DE3934758A1

DE3934758A1 - Klopfsteuereinrichtung fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3934758A1
Application number: DE3934758A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Komurasaki; Shoichi Kato; Hideki Umemoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: KR900006652A; KR930005158B1; US4967710A; DE3934758C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klopfsteuereinrichtung für Brennkraftmaschinen und insbesondere auf eine den Zünd zeitpunkt steuernde Klopfunterdrückungseinrichtung zur Ver besserung der Beherrschbarkeit von Brennkraftmaschinen wäh rend eines Übergangsbetriebsverhaltens.

Es gibt bereits verschiedene Typen von Steuersystemen zum Detektieren und Unterdrücken von Klopferscheinungen in Brennkraftmaschinen, z. B. Brennstoff-Steuersysteme, Zünd zeitpunkt-Steuersysteme und druckgesteuerte Systeme. Hier soll das Zündzeitpunkt-Steuersystem beschrieben werden, das am häufigsten verwendet wird.

Im nachfolgenden wird auf eine Klopfsteuereinrichtung (Zündsteuereinrichtung) eingegangen, die ein konventionel les Zündzeitpunkt-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine aufweist, wie die Fig. 13 zeigt.

Eine derartige Klopfsteuereinrichtung mit Zündzeitpunkt steuerung ist allgemein bekannt. Gemäß der Fig. 13 ist ein Beschleunigungssensor 1 mit der Brennkraftmaschine verbun den, um Vibrationsbeschleunigungen der Maschine zu detek tieren. Ein Frequenzfilter 2 dient zur Filterung des Aus gangssignals vom Beschleunigungssensor 1 und läßt eine Fre quenzkomponente dieses Ausgangssignals hindurch, die typi scherweise das Klopfen beschreibt. Ein Analoggatter 3 eli miniert das Rauschen im Ausgangssignal vom Frequenzfilter 2, da sich das Rauschen nachteilig auf das Detektieren des Klopfens auswirkt. Eine Gatezeitsteuerung 4 steuert das Öffnen und Schließen des Analoggatters 3 in Übereinstimmung mit dem zeitlichen Auftreten des Rauschens. Ein Rauschpe geldetektor detektiert den Pegel des mechanischen Vibra tionsrauschens der Maschine, das sich vom Klopfen unter scheidet. Mit Hilfe eines Komparators 6 werden die Aus gangsspannung des Analoggatters 3 und die Ausgangsspannung des Rauschpegeldetektors 5 miteinander verglichen. Der Kom parator 6 erzeugt dabei einen Klopfdetektorpuls. Ein Inte grator 7 integriert die Ausgangspulse vom Komparator 6 und erzeugt eine integrierte Spannung in Übereinstimmung mit der Klopfintensität. Ein Phasenschieber 8 ändert die Phase, im vorliegenden Fall den Zündzeitpunkt eines Referenzzünd signals in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des In tegrators 7. Ferner erzeugt ein Umdrehungssignalgenerator 9 ein Zündsignal entsprechend einer voreingestellten Zündvor eilwinkelcharakteristik. Ein Wellenformer 10 verformt den Ausgang des Umdrehungssignalgenerators 9 und führt zur sel ben Zeit die Arbeitswinkelsteuerung (duty angle control) durch, um eine Zündspule 12 mit Energie zu versorgen. Der elektrische Strom zu der Zündspule 12 wird mit Hilfe einer Umschalteinrichtung 11 ein- und ausgeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Phasenschieber 8, so daß auf diese Weise Zündpulse erzeugt werden, die zu einer nicht dargestellten Zündkerze geliefert werden.

Die Fig. 14 zeigt die Frequenzcharakteristik des Ausgangs signals vom Beschleunigungssensor 1. Die Kurve A reprä sentiert die Frequenzcharakteristik bei nicht vorhandenem Klopfen, während die Kurve B die Frequenzcharakteristik bei vorhandenem Klopfen repräsentiert. Das Ausgangssignal vom Beschleunigungssensor 1 enthält zusätzlich zum Klopfsignal (also zusätzlich zu dem durch das Klopfphänomen erzeugten Signal) ein mechanisches Rauschen der Maschine und ver schiedene andere Rauschkomponenten, z. B. sogenanntes Zünd rauschen, das über den Signalübertragungsweg eingefangen wird. Ein Vergleich der Frequenzkurven A und B in Fig. 14 zeigt, daß das Klopfsignal eine eigentümliche Frequenzver teilungscharakteristik aufweist. Das Klopfen läßt sich in der Verteilungscharakteristik klar erkennen, obwohl es auch noch andere Änderungen im Kurvenverlauf gibt, die vom Typ der Brennkraftmaschine oder von der Position abhängen, an der der Beschleunigungssensor 1 angeordnet ist. Durch Fil tern der Frequenzkomponenten des Klopfsignals ist es mög lich, das Rauschen zu unterdrücken, das durch Frequenzkom ponenten erzeugt wird, die nicht durch das Klopfen verur sacht werden, so daß das Klopfsignal einwandfrei detektiert werden kann.

Die Fig. 15 und 16 zeigen die Betriebswellenformen in jeder Schaltung der konventionellen Einrichtung nach Fig. 13. Die Fig. 15 repräsentiert die Betriebsart, bei der kein Klopfen vorhanden ist, während die Fig. 16 die Betriebsart reprä sentiert, bei der Klopfen existiert. Unter Verwendung der Fig. 15 und 16 wird nachfolgend die Betriebsweise der kon ventionellen Einrichtung nach Fig. 13 im einzelnen erläu tert. Sobald die Maschine läuft, erzeugt der Umdrehungssi gnalgenerator 9 ein Zündsignal in Übereinstimmung mit der voreingestellten Zündzeitpunktcharakteristik. Das Zündsi gnal wird durch den Wellenformer 10 verformt, und zwar in einen Puls mit einem gewünschten Arbeitswinkel (duty angle), der die Umschalteinrichtung 11 über den Phasen schieber 8 antreibt. Die Umschalteinrichtung 11 schaltet den elektrischen Strom zur Zündspule 12 ein und aus. Wird der elektrische Strom zur Zündspule 12 unterbrochen, so er zeugt die Zündspule 12 eine Zündspannung, die ihrerseits eine Zündkerze zündet. Hierdurch wird die Verbrennung des Luft/Brennstoff-Gemisches im Maschinenzylinder eingeleitet. Alle Maschinenschwingungen, die während des Betriebs der Maschine erzeugt werden, werden mit Hilfe des Beschleuni gungssensors 1 detektiert.

Ist kein Klopfen vorhanden, so werden auch keine entspre chenden Maschinenschwingungen erzeugt, die ein Klopfen re präsentieren. Es gibt allerdings immer andere mechanische Vibrationen, so daß das Ausgangssignal des Beschleunigungs sensors 1 sowohl mechanisches Rauschen als auch sogenanntes Zündrauschen enthält, das über den Signalübertragungsweg zum Zeitpunkt der Zündung F eingefangen wird, wie die Fig. 15A zeigt.

