DE3916024C2

DE3916024C2 - Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3916024C2
Application number: DE3916024A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Murakami; Satoshi Komurasaki; Syohichi Katoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: GB2218810B; KR890017455A; DE3916024A1; US4969440A; JPH01294944A; GB8911547D0; JPH0681923B2; GB2218810A; KR930005036B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 13 die Funktionsweise von herkömmlichen Klopf unterdrückungseinrichtungen erläutert.

Eine Klopfunterdrückungseinrichtung unterdrückt Klopfen einer Brennkraftmaschine durch Verstellen des Zündzeitpunkts der Maschine. Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer konventionellen Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine. Ein Beschleunigungssensor bzw. -aufnehmer 1, der an einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine montiert ist, erfaßt Beschleunigungen aufgrund von Motor schwingungen und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal, das einem Bandpaß 2 zugeführt wird. Der Bandpaß 2 läßt nur diejenige Komponente des Ausgangssignals des Beschleuni gungssensors 1 durch, die in einem Motorklopfen entspre chenden Frequenzband liegt. Diese Komponente wird einem Analogtor 3 zugeführt, das geöffnet und geschlossen werden kann, um Geräusche zu blockieren, die die Aufnahme von Klopfsignalen stören. Das Öffnen und Schließen des Analog tors 3 wird von einem Torsteuerkreis 4 gesteuert. Das Aus gangssignal des Analogtors 3 wird einem Geräuschpegelsensor 5 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Gleich spannung der mittleren Amplitude des gleichgerichteten Aus gangssignals des Analogtors 3 proportional ist.

Das Ausgangssignal des Analogtors 3 und das Ausgangssignal des Geräuschpegelsensors 5 werden einem Vergleicher 6 zu geführt, der Ausgangsimpulse erzeugt, wenn das Eingangs signal vom Analogtor 3 höher als das Eingangssignal vom Geräuschpegelsensor 5 ist. Die Ausgangsimpulse des Verglei chers 6 werden in einem Integrierer 7 integriert, und die ser erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Spannung der Stärke des Klopfens des Motors entspricht.

Ein Signalgeber 9 erzeugt Impulse mit einer Frequenz, die der Drehzahl der Maschine entspricht. Diese Impulse werden in einem Signalformer 10 geformt und einem Phasenregler 8 zugeführt. Das Ausgangssignal des Integrierers 7 wird eben falls dem Phasenregler 8 zugeführt. Der Phasenregler 8 erzeugt Ausgangsimpulse, deren Phase gegenüber derjenigen des Ausgangssignals des Signalformers 10 um einen Betrag gedreht ist, der der Größe des Ausgangssignals des Inte grierers 7 entspricht. Die Ausgangsimpulse des Phasenreg lers 8 aktivieren einen Schaltkreis 11, der die Stromzufuhr zu einer Zündspule 12 steuert.

Fig. 2 zeigt den Frequenzgang des Ausgangssignals des Be schleunigungssensors 1. Dabei zeigt die Kurve A den Verlauf des Ausgangssignals, wenn kein Klopfen vorliegt. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Ausgangssignals beim Auftre ten von Klopfen. Zusätzlich zu einem Klopfsignal (einem durch Klopfen erzeugten Signal) enthält das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 verschiedene weitere Geräusch anteile, z. B. Anteile aufgrund von mechanischen Geräuschen des Motors, Zündgeräuschen und aus dem Signalübertragungs weg resultierenden Geräuschen.

Ein Vergleich der Kurven A und B von Fig. 2 zeigt, daß das Klopfsignal einen speziellen Frequenzgang hat.

Obwohl die Frequenzverteilung des Klopfsignals je nach Motor und auch je nach den verschiedenen Stellen, an denen der Beschleunigungssensor 1 angeordnet ist, unterschiedlich ist, besteht somit immer ein deutlicher Unterschied im Ver lauf des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors 1, wenn Klopfen auftritt.

Wenn nur der dem Klopfsignal entsprechende Frequenzanteil durchgelassen wird, werden Geräusche mit anderen Frequenz anteilen unterdrückt, und das Klopfsignal kann in wirksamer Weise erfaßt werden.

Die Betriebsweise der konventionellen Einrichtung von Fig. 1 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert, die die Verläufe der Ausgangssignale verschiedener Teile der konventionellen Klopfunterdrückungseinrichtung von Fig. 1 zeigen. Fig. 3 zeigt den Fall, in dem kein Klopfen auf tritt, während Fig. 4 den Fall zeigt, in dem Klopfen im Motor auftritt. Wenn der Motor läuft, wird das Zündsignal, das vom Signalgeber 9 entsprechend vorbestimmten Zündzeit punkt-Charakteristiken erzeugt wird, im Signalformer 10 geformt und zwar zur Bildung von Impulsen, die dem Phasenregler 8 zugeführt werden. Die Impulse steuern den Schaltkreis 11 über den Phasenregler 8 an und schalten den Strom zur Zündspule 12 ein und aus. Wenn der Strom zur Zündspule 12 aus geschaltet wird, erzeugt die Zündspule 12 eine Hochspan nung, die nicht gezeigten Zündkerzen des Motors zugeführt wird.

Motorschwingungen, die während des Betriebs auftreten, werden vom Beschleunigungssensor 1 aufgenommen, der ein Ausgangssignal gemäß Fig. 3a erzeugt. Wenn der Motor nicht klopft, enthält das Ausgangssignal des Beschleunigungssen sors 1 keine Klopfkomponente. Es enthält aber Anteile, hervorgerufen durch andere mechanische Schwingungen oder durch Zündgeräusche, die zum Zündpunkt F der Zylinder dem Signalübertragungsweg überlagert werden.

Dieses Signal wird durch den Bandpaß 2 geschickt, und ein großer Teil der mechanischen Geräuschkomponente wird unter drückt (Fig. 3b). Da jedoch die Zündgeräuschkomponente stark ist, hat sie auch nach Durchlaufen des Bandpasses 2 einen hohen Pegel, wie die Spitzen in Fig. 3b zeigen.

Um eine fehlerhafte Erkennung der Zündgeräusche als Klopf signale zu verhindern, wird das Analogtor 3 jedesmal, wenn in einem der Zylinder die Zündung stattfindet, für eine vorbestimmte Zeitdauer geschlossen. Das Analogtor 3 wird von einem Impuls (Fig. 3c) geschlossen, der vom Torsteuer kreis 4 geliefert wird, der wiederum vom Ausgangssignal des Phasenreglers 8 angesteuert wird. Auf diese Weise wird das Zündgeräusch beseitigt. Daher verbleibt im Ausgangs signal des Analogtors 3 nur ein mechanisches Niedrigpegelgeräusch, wie die Kurve (i) in Fig. 3d zeigt. Dieses Aus gangssignal wird dem Geräuschpegelsensor 5 und dem Verglei cher 6 zugeführt.

Der Geräuschpegelsensor 5 spricht auf Änderungen des Maxi malpegels des Ausgangssignals des Analogtors 3 an. Es kann auf eine relativ allmähliche Änderung des Maximalwerts von normalen mechanischen Geräuschen ansprechen und erzeugt ein Ausgangssignal mit einer Gleichspannung, die geringfügig höher als der Maximalwert des mechanischen Geräuschs (Kurve (ii) in Fig. 3d) ist. Dieses Ausgangssignal wird ebenfalls dem Vergleicher 6 zugeführt.

Der Vergleicher 6 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Ein gangssignal vom Analogtor 3 höher als das Eingangssignal vom Geräuschpegelsensor 5 ist. Wenn kein Klopfen auftritt, ist gemäß Fig. 3d das Ausgangssignal des Geräuschpegelsen sors 5 höher als der mittlere Maximalwert des Ausgangssi gnals des Analogtors 3, so daß entsprechend Fig. 3e der Vergleicher 6 kein Ausgangssignal liefert.

