätigt sind,

F i g. 9 einen Stromlaufplan, teilweise als Blockschaltbild, eines zweiten Ausführungsbeispiels des Klopfdetektors,

Fig. 10 bis 13 unterschiedliche Abwandlungen eines besonderen Teils des Klopfdetektors, Fig. 14 einen Stromlaufplan ähnlich der Fig.9 eines dritten Ausführungsbeispiels des Klopfdetektors und

Fig. 15 einen Stromlaufplan ähnlich der Fig.9 eines vierten Ausführungsbeispiels des Klopfdetektors. In den Fig. 1 und 2 ist ein Zündzeitpunktsystem 10 für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine gezeigt, das einen Klopfdetektor aufweist. Der Klopfdetektor 12 weist einen Schwingungsfühler 120 auf, der z. B. an dem Zylinderblock, dem Zylinderkopf oder dem Ansaugsystern der hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine angebracht ist. Der Fühler kann z. B. magnetostriktiver oder piezoelektrischer Bauart sein. Der Fühler erzeugt ein in Fig. 3 gezeigtes Signal 5, das an ein Bandpaßfilter 122 gegeben wird, das in typischer Weise eine Mittenfrequenz/"₀von7 kHz und eine Güte Q( = f₀/2f)\on 10 hat und damit ein Signal S_ä mit einer Bandbreite von im wesentlichen 5 bis 1OkHz hindurchläßt, das ein typisches Klopfsignal ist. Genauer gesagt, hängt der Frequenzbereich des Klopfsignals hauptsächlich von der Ausbildung und Temperatur einer jeden Brennkammer der Brennkraftmaschine ab. Eine ein Bezugspegelsignal bildende Schaltung 124, die aus einem Gleichrichter 126, einer Mittelwertschaltung 128 und einer Verstärkerschaltung 130 besteht, erzeugt ein Hintergrundrausch- oder Bezugspegelsignal S_r aufgrund des Signals S₃ von dem Bandpaßfilter 122.

Insbesondere wird das Signal S_a von dem Gleichrichter 126, der z. B. ein Halbweggleichrichter ist, in ein gleichgerichtetes Signal 5* gleichgerichtet, das an die Mittelwertschaltung 128 gegeben wird, wo es geglättet wird. Die Mittelwertschaltung 128 kann ein Tiefpaßfilter oder eine Integrationsschaltung aufweisen, die eine relativ große Entladezeitkonstante hat, wodurch ein Gleichspannungssignal S* erzeugt wird, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, das von der Verstärkerschaltung 130 mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor in das Bezugspegelsignal S_r verstärkt wird, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Die Verstärkerschaltung 130 umfaßt einen invertierenden Operationsverstärker OPi, einen Eingangswiderstand Ri, der den Ausgang der Mitlelwertschaltung 128 und den invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers OP\ verbindet, und einen Rückkopplungswiderstand y?2> der den Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers OPi verbindet.

Gleichzeitig wird das Signal 5_a von dem Filter 122 von einer Verstärkerschaltung 132 verstärkt, die einen invertierenden Operationsverstärker OP₂, einen Eingangswiderstand /?4, einen Rückkopplungswiderstand

Rs, wie im Falle der Verstärkerschaltung 130, und in Reihe geschaltete Ausgangswiderstände R₆ und R₇ aufweist und ein Signal S₈- abgibt, das dann mit dem Bezugspegelsignal Sr von einem Vergleicher 134 verglichen wird. Wenn das Signal 5_a in seiner Stärke größer als das Signal S_r ist, erzeugt der Vergleicher 134 ein zugeordnetes Signal S_p mit einem Impuls hohen Pegels, das das Auftreten und die Größe eines Klopfens während dieser Zeitdauer angibt.