Das mechanische Rauschen läßt sich im wesentlichen dadurch unterdrücken, daß das Sensorsignal den Frequenzfilter 2 durchläuft, wie die Fig. 15B erkennen läßt. Die Zündrausch komponente ist jedoch groß im Vergleich zur mechanischen Rauschkomponente und weist somit auch einen hohen Pegel auf, nachdem das Sensorsignal den Frequenzfilter 2 durchlaufen hat. Bei einer derartigen Ausgangswellenform kann das Zünd rauschen leicht als Klopfsignal fehlinterpretiert werden. Um dies zu verhindern, wird das Analoggatter 3 zum Zeit punkt der Zündung für eine vorbestinmte Periode geschlos sen, und zwar über den Ausgang der Gatezeitsteuerung 4 (Fig. 15C), die über den Ausgang des Phasenschiebers 8 ge triggert wird, um auf diese Weise das Zündrauschen abzu blocken, das andernfalls vom Frequenzfilter 2 zum Kompara tor 6 geliefert wird. Im Ausgang vom Analoggatter 3 ver bleibt daher nur das mechanische Rauschen auf niedrigem Pe gel, wie durch die Linie a in Fig. 15D angegeben.

Der Rauschpegeldetektor 5 spricht auf Änderungen im Spit zenwert des Ausgangssignals vom Analoggatter 3 an und er zeugt eine Gleichspannung (dc), die etwas höher ist als der Spitzenwert des mechanischen Rauschens (Linie b in Fig. 15D). Dabei weist der Rauschpegeldetektor 5 eine Charakte ristik auf, derart, daß er auf relativ langsame Änderungen im Spitzenwert des gewöhnlichen mechanischen Rauschens an spricht. Da entsprechend der Fig. 15D der Ausgang b des Rauschpegeldetektors 5 größer ist als der mittlere Spitzen wert des Ausgangssignals a des Analoggatters 3, erzeugt der Komparator 6, der diese Signale miteinander vergleicht, kein Ausgangssignal, wie die Fig. 15E zeigt. Sämtliche Rauschsignale, die nicht das Klopfsignal bilden, werden da durch eliminiert.

Die Ausgangsspannung des Integrators 7 bleibt daher auf dem Wert Null, und zwar entsprechend Fig. 15F. Ferner ist auch der Phasenwinkel des Phasenschiebers 8 Null. Der Phasenwin kel bedeutet die Phasendifferenz zwischen dem Ausgang des Wellenformers 10 (Fig. 15G) und dem Ausgang des Phasen schiebers 8 (Fig. 15H). Mit anderen Worten liegt die Öff nungs-/Schließphase der Umschalteinrichtung 11, die durch den Phasenschieberausgang (Fig. 15H) angesteuert wird, also die Stromunterbrechungsphase der Zündspule 12, in Phase mit dem Referenzzündsignal des Wellenformerausgangs (Fig. 15G). Der Zündzeitpunkt ist daher gleich dem Referenzzündzeit punkt.

Tritt dagegen ein Klopfen auf, so enthält der Ausgang des Beschleunigungssensors 1 ein durch Klopfen erzeugtes Rauschsignal. Dieses durch Klopfen erzeugte Rauschsignal liegt um einen bestimmten zeitlichen Abstand hinter dem Zündzeitpunkt, wie die Fig. 16A erkennen läßt. Das Signal, das den Frequenzfilter 2 und das Analoggatter 3 durchlaufen hat, weist eine große Klopfsignalkomponente auf, die dem mechanischen Rauschen überlagert ist, wie anhand der Kurve c in Fig. 16D dargestellt ist.

Die Vorderkante des Klopfsignals, welches durch das Analog gatter 3 hindurchgelaufen ist, ist sehr steil, so daß die Pegeländerung in der Ausgangsspannung des Rauschpegeldetek tors 5 (im wesentlichen gleich der Spannung b in Fig. 15D) dem Klopfsignal hinterhereilt. Im Ergebnis empfängt der Komparator 6 an seinen Eingängen die Signale c und d in Fig. 16D und erzeugt daher Ausgangspulse gemäß Fig. 16E.

Der Integrator 7 integriert die erhaltenen Pulse auf und erzeugt eine integrierte Spannung in Übereinstimmung mit Fig. 16F. Der Phasenschieber 8 verzögert das Ausgangssignal des Wellenformers 10 (Fig. 16G, also das Referenzzündsi gnal) in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des Inte grators 7, so daß der Ausgang des Phasenschiebers 8 hinter dem Referenzzündsignal vom Wellenformer 10 hereilt und die Umschalteinrichtung 11 bei einer Phase aktiviert, die in Fig. 16H gezeigt ist. Im Ergebnis ergibt sich ein verzöger ter Zündzeitpunkt, was zum Unterdrücken des Klopfens führt. Der in den Fig. 15 und 16 gezeigte Betrieb wird wiederholt, um eine optimale Zündzeitpunktsteuerung durchzuführen.

Die konventionelle Einrichtung weist den in Fig. 13 be schriebenen Aufbau auf. Die Reduktionsrate im Ausgang des Integrators 7, also die Geschwindigkeit, mit der der Zünd zeitpunkt pro 1° Maschinenrotation bezüglich der Referenz zurück- oder vorgestellt wird, wird durch eine große Zeit konstante repräsentiert, die in der Größenordnung von meh reren Sekunden liegt. Daher ist eine geeignete Regulierung der Reduktionsrate insbesondere zur Verhinderung eines gro ßen Klopfens notwendig, das dann auftreten würde, wenn der Zündzeitpunkt in Richtung Voreilung mit zu hoher Geschwin digkeit zurückgeführt werden würde. Hierdurch käme man zu schnell in den Klopfbereich.

Um die Geschwindigkeit der Voreilung des Zündzeitpunkts durch Regulierung der Reduktionsrate des Integratorausgangs optimal steuern zu können, ist es erforderlich, die Inten sität einer jeden detektierten Klopferscheinung genau zu ermitteln. Damit die Klopfintensität oder Größe des Aus gangs des Integrators 7 genau bestimmt werden kann, müssen die Integratorausgänge unmittelbar vor und nach dem Auftre ten des Klopfens erfaßt werden, so daß die zwischen ihnen liegende Differenz berechnen läßt, also die Änderung des Integratorausgangs bei jedem detektierten Klopfen. Dieser Prozeß erfordert eine komplexe Berechnung. Die Klopfstärke kann nicht lediglich durch einfaches Auslesen des Werts des Integrators 7 erhalten werden, wenn ein Klopfen detektiert wird. Beispielsweise muß der Ausgang des Integrators 7 vor dem Auftreten des Klopfens in einem Speicher gespeichert werden. Tritt ein Klopfen auf, so ist es erforderlich, die Differenz zwischen den Integratorausgängen zu berechnen, die unmittelbar vor und nach dem Klopfen erhalten werden.