Der Integrierer 7 integriert das Ausgangssignal des Ver gleichers 6. Wenn kein Klopfen auftritt, ist das Aus gangssignal des Integrierers 7 Null, wie Fig. 3f zeigt.

Der Phasenregler 8 dreht die Phase des Eingangssignals vom Signalformer 10 (in Fig. 3g gezeigt) entsprechend der Span nung des Ausgangssignals des Integrierers 7. Wenn kein Klopfen auftritt, ist die Ausgangsspannung des Integrierers 7 Null, so daß der Phasenregler 8 keine Phasendrehung be wirkt. Dann ist das Ausgangssignal des Phasenreglers 8 (Fig. 3h) phasengleich mit dem Ausgangssignal des Signalformers 10. Infolgedessen arbeitet der Motor mit einem Bezugs-Zünd zeitpunkt.

Wenn aber Klopfen auftritt, enthält das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 1 einen Klopfsignalanteil, der ge genüber dem Zündzeitpunkt um einen bestimmten Betrag ver zögert ist, wie Fig. 4a zeigt. Nachdem dieses Signal den Bandpaß 2 und das Analogtor 3 durchlaufen hat, besteht es aus mechanischen Geräuschen, denen das Klopfsignal über lagert ist, wie Kurve (i) in Fig. 4d zeigt.

Von den das Analogtor 3 durchlaufenden Signalen ist das Klopfsignal besonders steil, so daß der Frequenzgang der Ausgangsspannung des Geräuschpegelsensors 5 in bezug auf das Klopfsignal verzögert ist. Infolgedessen entsprechen die Eingangssignale zum Vergleicher 6 den Kurven (i) und (ii) in Fig. 4d, und der Vergleicher 6 erzeugt Ausgangs signale entsprechend Fig. 4e.

Der Integrierer 7 integriert die Impulse vom Vergleicher 6 und erzeugt eine dem Klopfbetrag entsprechende Spannung entsprechend Fig. 4f. Dann erzeugt der Phasenregler 8 ein Ausgangssignal (Fig. 4h), das in bezug auf das Ausgangs signal vom Signalformer 10 (Fig. 49) um einen vorbestimmten Betrag entsprechend der Ausgangsspannung des Integrierers 7 verzögert ist. Daher wird der Zündzeitpunkt um den vorbe stimmten Betrag verzögert, und Klopfen wird unterdrückt.

Die Zeitkonstante der Einrichtung von Fig. 1 (die Anzahl Sekunden je Grad der Motorumdrehung), die die Geschwindig keit ausdrückt, mit der das Ausgangssignal des Integrierers 7 abnimmt, und daher die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der der Zündzeitpunkt nach dem Auftreten von Klopfen zum Bezugs-Zündzeitpunkt zurückkehrt, ist ein hoher Wert. Diese Zeitkonstante ist eine wesentliche Regelcharakteristik, denn wenn der Verzögerungswinkel nach dem Auftreten von Klopfen zu schnell verkleinert wird, tritt der Motor abrupt in einen Klopfbereich ein, und Klopfen tritt erneut auf.

Um also eine geeignete Zeitkonstante sicherzustellen, muß die Klopfgröße jedesmal beim Auftreten von Klopfen ermit telt werden, indem das Ausgangssignal des Integrierers 7 unmittelbar vor und unmittelbar nach jeder Erfassung von Klopfen gemessen und dann die Änderung der Klopfgröße ermittelt wird. Dieser Vorgang ist mit komplizierten Be rechnungen verbunden, und es genügt nicht, einfach den Wert des Integrierers 7 zum Zeitpunkt der Klopferfassung auszu lesen.

Daher muß das Ausgangssignal des Integrierers 7 vor dem Auftreten von Klopfen und nach dem Auftreten von Klopfen gespeichert und die Differenz zwischen diesen beiden Werten ermittelt werden.

Die Steuerung von Brennkraftmaschinen wird heute immer anspruchsvoller. Die Tendenz geht zur Einzelsteuerung jedes Zylinders, um dadurch die Verbrennungsbedingungen sämtli cher Zylinder zu verbessern und die Motorleistung zu erhöhen.

Zur Durchführung einer solchen Steuerung muß die Klopfgröße jedesmal beim Auftreten von Klopfen gemessen und der Klopf betrag jedes einzelnen Zylinders ermittelt werden.

Es sind aber komplizierte Berechnungen notwendig, um die Klopfgröße jedesmal beim Auftreten von Klopfen auf der Basis des Ausgangssignals des Integrierers 7 in der vorbe schriebenen konventionellen Einrichtung zu ermitteln. Um die Klopfgröße jedes Zylinders zu ermitteln, muß ferner die Schaltung vergrößert werden, was nicht einfach ist.

Das Blockschaltbild von Fig. 5 ist ein Beispiel für eine andere Ausführungsmöglichkeit einer Klopfunterdrückungsein richtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Klopfgröße jedesmal beim Auftreten von Klopfen einfach aufgenommen und die Klopfstärke der einzelnen Zylinder einfach ermittelt werden kann.

In Fig. 5 entsprechen die Elemente 1-6, 11 und 12 denjeni gen von Fig. 1 und werden daher nicht mehr erläutert. Die Einrichtung umfaßt ferner einen Zylinderimpulsgeber 21, der dem Zünden jedes Motorzylinders entsprechende Impulse er zeugt. Diese Impulse werden einem Schaltungsschließregler 22 zugeführt, der einen Zündimpuls liefert, der die Strom führungszeit der Zündspule 12 garantiert. Das Ausgangssi gnal des Schaltungsschließreglers 22 wird einem Phasenreg ler 23 zugeführt, der die Phase der Zündimpulse regelt, die dem Schaltkreis 11 zugeführt werden, um einen Soll-Zünd zeitpunkt zu erhalten.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 6 wird einem Integrie rer 24 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Spannung der Anzahl Impulse vom Vergleicher 6 pro Zeitein heit proportional ist. Dieser Integrierer 24 unterscheidet sich vom Integrierer 7 von Fig. 1 auch dadurch, daß seine Ausgangsspannung nicht allmählich über die Zeit abnimmt. Der Integrierer 24 empfängt das Ausgangssignal vom Phasen regler 23 und setzt sich jedesmal selbst zurück, wenn einer der Motorzylinder gezündet wird.

Das Ausgangssignal des Integrierers 24 wird von einem Analog-Digital-Wandler 25 in ein Digitalsignal umgewandelt, und das resultierende Digitalsignal wird einem Verteiler kreis 26 zugeführt. Je nachdem, in welchem Zylinder Klopfen auftritt, führt der Verteilerkreis 26 das Digitalsignal einem von vier verschiedenen Speichern 27-30 zu, die je weils einem der vier Zylinder des Motors zugeordnet sind. In den Speichern 27-30 werden die Digitalsignale vom Ver teilerkreis 26 gespeichert.

Ein Taktsignalgeber 31 erzeugt Ausgangsimpulse in vorbe stimmten Intervallen und führt sie den Speichern zu, um eine Verringerung der in den Speichern 27-30 gespeicherten Werte zu bewirken.

Jeder Speicher ist mit einem Wahlschalter 32 verbunden, der den Speicher ansteuert, welcher Informationen für den gerade zündenden Zylinder enthält.

Ein Bezugsimpulsgeber 33 erzeugt Bezugsimpulse, die einem Bezugszylinder der vier Zylinder des Motors entsprechen, und liefert die Bezugsimpulse an einen Zylinderwahlimpuls geber 34. Aufgrund der Bezugsimpulse und des Ausgangssi gnals des Schaltungsschließreglers 22 erzeugt der Zylinder wahlimpulsgeber 34 nacheinander Zylinderwahlimpulse, die den Betrieb des Verteilerkreises 26 und des Wahlschalters 32 steuern, so daß ein Zugriff zum jeweils richtigen Speicher erfolgt.