Das Impulssignal S_p steuert dann eine Integrationsschaltung 18 einer Zündzeitpunkt-Einstellschaltung 16 derart, daß die Schaltung 18 eine Integration über der Zeit mit einer ersten Zeitkonstanten vornimmt, während das Klopfsignal S_p auftritt, und einen Entladevorgang mit einer zweiten, unterschiedlichen Zeitkonstanten ausführt, wenn das Klopfsignal S_p nicht vorliegt, so daß das Signal S_p in ein Spannungssignal V₃ umgeformt wird, das der Größe des Klopfens entspricht.

Eine Phasensteuerschaltung 20 der Zündzeitpunkt-Einstellschaltung 14 spricht auf das Signal V_a an und verzögert ein Bezugszündzeitpunktsignal oder ein Kurbelwellenwinkel-Bezugssignal S₁, das ein Verteiler 22 nach Maßgabe des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine berechnet hat, in entsprechender Weise, um ein eingestelltes Signal Sr an einen Zündregler 24 abzugeben. Dieser Regler berechnet aufgrund des Signals 5,-ein Stillstandswinkelimpulssignal Sf, um das Zuführen eines elektrischen Stroms an eine Zündspule 26 derart zu steuern, daß ein Zündfunke an einer Zündkerze eines jeden hier nicht gezeigten Zylinders über den Verteiler 22 zum Zeitpunkt der Rückflanke eines jeden Impulses des Stillstandswinkelimpulssignals Sf bewirkt wird, um das Auftreten eines weiteren Klopfens zu unterdrücken oder zu verhindern. Einzelheiten des Aufbaus und der Wirkungsweise der Phasensteuerschaltung 20 und des Zündreglers 24 werden in Verbindung mit den F i g. 4,5 und 6 erläutert. Das Kurbelwellenwinkelbezugssignal S,; das ein vom Regler und den Unterdruckvoreilungswinkeln bestimmtes Basissignal ist, wird einmal für jede 180°-Drehung der Kurbelwelle im Falle einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine oder einmal fürjede 120°-Drehung der Kurbelwelle im Falle einer 6-ZyIinder-Brennkraftmaschine erzeugt. Das Winkelbezugssignal 5, von dem Verteiler 22 wird mit einem Signalformer 200 in ein Signal umgeformt, das regelmäßige Rechteckimpulse hat, die von einer Steuerschaltung 202 für das Tastverhältnis in ein Impulssignal F umgeformt werden, wie es in F i g. 6 gezeigt ist, was in Abhängigkeit der Drehr.ahl der Kurbelwelle und der Spannung der Spannungse jel-Ie erfolgt Die Impulse des Signals Fhaben eine konstante impulsbreite, und ihre ins Negative gehenden Flanken Fi treten bei den Punkten O auf, bei denen das Signal S₁ jeweils durch Null geht. Das Ausgangssignal F der Steuerschaltung 202 für das Tastverhältnis wird an ein Paar von Unterschaltungen 204a und 204i> gegeben, die eine Lade- und Entladeschaltung 204 bilden. Im einzelnen bildet in der Unterschaltung 204a das Ausgangssignal F der Steuerschaltung 202 für das Tastverhältnis das Eingangssignal für eine Reihenschaltung aus einer Diode D\ und einen Kondensator C₂, für den Setzeingang eines Flip-Flops FF] der Unterschaltung 204a. Das Flip-Flop FFi wird durch die ins Negative gehende Ranke fj des Signals F gesetzt und von dem Signal eines Vergleichers OPi zurückgesetzt, um das in F i g. 6 gezeigte Signal COi zu erzeugen. Wenn das Signal CO\ einen niedrigen Pegel hat, wird ein Transistor Tn über einen Widerstand /?,₀ gesperrt, und ein Transistor Tr₂ wird über Widerstände /?_M und Rt₂ durch die Speisespannung + Gleitend geschaltet. Auf diese Weise wird ein Kondensator Q über einen Widerstand /?n und den Transistor Tr₂ aufgeladen, und die sich über dem Kondensator Ci ändernde Ladespannung ist durch den Anstieg m\ in F i g. 6 gezeigt. Wenn das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops FFi einen hohen Pegel hat, wird der Transistor Th leitend geschaltet und der Transistor Tr₂ wird gesperrt. Der Kondensator Q lädt sich daher nicht länger auf und beginnt sich über einen Widerstand Ru zu entladen, wobei die Entladekurve durch den Anstieg π in F i g. 6 gezeigt ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers OPi nimmt einen hohen Pegel an und setzt das Flip-Flop FFi zurück, wenn das Potential über dem Kondensator Ci, wie es durch die Signalform CD in F i g. 6 gezeigt ist und über einen Widerstand R\$ an den invertierenden Eingang des Vergleichers OPi gegeben wird, unter den Spannungspegel des Eingangssignals des Vergleichers OPi fällt, der durch die Widerstände /?i6 und Ru bestimmt ist.