Die Maschinensteuerung wurde in den letzten Jahren immer komplizierter, wobei der Trend dahin geht, eine Präzisions steuerung für individuelle Zylinder durchzuführen, um alle Zylinder in einem Zustand zu halten, bei dem eine optimale Verbrennung erzielt und dadurch die Maschinenleistung ver bessert wird. Um eine derartige komplizierte Steuerung aus führen zu können, ist es erforderlich, die Größe des jewei ligen Klopfens zu detektieren, wenn dieses Klopfen auf tritt, und ferner auch die Größe des Klopfens für jeden Zy linder zu detektieren. Die Bestimmung der Größe des jewei ligen Klopfens anhand des Ausgangs des Integrators 7 in der konventionellen Einrichtung erfordert jedoch die komplexe Berechnung, wie bereits erwähnt. Soll darüber hinaus die Größe des Klopfens für jeden Zylinder bestimmt werden, so ist eine noch kompliziertere Schaltung erforderlich. Dies sind Probleme, die sich bei der konventionellen Einrichtung ergeben.

Um die genannten Probleme zu lösen, wurde bereits eine Klopfsteuereinrichtung vorgeschlagen, mit der sich in ein facher Weise sowohl die Größe des jeweiligen Klopfens als auch die Größe des Klopfens für jeden Zylinder bestimmen läßt, so daß die Klopfsteuerung leicht durchgeführt werden kann.

Anhand der nachfolgenden Fig. 17 bis 22 wird eine konven tionelle Einrichtung beschrieben, die diese leichtere Klopfsteuerung ermöglicht. In der Fig. 17 sind die Kompo nenten 1 bis 6 und 11, 12 identisch mit denen in Fig. 13, so daß sie nicht nochmals beschrieben werden. Ein Zylinder pulsgenerator 21 erzeugt einen Zylinderpuls in Übereinstim mung mit dem Zündbetrieb eines jeden Zylinders der Maschi ne. Mit dem Bezugszeichen 22 ist eine Arbeitsverhältnis- Steuerschaltung (duty ration control circuit) versehen, die den Zylinderpuls empfängt und einen arbeitsverhältnisge steuerten Zündpuls erzeugt, um eine hinreichende Erreger zeit für die Zündspule 12 sicherzustellen. Bin Phasenschie ber 23 führt die Steuerung der Verzögerung bzw. Nacheilung des Zündpulses über einen der Steuerspannung entsprechenden Winkel durch. Ein Integrator 24 empfängt den Klopfpuls vom Komparator 6 und gibt eine integrierte Spannung aus, die proportional zur Dauer des Klopfpulses ist. Dieser Integra tor 24 unterscheidet sich vom Integrator 7 der zuvor er wähnten konventionellen Einrichtung gemäß Fig. 13 dadurch, daß er seinen Ausgang bis herauf zum Zündzeitpunkt auf rechterhält und die integrierte Spannung bei jeder Zündung zurücksetzt, und zwar in Übereinstimmung mit dem Zündpuls ausgang vom Phasenschieber 23. Die integrierte Spannung wird also nicht mehr im Verlaufe der Zeit graduell redu ziert. Ein Analog/Digital-Wandler 25 wandelt die integrier te Spannung vom Integrator 24 in ein Digitalsignal um. Eine Verteilerschaltung 26 teilt das Digitalsignal demjenigen Zylinder zu, in welchem das Klopfen aufgetreten ist. Im vorliegenden Beispiel ist eine Vierzylindermaschine be schrieben, so daß die Verteilerschaltung 26 vier Ausgänge erzeugt, wobei die Anzahl der Ausgänge gleich der Anzahl der Zylinder ist. Mit den Bezugsziffern 27 bis 30 sind Speicher bezeichnet, von denen jeweils einer einem der vier Zylinder zugeordnet ist und zur Speicherung des Digitalsi gnals von der Verteilerschaltung 26 dient. Beispielsweise speichert der Speicher 27 die Größe des Klopfens, das im ersten Zylinder auftritt. Ein Taktgenerator 31 erzeugt Pul se in vorbestimmten Intervallen und liefert Pulse zu den Speichern 27 bis 30, um die in ihnen gespeicherten Werte einer Subtraktion zu unterwerfen. Eine Auswählschaltung 32 wählt nur diejenigen Daten von den Speichern 27 bis 30 aus, die in Bezug zum gezündeten Zylinder stehen. Ein Referenz pulsgenerator 33 erzeugt einen Referenzpuls für den Refe renzzylinder, also für einen der vier Zylinder. Mit 34 ist eine Zylinderauswahlpuls-Generatorschaltung bezeichnet, die den Referenzpuls und den Zündpuls von der Arbeitsverhält nis-Steuerschaltung 22 empfängt und nacheinander Zylinder auswählpulse erzeugt, um den Betriebszustand der Verteiler schaltung 26 und der Auswählschaltung 32 an den spezifi zierten Zylinder anzupassen. Eine Fehlerdetektorschaltung 40 detektiert Fehler, beispielsweise eine gebrochene Si gnalleitung zwischen dem Beschleunigungssensor 1 und dem Frequenzfilter 2 oder einen Kurzschluß. Sie detektiert dar über hinaus unnormale Spannungen am Ausgang des Rauschpe geldetektors 5 und gibt bei Auftreten eines Fehlers ein Fehlersignal zum Integrator 24 ab. Zur selben Zeit sendet die Fehlerdetektorschaltung 40 ein Fehlersignal KF zu einer anderen Brennstoffsteuereinrichtung sowie zu einem Fahr zeugdiagnosegerät.