Die Ausgangssignale des Beschleunigungssensors 1 und des Geräuschpegelsensors 5 werden einem Ausfallsensor 40 zuge führt, der Ausfälle in Form eines Bruchs von Signalüber tragungsleitungen zwischen dem Beschleunigungssensor 1 und dem Bandpaß 2, von Kurzschlüssen gegen Erde und abnormalen Ausgangsspannungen des Geräuschpegelsensors 5 feststellt. Wenn ein Ausfall festgestellt wird, erzeugt der Ausfall sensor 40 Ausfallsignale KF, die parallel dem Integrierer 24, einem Kraftstoffregler, einem Fahrzeugdiagnosegerät und anderen, nicht gezeigten Einheiten zugeführt werden.

Die Betriebsweise der Einrichtung von Fig. 5 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 erläutert, die Signalver läufe ähnlich den Fig. 3 und 4 darstellen und jeweils den Fall ohne Klopfen und den Fall mit Klopfen verdeutlichen. Wenn kein Klopfen des Motors auftritt, entsprechen die beiden Eingangssignale zum Vergleicher 6 den Kurven (i) und (ii) ins Fig. 6d. Da in diesem Fall das Eingangssignal vom Analogtor 3 immer kleiner als das Eingangssignal vom Ge räuschpegelsensor 5 ist, erzeugt der Vergleicher 6 kein Ausgangssignal (Fig. 6e). Infolgedessen ist das Ausgangs signal des Integrierers 24 Null (Fig. 6f). Daher wird in den Speichern 27-30 kein Wert gespeichert, und der Wahl schalter 32 erzeugt kein Ausgangssignal, so daß zwischen dem Eingangssignal des Phasenreglers 23 (Fig. 6g) und des sen Ausgangssignal (Fig. 6h) keine Differenz vorhanden ist. Infolgedessen wird die Zündspule 12 mit dem Bezugs-Zünd zeitpunkt angesteuert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird der Fall erläutert, daß Klopfen auftritt. In diesem Fall enthält das Ausgangssignal des Analogtors 3 (Kurve (i) von Fig. 7d) Klopfanteile, die den Pegel des Ausgangssignals des Geräuschpegelsensors 5 (Kurve (ii)) übersteigen. Daher erzeugt der Vergleicher 6 Ausgangsimpulse gemäß Fig. 7e, und diese werden im Inte grierer 24 integriert, und der Integrierer erzeugt ein Ausgangssignal einer Größe K entsprechend Fig. 7f.

Die Klopferfassung wird für jeden Zylinder ausgeführt; bei jedem Zündvorgang wird daher der Ausgang des Integrierers 24 vom Ausgangssignal des Phasenreglers 23 rückgesetzt. Das Ausgangssignal des Integrierers 24 bleibt vom Zeitpunkt des letzten Ausgangsimpulses vom Vergleicher 6 bis zum Rück setzen des Integrierers 24 konstant.

Der vorstehend beschriebene Vorgang wird bei jedem Zünd vorgang in Intervallen, die gleich der Zündperiode sind, ausgeführt. Das Ausgangssignal des Integrierers 24 wird vom Analog-Digital-Wandler 25 in ein Digitalsignal umgewandelt. Aufgrund des Zylinderwahlimpulses vom Zylinderwahlimpuls geber 34 erkennt der Verteilerkreis 26, welcher Zylinder klopft, und führt das digitale Ausgangssignal des A-D-Wand lers 25 dem Speicher zu, der dem klopfenden Zylinder zuge ordnet ist. Wenn z. B. der dritte Zylinder klopft, wird das Ausgangssignal des A-D-Wandlers 25 im Speicher 29 gespei chert.

Im Speicher 29 wird das Ausgangssignal des Verteilerkreises 26 gespeichert. Aufgrund des Zylinderwahlimpulses vom Zylinderwahlimpulsgeber 34 wählt der Wahlschalter 32 den Speicher 29 aus und führt dessen Ausgangssignal dem Phasen regler 23 zu. Infolgedessen wird das Ausgangssignal des Phasenreglers 23 (Fig. 7h) gegenüber seinem Eingangssignal (Fig. 7g) um einen Winkel θ verzögert, der der Ausgangs spannung des Integrierers 24 entspricht.

Wie Fig. 7b zeigt, tritt Klopfen auch in dem Zylinder auf, der unmittelbar nach dem dritten Zylinder zündet und der bei einem normalen Vierzylindermotor der vierte Zylinder ist. Daher wird das Ausgangssignal des Integrierers 24 im Speicher 30 durch den Verteilerkreis 26 gespeichert. Dann wird beim nächsten Zündvorgang im vierten Zylinder das Ausgangssignal des Speichers 30, der vom Wahlschalter 32 ausgewählt wurde, dem Phasenregler 23 zugeführt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8, welche die von verschiedenen Teilen der Einrichtung von Fig. 5 erzeugten Signale und die Inhalte der vier Speicher 27-30 zeigt, die Art und Weise erläutert, in der der Zündpunkt jedes Zylin ders individuell bestimmt wird. In Fig. 8 bezeichnet (S) die Nummer des gerade gezündeten Zylinders, (e) bezeichnet das Ausgangssignal des Vergleichers 6, (f) ist das Aus gangssignal des Integrierers 24, (j), (k), (l) und (m) sind die in den Speichern 27-30 gespeicherten Werte, (p) ist das Ausgangssignal des Wahlschalters 32, und (g) bzw. (h) sind das Eingangs- bzw. das Ausgangssignal des Phasenreglers 23.

Nach Fig. 7e treten Klopfimpulse im Ausgangssignal des Vergleichers 6 aufgrund von Klopfen auf, das nacheinander im dritten, im zweiten, im dritten, im vierten und im zwei ten Zylinder auftritt. Die Ausgangsimpulse des Vergleichers 6 werden im Integrierer 24 integriert, der die Ausgangs signale entsprechend Fig. 8f erzeugt.

Dabei bezeichnen K1, K2, K3 und K5 die Spannungen der Aus gangssignale des Integrierers 24 und entsprechen der er faßten Klopfstärke. Die Reihenfolge ihrer Größe von der niedrigsten zur höchsten Spannung ist K1, K2, K3 und K5.

Zum Zeitpunkt t1 beginnt im dritten Zylinder Klopfen auf zutreten, und das Ausgangssignal des Integrierers 24 wird zur Spannung K5. Diese Spannung K5 wird vom A-D-Wandler 25 in ein Digitalsignal umgewandelt und zum Verteilerkreis 26 geführt.

Zum Zeitpunkt t2, zu dem der vierte Zylinder zündet, lie fert der Verteilerkreis 26 die digitalisierte Spannung K5 selektiv zum Speicher 29, der dem dritten Zylinder zuge ordnet ist, und zu diesem Zeitpunkt wird K5 im Speicher 29 gespeichert (Fig. 81).

Dann beginnt zum Zeitpunkt t3 der zweite Zylinder zu klop fen, und die resultierenden Ausgangsimpulse des Verglei chers 6 werden vom Integrierer 24 in eine Spannung K5 umge setzt. Diese Spannung K5 wird vom A-D-Wandler 25 in ein Digitalsignal umgewandelt, das vom Verteilerkreis 26 selek tiv dem Speicher 28, der dem zweiten Zylinder zugeordnet ist, zugeführt wird, und zum Zeitpunkt t4, zu dem der erste Zylinder zündet, wird dieser Wert im Speicher 28 gespei chert (Fig. 8k).

Ebenfalls zum Zeitpunkt t4 wird die im Speicher 29 gespei cherte Spannung K5 vom Wahlschalter 32 ausgegeben (Fig. 8p) und dem Phasenregler 23 zugeführt.

Infolgedessen verzögert der Phasenregler 23 seinen nächsten Ausgangsimpuls (Fig. 8h) in bezug auf den Eingangsimpuls (Fig. 8g) um einen Winkel θ5 entsprechend der Spannung K5. Daher findet der Zündvorgang zum Zeitpunkt t5 statt und ist relativ zum Bezugs-Zündzeitpunkt um den Winkel θ5 verzögert.