Gewöhnlich wird der zuvor erwähnte Vorgang wiederholt, wenn jedoch Klopfen auftritt, steigt die Ausgangsspannung ν» der Integrationsschaltung 18 zu einem Zeitpunkt fo an, wie dieses z. B. durch V₁₁ in F i g. 6 gezeigt ist Die Signalform von V_a in F i g. 6 ist in einer etwas vereinfachten Form, verglichen mit der tatsächlichen Signalform, zum Erleichtern der Beschreibung gezeigt. Daher wird ein in F i g. 5 gezeigter Transistor, der einen Puffer 206 in F i g. 4 bildet, über einen Widerstand At₈ leitend geschaltet. Der Kondensator Ci wird von der Speisequelle + Küber einen Widerstand Λ19 und den Transistor 7V₃ mit einem elektrischen Strom aufgeladen, der proportional der Ausgangsspannung V„ ist, und wird auch über den Transistor Tr und den Widerstand Rn von der Speisequelle + V mit der durch den Anstieg m₂ in Fig.6 gezeigten Signalform aufgeladen. Wenn die Spannung am Kondensator Ci ansteigt, steigt auch die zum Entladen des Kondensators Ci erforderliche Zeit auf irgendeinen gewünschten Wert an, wie dieses aus dem Vergleich der Entladezeitdauern At\ und At₂ in F i g. 6 zu erkennen ist Diese Entladezeiten entsprechen Verzögerungen von den Punkten O, bei denen das Kurbelwellenwinkelbezugssignal S, jeweils durch Null geht. Die Verzögerungen ändern sich in Abhängigkeit von den Ladeanstiegen /Πι und m₂, und die Differenz zwisehen den Entladezeiten At\ und At₂ gibt die Differenz zwischen den entsprechenden Zündzeitpunkten an.

Im einzelnen wird der Ladeanstieg m, der Signalform CD in F i g. 6, wenn die Ausgangsspannung V_a der Integrationsschaltung 18 größer als Null ist durch die Ausgangsspannung V_a der Integrationsschaltung 18 gesteuert, während der Entladeanstieg π konstant ist. Damit gilt

777, (T-At!) = Π X At,,

wobei /π,- gleich m\ ist, wenn V_a gleich Null ist, und gleich m₂ ist, wenn V₃ positiv ist, Γ die Periodendauer des Signals Fund f,die Entladezeitkonstante, die dem Entladeanstieg η entspricht sind, sowie gleich fi ist, wenn V_a gleich Null ist, und gleich f2 ist wenn V₃ positiv ist
Durch Umformung der Gleichung (1) ergibt sich

m,

At_{1 =}

da der Verzögerungswinkel

ist, wobei «gleich 120° im Falle einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine und gleich 180° im Falle einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine ist, ergibt sich durch Einsetzen der Gleichung (2) in (3):

Θ, =

m,

X a.

Die Gleichung (4) zeigt den Verzögerungswinkel (9, als eine Funktion des Ladeanstiegs m,.