Die Fig. 18 und 19 zeigen Betriebswellenformen der Schal tung nach Fig. 17. Die Wellenformen dieser Figuren sind identisch mit denjenigen in den Fig. 15 und 16 der konven tionellen Einrichtung, wenn gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Die Grundbetriebsweise wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 näher beschrieben. Wenn kein Klopfen in der Maschine erzeugt wird, so nehmen die beiden Eingänge des Komparators 6 den in Fig. 18D gezeigten Verlauf an. Da in der Kurve e in Fig. 18D kein Klopfsignal vorhanden ist, wird kein Puls am Ausgang des Komparators 6 erzeugt, wie die Fig. 18E zeigt. Somit wird auch kein Puls am Ausgang des Integrators 24 erzeugt (Fig. 18F). Die Speicher 27 bis 30 enthalten daher keine Werte, während auch die Auswähl schaltung 32 kein Ausgangssignal erzeugt, so daß keine Pha sendifferenz zwischen dem Eingang (Fig. 18G) und dem Aus gang (Fig. 18H) des Phasenschiebers 23 auftritt. Der Zünd zeitpunkt verbleibt daher an der Referenzposition.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 19 die Be triebsweise beschrieben, wenn in der Maschine ein Klopfen auftritt. Die beiden Eingänge des Komparators 6 weisen dann den in Fig. 19D gezeigten Verlauf auf, so daß der Kompara tor 6 aufgrund des Klopfsignals in der Kurve g in Fig. 19D einen Klopfpuls in Übereinstimmung mit Fig. 19E erzeugt. Der Klopfpuls wird mit Hilfe des Integrators 24 integriert. Um für jeden Zylinder das Klopfen detektieren zu können, wird der Ausgang des Integrators 24 durch den Ausgang des Phasenschiebers 23 jedesmal dann zurückgesetzt, wenn die Zylinder gezündet werden. Aus diesem Grunde wird also wäh rend der Zeit vom Detektieren des Klopfens bis zum Rückset zen der Ausgang des Integrators 24 auf einem konstanten Wert gehalten. Diese Operationen werden bei jedem Zündin tervall durchgeführt. Hierin unterscheidet sich dieses kon ventionelle Beispiel von der zuvor beschriebenen konventio nellen Einrichtung nach Fig. 13. Der Ausgang des Integra tors 24 (integrierte Spannung) wird in Digitalsignale umge wandelt, und zwar mit Hilfe des Analog/Digital-Wandlers 25. Die Verteilerschaltung 26 identifiziert denjenigen Zylin der, in welchem ein Klopfen aufgetreten ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Zylinderauswahlpuls vom Zylinder auswahlpuls-Generator 34. Tritt beispielsweise im dritten Zylinder ein Klopfen auf, so liefert die Verteilerschaltung 26 die digitalisierte integrierte Spannung vom A/D-Wandler 25 in den Speicher 29, der dem dritten Zylinder zugeordnet ist. Der Speicher 29 speichert die integrierte Spannung, die er von der Verteilerschaltung 26 erhalten hat. In Übereinstimmung mit dem Zylinderauswahlpuls vom Zylinder auswahlpuls-Generator 34 wählt die Auswählschaltung 32 den Speicher 29 aus, der dem dritten Zylinder zugeordnet ist, und überträgt den Ausgang des Speichers 29 zum Phasenschie ber 23. Es wird also der Fall behandelt, bei dem ein Klop fen im dritten Zylinder aufgetreten ist, so daß beim Zünden des dritten Zylinders der Ausgang des Speichers 29 ausge wählt und zum Phasenschieber 23 geliefert wird. Entspre chend der Fig. 19 tritt ein Klopfen auch im nächsten Zylin der auf, so daß im Falle einer gewöhnlichen Vierzylinderma schine ein Klopfen auch für den vierten Zylinder festge stellt wird. In diesem Fall wird der Ausgang des Integra tors 24 durch die Verteilerschaltung 26 aufgenommen, die ihn im Speicher 30 speichert. Sodann wählt die Auswähl schaltung 32 den Speicher 30 aus und überträgt seinen Aus gang zum Phasenschieber 23, wenn der vierte Zylinder gezün det wird.

Anhand der in Fig. 20 dargestellten Wellenformen wird nach folgend die Steuerung für die einzelnen Zylinder beschrie ben. In der Fig. 20 repräsentieren (s) die Nummer des ge zündeten Zylinders, (e) den Ausgang des Komparators 6, (f) den Ausgang des Integrators 24, (j), (k), (1) und (m) die gespeicherten Werte in den Speichern 27 bis 30, (p) den Ausgang der Auswählschaltung 32 und (g) sowie (h) den Ein gang und den Ausgang des Phasenschiebers 23.

Wie die Fig. 20(e) erkennen läßt, existieren Klopfpulse im Ausgang des Komparators aufgrund von Klopferscheinungen im dritten, zweiten, dritten, vierten und zweiten Zylinder.

Diese Klopfpulse werden durch den Integrator 24 in die in tegrierte Spannung umgewandelt, die die Ausgangsspannung gemäß Fig. 20(f) darstellt. K 1, K 2, K 3 und K 5 geben jeweils die Pegel des detektierten Klopfens an, wobei die Größe graduell bis herauf zu K 5 anwächst. K 5 ist der größte Wert. Zum Zeitpunkt t 1 tritt ein Klopfen im dritten Zylinder auf, wobei der Ausgang des Integrators 24 die Spannung K 5 er reicht. Die Spannung K 5 wird mit Hilfe des Analog/Digital- Wandlers 25 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches dann der Verteilerschaltung 26 zugeführt wird. Die Verteiler schaltung 26 liefert die digitalisierte integrierte Span nung K 5 zum Speicher 29, und zwar zum Zündzeitpunkt t 2 des vierten Zylinders. Im Ergebnis wird die digitalisierte in tegrierte Spannung K 5 im Speicher 29 zum Zeitpunkt t 2 ge speichert, so daß der im Speicher 29 enthaltene Wert die Spannung K 5 ist (Fig. 20(1)). Als nächstes wird zum Zeit punkt t 3 Klopfen im zweiten Zylinder festgestellt, wobei die entsprechenden Klopfpulse wiederum durch den Integrator 24 integriert werden, und zwar bis herauf zur integrierten Spannung K 5, die wiederum mit Hilfe des Analog/Digital- Wandlers 9 in ein Digitalsignal umgewandelt wird. Die digi talisierte integrierte Spannung K 5 wird mit Hilfe der Ver teilerschaltung 26 dem Speicher 28 zugeführt und zum Zeit punkt t 4 im Speicher 28 gespeichert (Fig. 20(k)). Der Zeit punkt t 4 ist ein Zündzeitpunkt für den ersten Zylinder, wo bei von diesem Zeitpunkt an die Zündsteuersequenz für den dritten Zylinder beginnt. Da zu diesem Zeitpunkt die Span nung K 5 bereits im Speicher 29 gespeichert ist, liefert die Auswählschaltung 32 die Spannung K 5 (Fig. 20(p)) zum Pha senschieber 23. Der Phasenschieber 23 verzögert dann den nächsten Zündzeitpunkt um einen Winkel 85 in Übereinstim mung mit der Spannung K 5, wobei der Winkel R 5 gleich einer Phasenverzögerung des Ausgangs des Phasenschiebers 23 (Fig. 20(h)) relativ zu seinem Eingang (Fig. 20(g)) ist. Das be deutet, daß die nächste Zündung zum Zeitpunkt t 5 auftritt. Obwohl die Zündung gegenüber dem Referenzzündzeitpunkt um den Winkel R 5 verzögert ist und zum Zeitpunkt t 5 durchge führt wird, tritt wiederum zum Zeitpunkt t 6 im dritten Zy linder ein Klopfen auf. Dieses Klopfen weist den Pegel K 2 auf, so daß die entsprechende integrierte Spannung K 2 in den Speicher 29 übertragen wird, und zwar am nächsten Zünd zeitpunkt (Zeitpunkt t 7) des vierten Zylinders. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Speicher 29 bereits die Spannung K 5, so daß die Spannung K 2 zu der Spannung K 5 hinzuaddiert und eine neue Spannung K 7 im Speicher 29 gespeichert wird (Fig. 20(1)). Infolge der Zündung zum Zeitpunkt t 7 (Referenzzünd zeitpunkt) tritt ein Klopfen zum Zeitpunkt t 8 im vierten Zylinder auf, so daß die integrierte Spannung K 3 ausgegeben wird. Diese Spannung K 3 wird im Speicher 30 zum nächsten Zündzeitpunkt (Zeitpunkt t 9) des zweiten Zylinders gespei chert.