Zum Zeitpunkt t6 tritt im dritten Zylinder wiederum Klopfen auf, das diesmal jedoch einen niedrigeren Pegel hat, und der Integrierer 24 erzeugt eine Ausgangsspannung K2. Zum Zeitpunkt t7, zu dem der vierte Zylinder zündet, wird die Spannung K2 zur Spannung K5, die bereits im Speicher 29 gespeichert ist, hinzuaddiert, und der Inhalt des Speichers 29 ist nunmehr eine neue Spannung K7 (Fig. 81).

Zum Zeitpunkt t8 beginnt Klopfen im vierten Zylinder, und somit liefert der Integrierer 24 eine entsprechende Span nung K3. Diese Spannung K3 wird im Speicher 30, der dem vierten Zylinder zugeordnet ist, zum Zeitpunkt t9, zu dem der zweite Zylinder zündet, gespeichert.

Zum Zeitpunkt t7 wird der dem zweiten Zylinder zugeordnete Speicher 28 vom Wahlschalter 32 ausgewählt, und die dort gespeicherte Spannung K5 wird dem Phasenregler 23 zuge führt. Infolgedessen findet der nächste Zündvorgang zum Zeitpunkt t9 statt, der gegenüber dem Bezugs-Zündzeitpunkt um einen der Spannung K5 entsprechenden Winkel θ5 ver zögert ist.

Zum Zeitpunkt t10 tritt im zweiten Zylinder wiederum Klop fen auf, und der Integrierer 24 erzeugt eine entsprechende Spannung K1. Zum Zeitpunkt t11 der Zündung des nächsten Zylinders wird diese Spannung K1 zu der bereits im Speicher 28 befindlichen Spannung K5 addiert, und der nunmehr im Speicher 28 enthaltene Wert ist eine Spannung K6 (Fig. 8k).

Zum Zeitpunkt t11 wählt der Wahlschalter 32 den dem dritten Zylinder zugeordneten Speicher 29 aus, die im Speicher 29 gespeicherte Spannung K7 wird dem Phasenregler 32 zuge führt, und der nächste Zündzeitpunkt wird gegenüber dem Bezugs-Zündzeitpunkt um einen entsprechenden Winkel θ7 verzögert.

Danach wird diese Art der Verzögerungswinkelsteuerung wie derholt, der nächste Zündzeitpunkt (t13) des vierten Zy linders wird gegenüber dem Bezugs-Zündzeitpunkt um einen Winkel θ3 verzögert, und der nächste Zündzeitpunkt des zweiten Zylinders wird um einen Winkel θ6 verzögert.

In der vorstehend erläuterten Weise wird der Zündzeitpunkt gemäß der erfaßten Klopfgröße (der Ausgangsspannung des Integrierers 24) verzögert. Wenn kein Klopfen im Motor mehr auftritt, wird der Zündpunkt mit vorbestimmter Rate zum Bezugs-Zündzeitpunkt hin vorverlegt. Dabei werden die in den Speichern 27-30 gespeicherten Größen mit einer vorge gebenen Rate auf der Basis von Taktimpulsen vom Taktsignal geber 31 vermindert. Mit abnehmenden Werten der Speicher inhalte nehmen auch die dem Phasenregler 23 zugeführten Eingangsspannungen ab, so daß der Verzögerungswinkel klei ner wird und eine Annäherung an den Bezugs-Zündzeitpunkt stattfindet.

Der häufigste vom Ausfallsensor 40 erfaßte Ausfall ist die Trennung eines Signalwegs. Dies kann durch schlechten Kon takt zwischen elektrischen Verbindern hervorgerufen sein. Wenn der Ausfallsensor 40 einen Ausfall erfaßt, der darauf oder auf einen anderen Grund zurückzuführen ist, erzeugt er ein Ausfallsignal KF, das dem Integrierer 24 zugeführt wird. Aufgrund des Ausfallsignals KF erzeugt der Integrie rer 24 ein vorbestimmtes Ausgangssignal, das nicht mit dem Eingangssignal vom Vergleicher 6 in Beziehung steht.

Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei Beispiele von Ausgangssigna len, die vom Integrierer 24 erzeugt werden können, wenn er ein Ausfallsignal KF vom Ausfallsensor 40 erhält. In Fig. 9 bewirkt das Ausfallsignal KF, daß der Integrierer 24 einen Ausgangsimpuls mit der höchsten Spannung Vo_MAX, die vom Integrierer 24 geliefert werden kann, erzeugt. Jedesmal, wenn der Phasenregler 23 ein Zündsignal erzeugt (zum Zeit punkt F), wird der Integrierer 24 rückgesetzt, und sein Ausgangssignal fällt auf Null ab.

In Fig. 10 liefert der Integrierer 24 ebenfalls eine Span nung Vo_MAX bei Erzeugung eines Ausfallsignals KF, aber das Zündsignal vom Phasenregler 23 wird unwirksam gemacht, und das Ausgangssignal des Integrierers 24 wird nicht jedesmal beim Zünden eines Zylinders rückgesetzt.

Die Ausgangsspannung des Integrierers 24 zum Ausfallzeit punkt braucht nicht die maximale Ausgangsspannung Vo_MAX des Integrierers 24 zu sein, sie kann auch ein niedrigerer Wert sein, der nach Maßgabe der Klopfkennlinien oder anderer Kennlinien der Maschine ausgewählt ist.

Auf diese Weise wird Vo_MAX in sämtlichen Speichern 27-30 gespeichert, und der Motor arbeitet mit einem vorbestimmten Ausfall-Zündzeitpunkt, der das Auftreten von Klopfen ver hindert.

Das Ausfallsignal KF kann auch einem Kraftstoffregler zuge führt werden, so daß die Kraftstoffzufuhr nach Maßgabe des Ausfallzeitpunkts regelbar ist, und es kann ferner einer Diagnoseeinheit zugeführt werden, die ein Warnsignal er zeugt, das anzeigt, daß ein Ausfall aufgetreten ist.

Wenn der Phasenregler 23, der Integrierer-Wahlschalter-Teil 24-32 sowie der Zylinderwahlimpulsgeber 34 von Fig. 5 von einem Rechner gebildet sind, kann ein anspruchsvolles System erhalten werden, das eine Feinsteuerung nicht nur des Zündzeitpunkts, sondern auch der Kraftstoffzufuhr aus führen kann.

Die Einrichtung nach Fig. 5 kann zur Einzelsteuerung des Zündpunkts jedes Zylinders verwendet werden. Wenn aber der Verteilerkreis 26 und der Wahlschalter 32 geeignet gesteu ert werden, kann die Einrichtung entweder eine Einzelsteue rung der Zylinder ausführen oder sämtliche Zylinder gleich mäßig so steuern, daß sie den gleichen Zündpunkt haben.

Nachteilig bei der Einrichtung nach Fig. 5 ist, daß sie zwar unter bestimmten Umständen eine ausreichende Klopfunterdrückung durchführen kann, daß sie jedoch nicht zwischen Klopfsignalen und anderweitig hervorgerufenen Hochpegel geräuschen unterscheiden kann. Daher können Hochpegel-Ge räuschsignale dazu führen, daß die Einrichtung den Zünd zeitpunkt mehr als nötig verzögert, so daß keine geeignete Zündzeitpunktsteuerung durchgeführt werden kann.

Dieses Problem wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert, die das Ausgangssignal des Analogtors 3 (untere Kurve) und des Geräuschpegelsensors 5 (obere Kurve) der Einrichtung von Fig. 5 im praktischen Betrieb einer Brennkraftmaschine zeigt. Fig. 11a zeigt den Fall, daß das Ausgangssignal des Analogtors 3 nur Niedrigpegelgeräusche enthält, und Fig. 11b zeigt den Fall, daß es Hochpegelge räusche enthält, die nicht auf Klopfen zurückgehen.

Im Fall von Fig. 11a war das Ausgangssignal des Analogtors 3 immer niedriger als das Ausgangssignal des Geräuschpe gelsensors 5, so daß der Integrierer 24 kein Ausgangssignal erzeugte.