In ähnlicher Weise hat die zweite Unterschaltung 2046 den gleichen Aufbau und die gleiche Arbeitsweise wie die Unterschaltung 204a mit der Ausnahme, daß die Diode D₂ der Unterschaltung 204i> mit der entgegengesetzten Polarität zu der der Diode D\ der Unterschaltung 204a über einen Kondensator Ci mit dem Setzeingang Seines Flip-Flops FF₂ der Unterschaltung 2046 so verbunden ist, daß das Flip-Flop FFi durch die ins Positive gehende Flanke F\ des Signals F von der Steuerschaltung 202 für das Tastverhältnis gesetzt wird, wie dieses in F i g. 6 gezeigt ist. Die Rückflanken der Ausgangsimpulse COi und CO2 der Schaltungen 204a und 2040 werden daher über die Dioden-Kondensatoren-Paare Di, Cn und £>4, C5 an den Rücksetzeingang R und den Setzeingang Seines Flip-Flops 240 des Zündreglers 24 jeweils gegeben, um ein Stillstandswinkelsignal zu erzeugen, das in F i g. 6 unter S,- gezeigt ist, und um einen Phasenwinkel Θ2 gegenüber dem Ausgangssignal Fder Steuerschaltung für das Tastverhältnis verzögert ist. Dieses Signal S,- wird über einen Verstärker 242 und einen Leistungstransistor 246 des Zündreglers 24 an die Zündspule 26 gegeben. Ein Stromfühler 244 erfaßt den in Fig.6 unter Sf gezeigten Strom, der durch den Leistungstransistor 246 fließt, um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 242 und damit den durch den Leistungsiransistor 246 fließenden Strom zu steuern. Der durch den Leistungstransistor 246 und die Zündspule 26 fließende Strom Sr erzeugt einen Zündfunken an einer hier nicht gezeigten Zündkerze des zugeordneten Zylinders der Brennkraftmaschine, der hier ebenfalls nicht gezeigt ist, über den Verteiler 2 bei der Rückflanke eines jeden Stromimpulses S/.

Der Zündzeitpunkt und die Klopfstärke haben die in F i g. 7 gezeigte Beziehung zueinander, so daß bei einer Verzögerung des Zündzeitpunktes ein weiteres Klopfen unterdrückt oder verhindert wird.

Für Drehzahlen oberhalb von 4000 Umin-¹ ist das Bezugspegelsignal S_r größer als der Maximalwert des Signals S_;,· von der Verstärkerschaltung, und zwar selbst dann, wenn Klopfen auftritt Diese Beziehung tritt auf, da bei hohen Drehzahlen das mechanische Rauschen der Brennkraftmaschine ansteigt, so daß die Mittelwertschaltung 128 mit einer relativ großen Entladezeitkonstanten ein sich laufend addierendes ansteigendes Ausgangssignal Si erzeugt das von der Verstärkerschaltung 130 mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor verstärkt wird. Die nachfolgende Beschreibung ist darauf gerichtet wie diesem Problem Rechnung zu tragen ist.

Eine Umschaltschaltung 136 ist vorgesehen, die einen zweiten Rückkopplungswiderstand Ri und ein Relais Ry] aufweist das den zweiten Rückkopplungswiderstand Ri dem ersten Rückkopplungswiderstand R2 durch Schließen eine Relaiskontaktes Ryt\ parallel schaltet wenn die Relaiswicklung Ryc\ durch ein Ausgangssignal Sc hohen Pegels einer Bestimmungsschaltung 138 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erregt wird, um den Widerstandswert des Rückkopplungswiderstandes von

R₂ auf R₂RiIR₂ +R3

zu ändern und damit den Verstärkungsfaktor, der durch den Rückkopplungswiderstand dividiert durch den Eingangswiderstand bestimmt ist, der Verstärkerschaltung 130 von

R₂IR₁ auf R₂R₃IR₁(R₂ + R₃)

zu ändern.