Vom Zeitpunkt t 7 an beginnt die nächste Zündsteuersequenz für den zweiten Zylinder. Zu dieser Zeit ist bereits die Spannung K 5 im Speicher 28 gespeichert, so daß die Auswähl schaltung 32 die Spannung K 5 zum Phasenschieber 23 über trägt. Im Ergebnis ist daher der nächste Zündzeitpunkt t 9 um einen Winkel R 5 gegenüber der Referenz verzögert, wobei R 5 in Übereinstimmung mit der Spannung K 5 steht. Infolge der Zündung zum Zeitpunkt t 9 entsteht zum Zeitpunkt t 10 ein Klopfen im zweiten Zylinder, was dazu führt, daß die inte grierte Spannung K 1 ausgegeben wird. Diese Spannung K 1 wird zum Zeitpunkt t 11 des nächsten Zündzeitpunkts dem Wert im Speicher 28 hinzuaddiert, so daß der Speicher 28 nunmehr eine Spannung K 6 speichert. Vom Zeitpunkt t 11 an beginnt die Zündsteuersequenz für den dritten Zylinder. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Speicher 29 die Spannung K 7, so daß der nächste Zündzeitpunkt t 12 um den Winkel R 7 gegenüber der Referenz verzögert ist. In ähnlicher Weise wird die Zündzeitpunkt-Verzögerungssteuerung wiederholt, so daß der nächste Zündzeitpunkt t 13 für den vierten Zylinder um einen Winkel R 3 gegenüber der Referenz verzögert ist. Der nächste Zündzeitpunkt t 14 für den zweiten Zylinder wird um einen Winkel R 6 gegenüber der Referenz nacheilen.

Wie oben beschrieben, wird der Zündzeitpunkt in Überein stimmung mit der Größe des detektierten Klopfens (inte grierte Spannung) verzögert. Tritt in der Maschine kein Klopfen mehr auf, so muß der Zündzeitpunkt in Richtung der Referenz vorverstellt werden, und zwar mit einer bestimmten Rate, um sehr nahe an die Klopfgrenze zu gelangen. Beim vorliegenden Beispiel werden von den in den Speichern 27 bis 30 gespeicherten Werten jeweils die Taktpulse vom Takt pulsgenerator 31 mit spezifischer Rate subtrahiert, um die gespeicherten Werte zu verkleinern und die Eingangsspannung zum Phasenschieber 23 zu verringern, was auch zu einer Ver ringerung des Verzögerungswinkels führt. Auf diese Weise wird der Zündzeitpunkt wieder näher an die Referenz heran geführt.

Werden die Komponenten dieses Ausführungsbeispiels, z. B. der Phasenschieber 23, die Komponenten vom Integrator 24 bis zur Auswählschaltung 32 und die Zylinderauswahlpuls-Ge neratorschaltung 34 durch einen Computer realisiert, so ist es möglich, ein leistungsfähiges Steuersystem zu erhalten, mit dessen Hilfe sich eine Präzisionssteuerung durchführen läßt, die auch eine Maschinenbrennstoffsteuerung umfaßt.

In gleicher Weise wie bei der konventionellen Einrichtung nach Fig. 13 ist es auch hier möglich, die Zündzeitpunkte für alle Zylinder um dieselben Winkel zu verzögern. In die sem Fall sind die Verteilerschaltung 26 und die Auswähl schaltung 32 zur Auswahl der Zylinder fixiert, wobei nur einer der vier Speicher 27 bis 30 verwendet zu werden braucht. Natürlich kann auch zwischen der Einzelzylinder steuerung und der Gesamtzylindersteuerung umgeschaltet wer den, falls dies erforderlich ist.

Die Fehlerdetektorschaltung 40 liefert ein Fehlersignal KF, wenn eine den Beschleunigungssensor 1 und das Frequenzfil ter 2 verbindende Signalleitung gebrochen ist, wenn ein Erdschluß auftritt oder wenn der Ausgang des Beschleuni gungssensors 1 nicht in üblicher Weise zum Frequenzfilter 2 übertragen wird. Von diesen Fehlern tritt im allgemeinen am wahrscheinlichsten eine Unterbrechung der Signalleitung auf, beispielsweise infolge eines schlechten Kontakts im Bereich einer Steckverbindung. Die Fehlerdetektorschaltung 40 erzeugt ein Fehlersignal KF auch dann, wenn der Be triebszustand des Rauschpegeldetektors 5 einen unnormalen Zustand annimmt. Mit anderen Worten detektiert diese Schal tung 40 eine Betriebsabweichung vom normalerweise einge stellten Bereich, und zwar auch dann, wenn die Signallei tung zwischen dem Beschleunigungssensor 1 und dem Frequenz filter 2 einwandfrei ist. Beispielsweise kann das zu verar beitende Signal sehr groß werden, so daß es unmöglich wird, eine normale Vergleichsreferenzspannung auszugeben. Emp fängt der Integrator 4 das Fehlersignal KF von der Fehler detektorschaltung 40, so wird er aktiviert, und zwar unab hängig davon, ob er ein Signal vom Komparator 6 empfängt. Der Integrator 24 liefert dann die integrierte Spannung zum Zeitpunkt des Fehlerauftritts. Die Fig. 21 und 22 zeigen ein Beispiel einer integrierten Spannung für den Fall eines Fehlers. Im Falle der Fig. 21 liefert der Integrator 24 im mer die maximal mögliche integrierte Spannung VoMAX. Die maximale integrierte Spannung VoMAX wird wiederholt zum Zündzeitpunkt (zum Zeitpunkt F) zurückgesetzt, und zwar durch den Zündsignalausgang vom Phasenschieber 23, so daß sie den Wert Null jedesmal dann annimmt, wenn eine Zündung erfolgt. Dagegen wird im Fall der Fig. 22 der Integrator 24 nicht durch das Zündsignal vom Phasenschieber 23 zurückge setzt. Dies liegt daran, daß das von der Fehlerdetektor schaltung 40 zum Integrator 24 gelieferte Fehlersignal KF zu Null gemacht wird. Da die integrierte Spannung VoMAX über die gesamte Zeit ausgegeben wird, ist sie in allen Speichern 27 bis 30 gespeichert. Der Zündzeitpunkt wird so mit automatisch auf den gewünschten Zeitpunkt eingestellt, so daß kein Klopfen erzeugt wird, auch wenn ein Fehler vor liegt. Im beschriebenen Beispiel wird der Zündzeitpunkt mit Hilfe des Maximalwerts VoMAX des Ausgangs des Integrators 24 im Falle eines Fehlers gesteuert. Es sei darauf hinge wiesen, daß die Steuervariable auch eine andere als der ge nannte Maximalwert sein kann, z. B. ein Zwischenwert. Die Steuervariable kann auch eine Motorklopfcharakteristik oder andere Charakteristika berücksichtigen. Das Fehlersignal KF kann darüber hinaus zu einer Brennstoffsteuereinrichtung übertragen werden, um die Maschine in noch größerem Umfang zu steuern. Es kann aber auch einer Diagnoseeinrichtung zugeführt werden, um einen Alarm auszulösen. Zusätzlich lassen sich natürlich auch andere Steuereinrichtungen ein setzen, um ein noch umfangreicheres Steuersystem zu erhal ten.