Dagegen enthielt im Fall von Fig. 11b das Ausgangssignal des Analogtors 3 Hochpegelgeräusche, die das Ausgangssignal des Geräuschpegelsensors 5 überstiegen. Wenn dieses Hoch pegelgeräusch erzeugt wurde, erzeugte der Integrierer 24 eine Ausgangsspannung.

Fig. 12 zeigt einen Teil der Signalverläufe von Fig. 11b mit erweitertem Zeitmaß. Demgemäß wurden Hochpegelgeräusche während der Zündung des ersten, des vierten und des zweiten Zylinders erzeugt. Da der Pegel dieser Hochpegelgeräusche den Pegel des Ausgangssignals des Geräuschpegelsensors 5 überstieg, erzeugte der Integrierer 24 jedesmal bei Erzeu gung des Hochpegelgeräuschs eine entsprechende Ausgangs spannung.

Wenn das Hochpegelgeräusch eine momentane Erscheinung ist, ist das Ausgangssignal des Integrierers 24 nicht ausrei chend groß, um die Motorsteuerung zu beeinflussen, und das Hochpegelgeräusch ist dann kein Problem. Wenn jedoch im Fall des untersuchten Motors einmal ein starkes Geräusch erzeugt wurde, war das Ausgangssignal des Integrierers 24 hinreichend groß, um die Motorsteuerung zu stören, es dauerte ausreichend lang, um einen übermäßigen Abfall der Motorleistung zu bewirken, und bei der Motorsteuerung wurde ein übermäßig großer Verzögerungswinkel erzeugt. Dieses Hochpegelgeräusch wurde wiederholt von bestimmten Zylindern jedesmal bei deren Zündung erzeugt.

Es wurde herausgefunden, daß der Pegel dieses Hochpegelgeräuschs höher als derjenige üblicher Geräusche war, daß es aber meistens einen niedrigeren Pegel als auf Klopfen zurück gehende Signale hatte.

Der Integrierer 24 kann an der Erzeugung eines Ausgangs signals aufgrund dieses Hochpegelgeräuschs einfach dadurch gehindert werden, daß der Pegel des Ausgangssignals des Geräuschpegelsensors 5 erhöht wird; dies ist aber keine befriedigende Lösung des Problems, da viele Klopfsignale, die aufgenommen werden sollten, nicht mehr aufnehmbar wären und eine befriedigende Klopfunterdrückung nicht mehr mög lich wäre.

Fig. 13 zeigt das Ausgangssignal des Analogtors 3 und des Integrierers 24 über einen etwas längeren Zeitraum als in Fig. 12. Während drei aufeinanderfolgender Zündungen des ersten Zylinders erzeugte der Integrierer 24 ein Ausgangs signal aufgrund von Hochpegelgeräuschen.

Eine Klopfunterdrückungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. der eingangs genannten Art ist in der DE 30 18 553 A1 beschrieben. Diese Einrichtung unterscheidet sich von der anhand der Fig. 1 beschriebenen Einrichtung ledig lich dadurch, daß zum einen der (in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 4 bezeichnete) Torsteuerkreis weggelassen und zum anderen par allel zum Integrator eine Beschleunigungs-Kompensierschaltung vorgesehen ist. Die Eingänge dieser Schaltung sind mit dem Ver gleicher und einem Meßschalter verbunden und der Ausgang ist am Integrator angeschlossen. Die Schaltung reagiert auf den Meß schalter in der Weise, daß die Ladungszeitkonstante des Inte grators verkürzt werden kann.

Gegenüber der anhand Fig. 1 beschriebenen Einrichtung, weist die Einrichtung gemäß der DE 30 18 553 A1 den Nachteil auf, daß Zündgeräusche nicht ausgeschlossen werden können. Im übrigen ist eine Lösung des vorgenannten Problems, nämlich die Unter scheidung zwischen Hochpegelgeräuschen und Klopfgeräuschen, mit der letztgenannten bekannten Einrichtung nicht möglich.

Aus der DE 30 18 554 A1 ist eine Zündzeitpunkteinstellvorrich tung mit einem Beschleunigungs-Meßfühler, einer Diskriminie rungseinrichtung zur Beseitigung von Störsignalkomponenten aus einem Ausgangssignal des Beschleunigungsmeßfühlers und zum se lektiven Herausgreifen einer Klopfsignalkomponente aus dem Aus gangssignal, einem Bezugszeitpunkt-Generator, einem Pha senschieber und einer Phasenverschiebungssperreinrichtung zur Deaktivierung des Phasenschiebers bezüglich Verschiebung und Steuerung der Phase des Bezugszündzeitpunktsignals in einer vorbestimmten Betriebsart bekannt. Jedoch können bei der Vor richtung gemäß der DE 30 18 554 A1 insbesondere bei niedrigen Drehzahlen Fehlfunktionen auftreten. Um dies zu verhindern, wird die Störpegel-Steuerung im unteren Drehzahlbereich deakti viert. In einem solchen Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann die Vorrichtung nicht mehr auf Klopfen reagieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Klopfun terdrückungseinrichtung derart weiterzubilden, daß eine Un terscheidung zwischen Klopfgeräusch und Hochpegelgeräusch in jedem Betriebszustand des Motors möglich ist und der Zünd zeitpunkt verstellt wird, wenn verbrennungsbedingtes Klopfen erfaßt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Geräuschpegelbeseitigungskreis vorgese hen, der die Zuführung des integrierten Klopfsingals zur Zünd zeitpunktsteuerung für eine vorbestimmte Zeitdauer verhindert, wenn der Pegel des (integrierten) Klopfsignals in einen Bereich zwischen einem ersten vorbestimmten Pegel und einem zweiten vorbestimmten Pegel liegt, und der die Zuführung des Klopf signals zur Zündzeitpunktsteuereinheit während einer vorbe stimmten Zeitdauer erlaubt, wenn das Klopfsignal diesen Bereich übersteigt. Dabei ist die Weiterleitung des Integratorsignals zur Zündzeitpunktsteuerung nicht von einer vorbestimmten Be triebsart der Brennkraftmaschine abhängig gemacht, sondern le diglich vom Pegelwert des integrierten Klopfsignals. Auch bei niedrigen Drehzahlen kann somit das integrierte Klopfsignal überwacht und - falls notwendig - eine Zündzeitpunktsteuerung vorgenommen werden. Insgesamt ist somit eine Erfassung von Klopfen in jedem Betriebsstadium des Motors möglich.

Der Gegenstand des Anspruchs 2 stellt eine vorteilhafte Weiter bildung dar.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer konventionellen Klopf unterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftma schine;

Fig. 2 eine Grafik, die den Frequenzgang von Ausgangs signalen des Beschleunigungssensors der Ein richtung von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 Verläufe der Ausgangssignale verschiedener Teile der Einrichtung von Fig. 1, wenn kein Klopfen auftritt;

Fig. 4 Verläufe der Ausgangssignale derselben Teile beim Auftreten von Klopfen;

Fig. 5 das Blockschaltbild einer weiteren konventio nellen Klopfunterdrückungseinrichtung;

Fig. 6 Verläufe der Ausgangssignale verschiedener Teile der Einrichtung von Fig. 5, wenn kein Klopfen auftritt;

Fig. 7 Verläufe der Ausgangssignale derselben Teile beim Auftreten von Klopfen;

Fig. 8 Signalverläufe der Ausgangssignale verschie dener Teile der Einrichtung von Fig. 5 über einen erweiterten Zeitraum;

Fig. 9 ein Beispiel des Ausgangssignals des Inte grierers 24 von Fig. 5 bei Erkennen eines Ausfalls;

Fig. 10 ein anderes Beispiel des Ausgangssignals des Integrierers 24 bei einem Ausfall;

Fig. 11 das Ausgangssignal des Analogtors 3 und des Geräuschpegelsensors 5 von Fig. 5 während des Betriebs einer gebauten Brennkraftmaschine;

Fig. 12 einen Teil von Fig. 11b mit erweitertem Zeitmaß;

Fig. 13 das Ausgangssignal des Analogtors 3 und des Integrierers 24 von Fig. 5 während drei auf einanderfolgenden Zündungen jedes der Zylinder eines Vierzylindermotors;

Fig. 14 das Blockschaltbild einer ersten Ausführungs form der Klopfunterdrückungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 15 ein Flußdiagramm der Operationen, die von der Ausführungsform nach Fig. 14 ausgeführt werden;

Fig. 16a und 16b Signalverläufe der Ausgangssignale verschie dener Teile der Ausführungsform von Fig. 14;

Fig. 17 das Blockschaltbild einer zweiten Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 18 das Blockschaltbild einer dritten Ausführungs form der Erfindung; und

Fig. 19 eine Grafik, die die Größe der Verzögerungs winkelverstellung zeigt, die von der in eine Brennkraftmaschine eingebauten Einrichtung nach der Erfindung ausgeführt wird.