Die Bestimmungsschaltung 138 für die Drehzal der Brennkraftmaschine erhält das Zündsignal Sr von dem Zündregler 24, um elektrisch die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu berechnen und nur dann ein Ausgangssignal S_c hohen Pegels zu erzeugen, wenn die Drehzahl oberhalb eines bestimmten Wertes, z. B. von 4000 Umin-¹, liegt. Daher ist der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 130 gleich

wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb von 4000 Umin-' liegt, während er gleich

R₂R₃IRi(R₂ +R₃)

ist, wenn die Drehzahl oberhalb von 4000 Umin-¹ ist, wodurch der Verstärkungsfaktor in der zuvor erwähnten Weise vermindert wird. Dieses verhindert, daß das Hintergrundrausch- oder Bezugspegelsignal S_r infolge des mechanischen Rauschens der Brennkraftmaschine zu stark ansteigt, wenn die Drehzahl oberhalb von 4000 Umin-¹ liegt, so daß das Signal S_r daran gehindert wird, einen größeren Wert als das Maximum des Signals S_aanzunehmen, wodurch Klopfen selbst dann erfaßt werden kann, wenn die Drehzahl oberhalb von 4000 Umin-¹ liegt.

Ein Vermindern des Verstärkungsfaktors allein der Verstärkerschaltung 130 kann es jedoch unmöglich maclien, die Größe des Klopfens im gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine richtig zu erfassen. Mit anderen Worten, solange nicht das Verhältnis der Größe der Signale von den Verstärkerschaltungen 130 und 132 im wesentlichen konstant ist, wenn die Größe des Klopfens konsant ist, wird die erfaßte Größe des Klopfens einen Fehler enthalten. Um diese zu verhindern, wird bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel der Pegel des Signals S_a· von der Verstärkerschaltung 132 in einem geeigneten Verhältnis ebenfalls vermindert um den Erfassungsfehler zu vermindern, wenn die Drehzahl oberhalb von 4000 Umin-¹ liegt. Im einzelnen umfaßt eine zweite Umschalteinrichtung 140 ein Relais, das einen zweiten Ausgangswiderstand Rg dem ersten Ausgangswiderstand R₁ durch Schließen eines Arbeitskontaktes Ryt2 parallel schaltet wenn eine Relaisspule Ryc2 duch das Ausgangssignals S_cder Bestimmungsschaltung 138 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erregt wird, wodurch der Pegel des Signals auf

S_a-x (R₆+R₇)(R₇IIRs)IR₇(R₆ + R₇IIRs)

vermindert wird, wobei R₇URs den Ausdruck

R₁ χ R₈I(R₇ + Rs)

bezeichnet wodurch das Klopfen mit im wesentlichen der gleichen Genauigkeit in den Gesamtbereichen der höheren und niedrigeren Drehzahlen der Brennkraft-

maschine erfaßt werden kann.

Auf diese Weise stellt die Abgabe des Impulssignals Sp von dem Vergleicher 134 eine richtige Zündung an jeder hier nicht gezeigten Zündkerze der Brennkraftmaschine durch die Zündzeitpunkts-Einstellschaltung 16, den Zündregler 24, die Zündspule 26 und den Verteiler 22 sicher.

In Fig.9 hat ein zweites Ausführungsbeispiel des Klopfdetektors den gleichen Aufbau wie der Klopfdetektor der F i g. 2 mit der Ausnahme, daß das Verhältnis der Ausgangssignale der Verstärkerschaltungen 130 und 132 im wesentlichen konstant über den gesamten Bereich der höheren und niedrigeren Drehzahlen der Brennkraftmaschine durch Vergrößern des abgeschnittenen Wertes der Verstärkerschaltung 130 anstelle des Verminderns des Pegels des Signals S„· von der Verstärkerschaltung 132 gehalten wird, wenn die Größe des Klopfens als konstant angenommen wird. Im einzelnen wird, wenn die Drehzahl unterhalb von 4000 Umin-' liegt, eine Spannung