Die konventionelle Klopfunterdrückungseinrichtung weist den oben beschriebenen Aufbau auf und kann den Klopfwert unter halb eines gewünschten Pegels halten (der normalerweise kleiner ist als sogenanntes Spurklopfen (trace knock)). Während eines Übergangsbetriebszustands, z. B. bei Be schleunigung der Maschine, unterliegen jedoch die verschie denen Teile der Maschine unterschiedlichen Betriebsbedin gungen, da sie jeweils unterschiedliche Übergangseigen schaften aufweisen. Aus diesem Grund tritt bei einem Über gangsbetriebszustand Klopfen häufiger auf als im stationä ren Zustand. Steuereigenschaften, die das Klopfen während des stationären Zustands unterhalb des sogenannten Spur klopfens halten, reichen jedoch nicht aus, um auch das Klopfen während eines Übergangsbetriebszustands zu beseiti gen. Mit anderen Worten ist die Steuerfähigkeit der konven tionellen Einrichtung während des Übergangsbetriebszustands schlecht. Das bedeutet, daß bei der konventionellen Ein richtung Klopfen während des Übergangsbetriebszustands mit relativ großer Stärke und auch das Spurklopfen häufiger auftritt als im stationären Zustand, so daß die Maschine einen relativ hohen Geräuschpegel aufweist.

Bei der oben beschriebenen konventionellen Klopfsteuerein richtung wird der Integrator 24 durch den Zündsignalausgang vom Phasenschieber 23 zurückgesetzt, so daß die integrierte Spannung (Ausgangsspannung des Integrators 24) bei jedem Zündzeitpunkt den Wert Null annimmt. Wird dieses Rückset zen, das zum Lesen der Größe des Klopfens bei jeder Zündung (jedesmal dann, wenn Klopfen auftritt) erforderlich ist, bei jeder Zündung wiederholt, wie bei der konventionellen Einrichtung im Zusammenhang mit Fig. 17 beschrieben, so kann das Detektieren des Klopfens selbst beeinträchtigt und im schlechtesten Fall nicht mehr durchgeführt werden, und zwar abhängig vom Einstellwert der Rücksetzzeit.

Mit anderen Worten tritt bei einem System, bei dem die Rücksetzzeit mit einem Konstantzeitpuls eingestellt wird, was leicht durchzuführen ist, das oben erwähnte Problem auf, wenn die Maschine mit hoher Drehzahl läuft und der Zündzyklus kurz ist. Ist die Rücksetzzeit konstant, so wird diese, die in den Rotationswinkel der Maschine umgewandelt wird, relativ groß, wenn die Drehzahl der Maschine steigt. Die Rücksetzzeit kann daher den Bereich, in welchem Klopfen nach der Zündung auftritt, mitumfassen. Im hohen Drehzahl bereich ist der Zündzyklus sehr kurz, so daß daher die Rücksetzzeit auch den Klopfbereich überdecken kann.

Wird die Rücksetzzeit über einen konstanten Winkel einge stellt, was eine sehr komplexe Verarbeitung erfordert, so umfaßt die Rücksetzzeit nicht den Klopfbereich, unabhängig von der Drehzahl der Maschine. Die Rücksetzzeit (absolute Zeit) wird jedoch bei hoher Drehzahl sehr kurz, so daß es möglich ist, daß die integrierte Spannung des Integrators 24 nicht zuverlässig auf Null zurückgesetzt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klopf steuereinrichtung zu schaffen, die auch während eines Über gangsbetriebszustands der Maschine das Klopfen bis herunter zu einem Pegel absenken kann, der dem Klopfpegel während des stationären Zustands entspricht und mit deren Hilfe sich das Klopfen über eine sehr lange Zeitperiode verhin dern läßt.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für Brennkraftmaschi nen zu schaffen, die Gebrauch vom Klopfentstehungsmechanis mus macht (während des normalen Betriebszustands der Ma schine liegt das Klopfintervall im Mittel in der Größenord nung von mehreren Sekunden, während das Klopfen eine be stimmte Anzahl von Zündperioden weiter auftritt), die die Rücksetzperiode länger als den Zündzyklus einstellt, und die ein Rücksetzen ermöglicht, das praktisch in derselben Weise wie das oben beschriebene Rücksetzen durchgeführt wird.

Eine Einrichtung zur Lösung der ersten Aufgabe bewirkt, daß die Steuergröße zur Unterdrückung des detektierten Klopfens während des Übergangsbetriebszustands größer ist als wäh rend des stationären Betriebszustands, so daß sich das Klopfen während der Übergangsbetriebszustands unter einem Pegel des Spur- bzw. Fühlerklopfens (trace knock) drücken läßt. Hierdurch wird also die Ansprechempfindlichkeit des Systems im Übergangsbetriebszustand verbessert.

Eine Einrichtung zur Lösung der zweiten Aufgabe der Erfin dung weist eine Rücksetz-Generatorschaltung auf, die einen Rücksetzpuls erzeugt, der die integrierte Spannung des In tegrators auf Null zurücksetzt, und zwar synchron mit dem Zündsignal sowie in Intervallen von mehr als dem Doppelten des Zündzyklus.