Wie aus dem Blockschaltbild von Fig. 14 hervorgeht, unter scheidet sich diese Ausführungsform von der konventionellen Einrichtung nach Fig. 5 dadurch, daß zwischen eine Inte grierer 24 und einen A-D-Wandler 25 ein Geräuschpegelbeseiti gungskreis 50 (im weiteren als Geräuschbeseitigungskreis bezeichnet) geschaltet ist. Dieser Geräuschbeseitigungs kreis 50 beseitigt Hochpegelgeräusche aus dem Ausgangssi gnal des Integrierers 24 und verhindert dessen Eingabe in den A-D-Wandler 25. Im übrigen entspricht der Aufbau dem jenigen der Einrichtung nach Fig. 5.

Der Geräuschbeseitigungskreis 50 umfaßt einen Fensterver gleicher 51, dem das Ausgangssignal des Integrierers 24 zugeführt wird; dieses Ausgangssignal wird nachstehend als Klopfsignal V_R bezeichnet, da es die Klopfstärke in den Zylindern bezeichnet. Wenn das Klopfsignal V_R vom Integrie rer 24 zwischen einem oberen Grenzwert V_NH und einem unte ren Grenzwert V_NL liegt, erzeugt der Fenstervergleicher 51 ein Ausgangssignal, das einem Flipflop 52 und einem Zähler 54 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Zylinderimpuls gebers 21 wird ebenfalls dem Zähler 54 zugeführt. Das Flip flop 52 wird vom Ausgangssignal des Zählers 54 gesetzt und vom Ausgangssignal des Fenstervergleichers 51 rückgesetzt.

Das Klopfsignal V_R vom Integrierer 24 wird ferner einem Vergleicher 55 und einem Schalter 53 zugeführt. Der Ver gleicher 55 vergleicht das Klopfsignal V_R des Integrierers 24 mit dem oben genannten oberen Grenzwert V_NH und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn dieser obere Grenzwert überschrit ten wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 55 und das Ausgangssignal des Flipflops 52 werden einem Logikkreis 56 zugeführt. Entsprechend den Eingangssignalen vom Flipflop 52 und vom Vergleicher 55 erzeugt der Logikkreis 56 ein Ausgangssignal, das den Schalter 53 steuert. Der Logikkreis 56 schließt den Schalter 53 immer dann, wenn der Verglei cher 55 ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, daß der obere Grenzwert V_NH überschritten wurde. Bei Abwesenheit dieses Signals vom Vergleicher 55 öffnet der Logikkreis 56 den Schalter 53, wenn das Flipflop 52 gesetzt wird, und schließt den Schalter 53, wenn das Flipflop 52 rückgesetzt wird. Wenn der Schalter 53 geschlossen ist, kann das Klopf signal vom Integrierer 24 dem A-D-Wandler 25 zugeführt werden. Wenn der Schalter 53 geöffnet ist, wird das Aus gangssignal des Integrierers 24 dem A-D-Wandler 25 nicht zugeführt und wird ignoriert.

Das Fließdiagramm von Fig. 15 zeigt die von der Einrichtung nach Fig. 14 durchgeführten Operationen. Wenn das Ausgangs signal des Geräuschpegelsensors 5 höher als das Ausgangs signal des Analogtors 3 ist, erzeugt der Vergleicher 6 ein Ausgangssignal. Entsprechend diesem Ausgangssignal liefert der Integrierer 24 ein Klopfsignal V_R.

In Schritt S1 wird die Größe dieses Klopfsignals V_R vom Fenstervergleicher 51 ausgelesen, und in Schritt S2 be stimmt der Fenstervergleicher 51, ob V_NL<V_R<V_NH. Ein Klopf signal V_R dessen Pegel höher als der obere Grenzwert V_NH ist, wird als ein auf Klopfen zurückgehendes Signal be stimmt. Ein Klopfsignal V_R, dessen Pegel unter dem unteren Grenzwert V_NL liegt, wird als Niedrigpegelgeräusch be stimmt, das den Zündzeitpunkt nicht nachteilig beeinflußt. Ein Klopfsignal V_R dessen Pegel zwischen dem oberen Grenz wert V_NH und dem unteren Grenzwert V_NL liegt, wird als Hochpegelgeräusch bestimmt, das den Zündzeitpunkt nachtei lig beeinflußt.

Es ist nicht obligatorisch, einen unteren Grenzwert V_NL für Störsignale zu haben. Wenn jedoch kein unterer Grenzwert V_NL vorgesehen ist, werden sämtliche Geräuschsignale, deren Pegel kleiner als V_NH ist, als Hochpegel-Geräuschsignale angesehen, und der Geräuschbeseitigungskreis 50 würde auch die Zuführung von Niedrigpegel-Geräuschsignalen zum A-D- Wandler 25 verhindern, obwohl diese Niedrigpegelsignale keinen nachteiligen Einfluß auf den Zündzeitpunkt haben. Daher wird ein unterer Grenzwert V_NL verwendet, um unnötige Operationen des Geräuschbeseitigungskreises 50 zu ver meiden.

Wenn Hochpegelgeräusche erfaßt werden, erzeugt der Fenster vergleicher 51 ein Ausgangssignal, das dem Zähler 54 zuge führt wird, der in Schritt S3 beginnt, Zylinderimpulse vom Zylinderimpulsgeber 21 zu zählen, um eine vorbestimmte Zeitdauer abzumessen, während der eine Eingabe des Aus gangssignals vom Integrierer 24 in den A-D-Wandler 25 ver hindert werden soll. Während des Zählvorgangs wird das Ausgangssignal V_R des Integrierers 24 ignoriert (Schritt 54), d. h., es wird dem A-D-Wandler 25 nicht zugeführt und beeinflußt den Zündzeitpunkt nicht.

Wenn während des Zählvorgangs Klopfen auftritt, wenn also V_R<V_NH, wird das Klopfsignal V_R des Integrierers 24 dem A-D-Wandler 25 zugeführt und schlägt sich in Schritt S5 in einer Zündzeitpunktsteuerung mit Verzögerungswinkel nieder.

Dagegen ist ein kleines Klopfsignal V_R dessen Pegel klei ner als V_NL ist, zu klein, um den Zündzeitpunkt zu beein flussen, selbst wenn es auf Klopfen zurückgeht, und in diesem Fall wird eine Vorverstellung des Zündwinkels durch geführt (Schritt S6).

Die jeweils geeigneten Pegel von V_NL, V_NH sowie die Länge der Zeitdauer, während der der Zähler 54 den Zählvorgang ausführt, sind je nach den Geräusch- und Klopfbedingungen (dem Pegel und der Frequenz von Geräuschen und Klopfen) der Brennkraftmaschine und dem gewünschten Ausregelungsgrad veränderlich. Sie sollten so vorgegeben sein, daß insgesamt eine harmonische Abstimmung mit anderen Steuersystemen der Maschine erreicht wird.