V^x RI(R +R₉)

cχ RI(R + R₉) und V₁*χ R_nI(Rx, + R₉)

Verstärkerschaltung 132 als ein vom Bi ndpaßfilter 122 erhaltenes Signal S_a beschrieben und gezeigt, es kann jedoch auch als das Signal Sb von dem Gleichrichter 126 erhalten werden, wie dieses in den Fig.2, 9, 14 und 15 durch eine gestrichelte Linie b 1 gezeigt ist.

wobei A=A₁₁XAi₂ZCAIi-I-Ai₂) ist, über Widerstände /?io und A₂ an den Ausgangspunkt a des Operationsverstärkers OPi gegeben. Wenn andererseits die Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb von 4000 Umin-¹ liegt, wird die Wicklung Ryc$ eines Relais Ry-i durch das Ausgangssignal S_c von der Bestimmungsschaltung 138 für die Drehzahl der Brennkraftmaschine erregt, um den Ruhekontakt Ryh zu öffnen, so daß eine Spannung

Vcc·/. R_1xI(Rn+R₉),

wobei R\\> R ist, die höher als die zugeführte Spannung ist, wenn die Drehzahl unter 4000 Umin-¹ ist, über Widerstände /?io und A₂ an den Punkt a angelegt wird. Wenn die Differenz zwischen den Spannungen

so eingestellt ist, daß sie den Abfall in der Größe des verstärkten Signals S_ader Verstärkerschaltung 132 bei dem ersten Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ausgleicht, hat das zweite Ausführungsbeispiel die gleiche Wirkung wie das erste Ausführungsbeispiel.

Bei diesen zwei Ausführungsbeispielen kann die Kombination der Verstärkerschaltung 130 und der Umschalteinrichtung 136 durch in den Fig. 10 bis 13 gezeigten Anordnungen ersetzt werden, in denen der Widerstand A3 einem Widerstand R\* parallel geschaltet ist, der mit einem Widerstand Ru zum Bilden eines Gesamtausgangswiderstandes zusammenwirkt, wenn ein Relais Ry\ oder ein Transistor Tr* von dem Signal S_c betätigt wird. Die Verstärkerschaltung 130 kann durch einen Gleichstromverstärker ersetzt werden, der Transistoren anstelle eines Operationsverstärkers aufweist. Der Verstärkungsfaktor der Verstärkerschaltung 130 wurde als in zwei Stufen umgeschaltet beschrieben und gezeigt, er kann jedoch auch in mehreren Stufen in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine umgeschaltet werden, um die Genauigkeit zu vergrößern, mit der das Klopfen erfaßt wird. Bei den erläuterten Ausführungsbeispielen können Schalterelemente, wie Transistoren Tr* und T/5, wie sie in den Fig. 11,12, 14 und 15 gezeigt sind, anstelle der Relais Ry\ und /?y₂ benutzt werden. Außerdem wurde bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen das Eingangssignal für die Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Klopfdetektor für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit

a) einem Schwingungsfühler (120) zum Erfassen von Schwingungen der Brennkraftmaschine, um ein diesen Schwingungen entsprechendes Schwingungssignal (S) zu erzeugen, ι ο

b) einem Bezugssignalgenerator (124) zum Mitteln und Verstärken des Schwingungssignals (S), um ein Bezugssignal (Sr) zu erzeugen,

c) einem Verstärker (132) zum Verstärken des Schwingungssignals (S),

d) einem Vergleicher (134) zum Abgeben eines Klopfsignals (Sp), wenn das verstärkte Schwingungssignal (Sa') den Pegel des Bezugssignals (Sty übersteigt,

e) einer Bestimmungseinrichtung (138) zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine, um ein Treibersignal (Sc) zu erzeugen, wenn die Drehzahl einen bestimmten Wert hat, und

f) einer Umschalteinrichtung (136, 140), die auf das Treibersignal (Sc) anspricht,