Um die obigen Aufgaben zu lösen, wird die konventionelle Einrichtung mit einer neuen Funktion ausgestattet. Gemäß der Erfindung weist die Einrichtung folgende Komponenten auf: einen Klopfsensor zum Detektieren der Klopfinformation in der Maschine, einen Klopfdiskriminator, der anhand des Klopfsensorausgangs das Klopfen identifiziert, das in jedem Maschinenzylinder auftritt, einen Integrator, der eine in tegrierte Spannung in Übereinstimmung mit dem Klopfdiskri minatorausgang erzeugt und die integrierte Spannung auf Null zurücksetzt, und zwar in Antwort auf den Zündbetrieb, einen Akkumulator, der die integrierte Spannung akkumu liert, einen Phasenschieber zur Phasensteuerung des Zündsi gnals in Übereinstimmung mit dem Akkumulatorausgang sowie eine Umschalteinrichtung zur Unterbrechung des elektrischen Stroms zur Zündspule in Antwort auf den Phasenschieberaus gang. Zusätzlich ist die soeben beschriebene Einrichtung mit einer Steuergrößen-Erhöhungsfunktion ausgestattet, durch die sich anhand der Klopfintervalle bestimmen läßt, ob sogenanntes Stationärzustandsklopfen oder Übergangszu standsklopfen vorhanden ist, wobei letzteres während des Übergangsbetriebszustands der Maschine erzeugt wird. Diese Funktion erhöht die Steuergröße in Übereinstimmung mit dem detektierten Klopfpegel, so daß sich das Übergangszustands klopfen, das in kurzen Intervallen erzeugt wird und relativ geräuschintensiv ist, herab auf einen Pegel drücken läßt, der praktisch gleich demjenigen während des stationären Be triebszustands ist. Um die zweite Aufgabe lösen zu können, weist die Einrichtung erfindungsgemäß eine Rücksetzpuls-Ge neratorschaltung auf, die in Übereinstimmung mit dem Pha senschieberausgang die integrierte Spannung auf Null zu rücksetzt, und zwar synchron mit dem Zündsignal und in In tervallen, die länger sind als eine spezifische Anzahl von Zündperioden, so daß sich die integrierte Spannung in In tervallen zurücksetzen läßt, die größer sind als bei der konventionellen Einrichtung. Daher wird auch bei einer ho hen Drehzahl der Maschine die Rücksetzzeit den Klopfdetek torvorgang nicht schädlich beeinflussen, so daß es möglich ist, das Klopfen auch bei hohen Drehzahlen so zuverlässig zu detektieren, wie bei niedrigen Drehzahlen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B Klopfintervall-Charakteristikdiagramme für Brennkraftmaschinen mit einer Klopfsteuereinrich tung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3E und 3F Diagramme zur Erläuterung der Betriebsweise der Einrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbei spiels der Erfindung,

Fig. 5E und 5F Diagramme zur Erläuterung der Betriebsweise der Einrichtung nach Fig. 4,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbei spiels der Erfindung,

Fig. 7 und 8 Blockdiagramme von wesentlichen Teilen dieses weiteren Ausführungsbeispiels nach Fig. 6,

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines noch weiteren Ausführungs beispiels der Erfindung mit umfangreicherer Verar beitung der digitalen Werte,

Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung zur Lösung der zweiten Teilaufgabe,

Fig. 11 Betriebswellenformen für jede Schaltung von Fig. 10,

Fig. 12 ein gegenüber dem Blockdiagramm nach Fig. 10 abge wandeltes Blockdiagramm zur Erläuterung eines ande ren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

Fig. 13 ein Blockdiagramm einer konventionellen Einrich tung,

Fig. 14 eine Frequenzverteilungscharakteristik eines Be schleunigungssensors,

Fig. 15A bis 15H und 16A bis 16H Betriebswellenformen in der konventionellen Einrichtung,

Fig. 17 ein Blockdiagramm einer weiteren konventionellen Einrichtung,

Fig. 18A bis 18H und 19A bis 19H Betriebswellenformen in der konventionellen Einrichtung nach Fig. 17,

Fig. 20 Betriebswellenformen für individuelle Zylinder, und

Fig. 21 und 22 Betriebswellenformen bezüglich der inte grierten Spannung für den Fall eines Fehlers.

Da die letztendliche Aufgabe der Erfindung darin besteht, die Brennkraftmaschine so zu steuern, daß Klopfen weder im Übergangsbetriebszustand noch im stationären Zustand auf tritt, werden nachfolgend die Zustände, die zum Klopfen führen sowie Ausführungsbeispiele zur Steuerung des Klop fens im einzelnen beschrieben.

Ein erstes und im folgenden beschriebenes Ausführungsbei spiel enthält eine Klopfsteuereinrichtung zum Absenken des Klopfens während des Übergangsbetriebszustands der Maschine herab auf einen abgesenkten Pegel, der gleich demjenigen ist, der während des stationären Betriebs erhalten wird, wobei die Klopfsteuereinrichtung in der Lage ist, das Klop fen über eine lange Zeitperiode zu verhindern.

Das Klopfen in der Brennkraftmaschine während des stationä ren Zustands, bei dem die Maschine unter festen Bedingungen läuft, tritt in Intervallen von mehr als einigen Sekunden auf (der Pegel des Klopfens sei durch den Steuerbetrieb so weit heruntergedrückt, daß er dem Pegel des sogenannten Spur- oder Fühlerklopfens (trace knock) gleicht). Durch Tests wurde herausgefunden, daß diese Charakteristik mei stens nicht durch die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Last der Maschine beeinträchtigt wird. Andererseits reicht wäh rend des Klopfens im Übergangsbetriebszustand die Steuer größe zunächst nicht aus, und zwar wegen der fundamentalen Charakteristik bzw. wegen des Ansprechverhaltens der Rück kopplungssteuerung, so daß das Klopfen größer ist als das Spur- bzw. Fühlerklopfen (trace knock). Wird die Steuergrö ße für jede Klopferscheinung erhöht, so läßt sich aller dings das Klopfen auf den Pegel des Spur- bzw. Fühlerklop fens herabdrücken. Das Klopfintervall während des Über gangsbetriebszustands ist kleiner als 0,1 s, also sehr viel kleiner als das im stationären Zustand, so daß es häufiger auftritt und das Spur- bzw. Fühlerklopfen für eine lange Zeitperiode erzeugt wird, wodurch sich die Geräusche erhö hen und die Steuerfähigkeit verschlechtert. Dies wurde durch Tests bestätigt. Bei Verwendung einer Maschine mit den in den Tests bestätigten Eigenschaften prüft die Ein richtung nach der Erfindung die Klopfintervalle, um zu be stimmen, ob sich die Maschine im stationären Zustand oder im Übergangsbetriebszustand befindet, so daß daraufhin die Steuergröße erhöht werden kann, wenn herausgefunden wird, daß die Maschine den Übergangsbetriebszustand einnimmt.

Die Klopfintervalleigenschaften während des stationären Zu stands und während des Übergangsbetriebszustands sind in Fig. 1 dargestellt, wobei auf der Abszisse die Zeit aufge tragen ist. Die Fig. 1A zeigt das Klopfen während des sta tionären Betriebszustands, wobei zu erkennen ist, daß die Klopfintervalle T ₁, T ₂ und T ₃ alle voneinander verschieden und relativ lang sind, und zwar länger als mehrere Sekun den. Dagegen zeigt die Fig. 1B das Klopfen während des Übergangsbetriebszustands, bei dem Klopfintervalle T ₁₁ bis T ₁₆ auftreten, die kleiner als 0,1 s sind. Sie sind also sehr viel kürzer als die Klopfintervalle T ₁ bis T ₃ für den stationären Betriebszustand gemäß Fig. 1A.