Nachstehend wird die Betriebsweise des Geräuschbeseiti gungskreises 50 im einzelnen erläutert. Der Fensterver gleicher 51 bestimmt den Pegel des Klopfsignals V_R vom Integrierer 24 und erzeugt ein Ausgangssignal bei V_NL < V_R < V_NH. Das Ausgangssignal des Fenstervergleichers 51 bewirkt das Rücksetzen des Flipflops 52 und veranlaßt den Zähler 54, mit dem Zählen der Impulse vom Zylinderimpuls geber 21 zu beginnen.

Wenn das Flipflop 52 rückgesetzt wird, wird sein Ausgangs signal niedrig, und das niedrige Ausgangssignal steuert den Schalter 53 durch den Logikkreis 56 an, so daß der Kreis zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite des Schalters 53 geöffnet wird. Infolgedessen kann das Ausgangssignal des Integrierers 24 dem A-D-Wandler 25 nicht zugeführt werden.

Der Zähler 54 zählt die Zylinderimpulse, und nach Zählen bis zu einem vorgegebenen Wert erzeugt er ein Ausgangs signal, das das Flipflop 52 setzt.

Wenn das Flipflop 52 gesetzt wird, wird der Schalter 53, der über den Logikkreis 56 durch dieses Ausgangssignal angesteuert wird, geschlossen, und das Ausgangssignal des Integrierers 24 kann nun wieder dem A-D-Wandler 25 zuge führt werden.

Jedesmal, wenn der Fenstervergleicher 51 Hochpegelgeräusch erkennt, wird also der Schalter 53 für eine vorbestimmte Zeitdauer, die vom Zähler 54 bestimmt ist, geöffnet, und Signale vom Integrierer 24 können den A-D-Wandler 25 nicht erreichen. Daher kann Hochpegelgeräusch den Zündzeitpunkt nicht beeinflussen.

Das Diagramm von Fig. 16 zeigt die Verläufe der Ausgangs signale von verschiedenen Teilen des Geräuschbeseitigungs kreises 50. Fig. 16A betrifft einen Vierzylindermotor, der Hochpegelgeräusche, aber kein Klopfen erzeugt. Die Zünd folge ist erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder.

Das Ausgangssignal vom Integrierer 24 zum Zeitpunkt t1 tritt während des Zündens des dritten Zylinders auf, das Ausgangssignal zum Zeitpunkt t2 tritt beim Zünden des vier ten Zylinders auf, und die Ausgangssignale zu den Zeitpunk ten t3, t4, t5 und t6 treten beim Zünden des dritten, des dritten, des vierten bzw. des ersten Zylinders auf.

Von diesen Ausgangssignalen des Integrierers 24 haben die Ausgangssignale zu den Zeitpunkten t2, t3, t4 und t5 Pegel zwischen V_NL und V_NH und werden daher als Hochpegelgeräusch angesehen. Infolgedessen erzeugt der Fenstervergleicher 51 aufgrund des Ausgangssignals des Integrierers 24 zu jedem dieser Zeitpunkte ein Ausgangssignal.

Das Flipflop 52 wird zum Zeitpunkt t2 durch das Ausgangs signal vom Vergleicher 51 rückgesetzt, und der Zähler 54 beginnt mit dem Zählen der Zylinderimpulse vom Zylinder impulsgeber 21 für eine vorbestimmte Zeitdauer. Durch das Rücksetzen des Flipflops 52 ist der Kreis zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite des Schalters 53 während der Zähldauer des Zählers 54, die zum Zeitpunkt t2 beginnt, geöffnet. Während dieser Periode wird das Ausgangssignal des Integrierers 24, das dem Schalter 53 zu den Zeitpunkten t2, t3, t4 und t5 zugeführt wird, nicht dem A-D-Wandler 25 zugeführt und wird daher ignoriert.

Wenn der Zähler 54 die Zählung der vorgegebenen Anzahl Impulse zu einem Zeitpunkt zwischen t5 und t6 beendet, erzeugt er ein Ausgangssignal, durch das das Flipflop 52 gesetzt wird. Durch das Setzen des Flipflops 52 wird der Schalter 53 wieder geschlossen, so daß Signale vom Inte grierer 24 dem A-D-Wandler 25 zugeführt werden können. Während der in Fig. 16A gezeigten Zeitdauer werden also dem A-D-Wandler 25 nur die Ausgangssignale zu den Zeitpunkten t1 und t6 zugeführt.

Die Ausgangssignale des Integrierers 24 zu den Zeitpunkten t1 und t6 haben einen Niedrigpegel unter V_NL, und normaler weise beeinflussen sie die Steuerung nicht. Selbst wenn aber diese Ausgangssignale auf Klopfen zurückgehen, führt ihre Nichtbeachtung im Steuervorgang normalerweise nicht zu Problemen, da sie einen niedrigen Pegel haben.

Fig. 16B zeigt den Fall, daß der Integrierer 24 ein Signal aufgrund von Klopfen während eines Intervalls erzeugt, in dem der Schalter 53 geöffnet ist. Wie die Figur zeigt, erzeugt der Integrierer 24 ein Ausgangssignal zu den Zeit punkten t11, t12, t13, t14, t15, t16, t17, t18 und t19. Das Signal zum Zeitpunkt t12 ist ein Hochpegelsignal, so daß der Fenstervergleicher 51 ein Ausgangssignal erzeugt, das das Flipflop 52 setzt und den Zähler 54 veranlaßt, mit dem Zählen für eine vorgegebene Zeitdauer (von t12 bis zu einem Punkt zwischen t16 und t17) zu beginnen. Während dieser vorgegebenen Periode ist der Schalter 53 geöffnet, und das Ausgangssignal des Integrierers 24 wird ignoriert.

Zu den Zeitpunkten t14 und t16 erzeugt der Integrierer 24 Ausgangssignale, deren Pegel höher als V_NH ist und die daher auf Klopfen zurückgehen. Infolgedessen erzeugt der Vergleicher 55 zu den Zeitpunkten t14 und t16 ein Ausgangs signal.

Die Ausgangssignale vom Vergleicher 55 zu den Zeitpunkten t14 und t16 steuern den Schalter 53 durch den Logikkreis 56 an und bewirken sein momentanes Schließen zu den Zeitpunk ten t14 und t16. Daher wird das Ausgangssignal vom Inte grierer 24 zu den Zeitpunkten t14 und t16 nicht ignoriert, sondern dem A-D-Wandler 25 zugeführt und beeinflußt die Steuerung.

Wenn also das Ausgangssignal des Integrierers 24 zwischen V_NL und V_NH liegt, wird dieses Ausgangssignal während einer vorgegebenen Zeitdauer ignoriert; wenn aber während dieser Zeit das Ausgangssignal des Integrierers 24 V_NH übersteigt, wirkt es sich in der Zündzeitpunktsteuerung aus. Im übrigen entspricht die Betriebsweise dieser Ausführungsform der jenigen der Einrichtung von Fig. 5.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 ist der Geräuschbe seitigungskreis 50 zwischen den Integrierer 24 und den A-D-Wandler 25 geschaltet und verarbeitet daher Analogsi gnale. Fig. 17 ist das Blockschaltbild einer zweiten Aus führungsform, bei der ein Geräuschbeseitigungskreis 60 zur Verarbeitung von Digitalsignalen zwischen den A-D-Wandler 25, der direkt mit der Ausgangsseite des Integrierers 24 gekoppelt ist, und den Verteilerkreis 26 geschaltet ist. Der Geräuschbeseitigungskreis 60 umfaßt einen Digitalfen stervergleicher 61, einen Digitalschalter 63 und einen Digitalvergleicher 65, die jeweils dem Fenstervergleicher 51, dem Schalter 53 und dem Vergleicher 55 von Fig. 14 ent sprechen und sich von diesen dadurch unterscheiden, daß sie Digitalsignale anstelle von Analogsignalen verarbeiten. Konstruktion und Betriebsweise dieser Ausführungsform ent sprechen im übrigen Fig. 14.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 14 und 17 ist auf der Eingangsseite des Verteilerkreises 26 ein einziger Geräuschbeseitigungskreis angeordnet, und dieser verarbei tet die sämtlichen Zylindern des Motors entsprechenden Signale. Fig. 18 ist ein Blockschaltbild einer dritte Aus führungsform, bei der für jeden Zylinder des Motors auf der Ausgangsseite des Verteilerkreises 26 ein gesonderter Geräuschbeseitigungskreis 70, 80, 90 und 100 vorgesehen ist.

Der Aufbau des Geräuschbeseitigungskreises 70 für den ersten Zylinder ist im einzelnen dargestellt. Er gleicht dem Geräuschbeseitigungskreis 60 von Fig. 17, unterscheidet sich aber von diesem dadurch, daß der Zähler 54 durch einen Zähler 74 ersetzt ist, der eine vorbestimmte Anzahl Zylin derwahlimpulse vom Zylinderwahlimpulsgeber 34 zählt. Das Ausgangssignal des Schalters 63 wird einem Speicher 27 zugeführt. Die Ausgangssignale des A-D-Wandlers 25, die nur dem ersten Zylinder entsprechen, werden dem Fensterverglei cher 61, dem Schalter 63 und dem Vergleicher 65 über den Verteilerkreis 26 zugeführt.

Die übrigen Geräuschbeseitigungskreise 80, 90 und 100 sind gleichartig ausgelegt, und ihre Ausgangssignale werden Speichern 28-30 zugeführt. Da eine Geräuschbeseitigung getrennt für jeden Zylinder durchgeführt wird, kann diese Ausführungsform eine feinere Steuerung als die Einrichtun gen nach den Fig. 14 und 17 durchführen.

Wenn z. B. in Fig. 16B die erfaßten Ausgangssignale vom Integrierer 24 zu den Zeitpunkten t12 und t15 für den Zünd hub des vierten Zylinders Klopfsignale sind und nicht auf Hochpegelgeräusche zurückgehen, sollten die Ausgangssignale des Integrierers 24 zu den Zeitpunkten t12 und t15 die Zündzeitpunktsteuerung beeinflussen. Bei den Ausführungs formen nach Fig. 14 und 17 ist die Beeinflußbarkeit von Klopfen so weit verschlechtert, daß diese Ausgangssignale ignoriert werden.

Die Programmkapazität steigt jedoch grundsätzlich propor tional zur Anzahl Zylinder an, wenn die Verarbeitung für jeden Zylinder erfolgt. Daher müssen die Speicher größer gemacht werden, und die Kosten steigen notwendigerweise ebenfalls. Somit muß eine Entscheidung getroffen werden, die auf einem Ausgleich der Charakteristiken der Geräusch erzeugung des Motors oder der gewünschten Steuerbarkeit basiert.

Fig. 19 gibt Informationen wieder, die im praktischen Be trieb eines Motors gewonnen wurden, in den die Ausführungs form nach Fig. 18 eingebaut war. Die linke Hälfte der Figur zeigt den Verzogerungswinkel, wenn die Geräuschbeseiti gungskreise nicht arbeiteten, und die rechte Hälfte zeigt den Verzogerungswinkel, wenn die Geräuschbeseitigungskreise aktiviert waren, um Hochpegelgeräusche zu beseitigen.

Wenn die Geräuschbeseitigungskreise nicht aktiviert waren, um eine konventionelle Einrichtung zu simulieren, war das auf Geräusch zurückgehende Ausgangssignal des Integrierers 24 extrem hoch, und der Verzögerungswinkel erreichte den größten von der Einrichtung erzielbaren Wert.

Wenn dagegen die Geräuschbeseitigungskreise aktiviert wa ren, wie die rechte Hälfte von Fig. 19 zeigt, wurde der jenige Teil des Ausgangssignals des Integrierers 24, der auf Hochpegelgeräusche zurückging, ignoriert, und nur der auf Klopfen zurückgehende Anteil beeinflußte die Zündzeit punktsteuerung, so daß der Verzögerungswinkel erheblich auf einen geeigneten Wert verringert wurde und eine gute Zünd zeitpunktsteuerung durchgeführt werden konnte.

Die Zähler 54 und 74 der vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsformen messen vorbestimmte Zeitdauern durch Zählung von Impulsen, die dem Kurbelwinkel des Motors entsprechen. Diese Zähler können aber auch durch Zähler ersetzt werden, die Taktimpulse zählen, die in regelmäßigen Intervallen unabhängig von der Motordrehzahl erzeugt werden.

Es ist ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Zündzeitpunktsteuerung einer Brennkraftmaschine auf grund von Klopfsignalen verändert wird und daß Hochpegel- Geräuschsignale, die auf andere Ursachen als Klopfen zu rückgehen, ignoriert werden, ohne daß die Fähigkeit der Einrichtung zur Erkennung von Klopfsignalen beeinträchtigt wird. Infolgedessen kann ein unnötiges Verzögern des Zünd zeitpunkts aufgrund von Hochpegelgeräuschen verhindert und eine präzisere Klopfunterdrückung durchgeführt werden.

Claims

1. Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftma schine, mit

- einem Klopfaufnehmer (1), der Beschleunigungen der Maschine einschließlich auf Klopfen derselben zurückgehende Beschleunigungen aufnimmt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt;
- eine Klopfsignalerzeugungsschaltung, die aufgrund des Ausgangssignals vom Klopfaufnehmer ein die Klopfstärke bezeichnendes, nicht klopfbedingte Geräuschhochpegel enthaltendes Klopfsignal erzeugt;
- wobei ein gefiltertes Klopfaufnehmersignal einmal unmittelbar einem ersten Eingang eines ersten Vergleichers (6) sowie über einen Geräuschpegelsensor (5) einem zweiten Eingang des ersten Vergleichers (6) zugeführt wird und der Ausgang des ersten Vergleichers (6) mit einem abhängig vom Zündzyklus zurückgesetzten Integrierer (24) in Verbindung steht, der den Gesamtausgang der Klopfsignalerzeugungsschaltung bildet; und
- einer Zündzeitpunktsteuereinheit (23), die aufgrund des Klopfsignals den Zündzeitpunkt der Maschine so verstellt, daß die Klopfstärke vermindert wird;

gekennzeichnet durch

- einen zwischen dem Gesamtausgang der Klopfsignalerzeugungs schaltung und die Zündzeitpunktsteuereinheit (23) geschalte ten Geräuschpegelbeseitigungskreis (50), welcher die Zufüh rung des integrierten Klopfsignals V_R zur Zündzeitpunkt steuereinheit (23) für eine vorbestimmte Zeitdauer verhin dert, wenn der Pegel des Klopfsignals V_R in einem Bereich zwischen einem ersten vorbestimmten Pegel V_NL und einem zwei ten vorbestimmten Pegel V_NH liegt und der die Zuführung des Klopfsignals V_R zur Zündzeitpunktsteuereinheit (23) während der vorbestimmten Zeitdauer erlaubt, wenn das Klopfsignal V_R diesen Bereich übersteigt.

2. Klopfunterdrückungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Bereich mittels eines Fenstervergleichers (51) be stimmt wird, wobei der Geräuschpegelbeseitigungskreis (50) einen zweiten Vergleicher (55) aufweist, der erkennt, ob das Klopf signal den Bereich übersteigt und
- daß eine Schalteinrichtung (52, 56) des Geräuschpegelbeseiti gungskreises (50) ein Element (56) aufweist, das vom zweiten Vergleicher (55) ansteuerbar ist und einen Schalter (53) auf weist, wobei der Schalter (53) während der vorbestimmten Zeitdauer geöffnet wird, wenn der Fenstervergleicher (51) er kennt, daß das Klopfsignal V_R im Bereich liegt und daß der Schalter (53) während der vorbestimmten Zeitdauer geschlossen wird, wenn das Klopfsignal V_R oberhalb des Bereiches liegt, um das Klopfsignal V_R der Zündzeitpunktsteuereinheit (23) für die vorbestimmte Zeitdauer zuzuführen.