Im nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das gegenüber der konventionellen Einrichtung nach Fig. 13 in einigen Bereichen modifiziert ist. Mit Hilfe des Aus gangs (Klopfpuls) des Komparators 6 wird das Klopfintervall detektiert. Ist das Klopfintervall kurz, so erfolgt die Steuerung in einer solchen Richtung, in der die Ausgangs charakteristik des Integrators 7 erhöht wird, der die Klopfpulse integriert. In der Fig. 2 entsprechen die Kompo nenten 1 bis 12 den Komponenten 1 bis 12 in Fig. 13, so daß sie nicht nochmals beschrieben werden. Ein Klopfintervall detektor trägt das Bezugszeichen 51 und detektiert die In tervalle der Klopfpulse, die vom Komparator 6 ausgegeben werden. Der Klopfintervalldetektor 51 bestimmt ferner, daß sich die Maschine im Übergangsbetriebszustand befindet, wenn die Klopfpulse z. B. in Intervallen von weniger als 0,1 s erzeugt werden. Arbeitet die Maschine im Übergangsbe trieb, so tritt das Klopfen in sehr kurzen Intervallen von weniger als 0,1 s auf, wie die Fig. 1B zeigt. Der Klopfin tervalldetektor 51 entscheidet dann, daß das sogenannte Übergangsklopfen erzeugt wird und führt die Steuerung in der Weise durch, daß der Ausgang des Integrators 7 erhöht wird, der die vom Integrator 6 erhaltenen Klopfpulse inte griert.

Im nachfolgenden wird der Betrieb anhand der Fig. 3 im ein zelnen beschrieben. Die Fig. 3E zeigt vom Komparator 6 aus gegebene Klopfpulse, während die Fig. 3F den Ausgang des Integrators 7 zeigt. Entsprechend der Fig. 3E tritt nach einem ersten Klopfen α ₁ innerhalb von 0,1 s ein zweites Klopfen α ₂ auf. Der Klopfintervalldetektor 51 entscheidet daher bei Auftreten des zweiten Klopfens a ₂, daß dies das sogenannte Übergangsklopfen ist und steuert die Eigenschaft des Integrators 7 in entsprechender Weise. Das bedeutet, daß im stationären Betriebszustand, bei dem das Klopfinter vall lang ist und mehr als einige Sekunden beträgt, der Ausgang des Integrators 7 für das zweite Klopfen α ₂ den Wert V ₁ annimmt (Fig. 3F). Für das Übergangsklopfen o ₂ er zeugt der Integrator 7 einen Ausgang V ₁₁ (gebrochene Linie in Fig. 3F), der größer als V ₁ ist. Der Ausgang des Inte grators 7 entspricht dem Phasenverschiebungswinkel des Pha senschiebers 8, so daß die Phasenverschiebungssteuerung (Verzögerungssteuerung) zur Verzögerung des Zündzeitpunkts um den genannten Winkel in Übereinstimmung mit dem Ausgang V ₁₁ durchgeführt werden kann. Im Ergebnis wird der Zünd zeitpunkt mit gutem Ansprechvermögen in Übereinstimmung mit der Frequenz des Klopfens verzögert, das in großer Anzahl und in einer kurzen Periode während des Übergangsbetriebs zustands auftritt.

Im obigen Ausführungsbeispiel wird die Ausgangscharakteri stik des Integrators 7 gesteuert. Im nachfolgenden wird un ter Bezugnahme auf die Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbei spiel beschrieben, bei dem die Klopfsteuerung dadurch er folgt, daß ein fester Wert zum Ausgang des Integrators 7 hinzuaddiert wird. In der Fig. 4 entsprechen die Elemente 1 bis 12 den Elementen 1 bis 12 in den Fig. 13 und 2 und wer den daher nicht nochmals beschrieben. Ein Klopfintervallde tektor 52 in Fig. 4 detektiert das Intervall zwischen Pul sen, die vom Komparator 6 erzeugt werden. Mit dem Bezugs zeichen 53 ist ein Pulsgenerator bezeichnet, der den Aus gang vom Detektor 52 empfängt und Pulse erzeugt, um den In tegrator für eine spezifische Zeitperiode zu aktivieren.

Die Fig. 5 zeigt den Ausgang des Komparators 6 in Fig. 4 (Fig. 5E) und den Ausgang des Integrators 7 (Fig. 5F). Tritt gemäß Fig. 5E ein zweites Klopfen α ₂ innerhalb von 0,1 s nach dem vorhergehenden Klopfen α ₁ auf, so bestimmt der Klopfintervalldetektor 52, daß dieses Klopfen α ₁, α ₂ das erwähnte Übergangsklopfen ist und erzeugt einen ent sprechenden Ausgang. Nach Empfang des Ausgangs vom Klopfin tervalldetektor 52 liefert der Pulsgenerator 53 einen Puls mit spezifischer Breite zum Integrator 7. Der Integrator 7 spricht auf den Puls vom Komparator 6 an und ebenso auf den Puls vom Pulsgenerator 53, so daß der Integrator 7 eine kombinierte Spannung erzeugt, wie in Fig. 5F zu erkennen ist. In Fig. 5F markiert der in durchgezogener Linie darge stellte Puls einen Ausgang in Übereinstimmung mit dem Puls vom Komparator 6, während der in gebrochener Linie darge stellte Puls einen Ausgang in Übereinstimmung mit dem Puls vom Pulsgenerator 53 angibt. Mit anderen Worten steht die Zunahme V ₂ im Ausgang des Integrators 7 zum Zeitpunkt des zweiten Klopfens a ₂ in Übereinstimmung mit dem Puls vom Komparator 6, während die Zunahme V ₁₂ in Übereinstimmung mit dem Puls vom Pulsgenerator 53 steht. Da der Ausgang V ₂ dem Puls vom Komparator 6 entspricht, ist seine Charakteri stik identisch mit derjenigen der konventionellen Einrich tung gemäß Fig. 16F.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es mög lich, das Übergangsklopfen, das in hoher Anzahl und kurzer Periode während des Übergangsbetriebszustands der Maschine entsteht, unter das Spur- bzw. Fühlerklopfen zu drücken, dessen Pegel dem Pegel für den stationären Betriebszustand äquivalent ist. Unerwünschtes Klopfen im Übergangsbetriebs zustand läßt sich daher sicher vermeiden.

Das Auftreten des Klopfens in der Brennkraftmaschine hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Oktanzahl des Brennstoffs, von der Temperatur und der Feuchtigkeit der angesaugten Luft, von der Wassertemperatur, der Dreh zahl, der Last, usw. Die Werte von z. B. V ₁₁ relativ zu V ₁ gemäß Fig. 3 und von V ₁₂ gemäß Fig. 5 lassen sich daher mit erhöhter Genauigkeit steuern, wenn verschiedene weitere Pa rameter, die einen Einfluß auf das Klopfen haben, berück sichtigt werden.

Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrie ben, das gegenüber der Einrichtung nach Fig. 17 modifiziert ist. Das System nach Fig. 17 eignet sich zum Detektieren des Pegels einer jeden Klopferscheinung, wie erwähnt.

In der Fig. 6 entsprechen die Elemente 1 bis 6, 11, 12, 21 bis 34 und 40 den entsprechenden Komponenten in Fig. 17 und werden nicht nochmals beschrieben. In Fig. 6 ist mit dem Bezugszeichen 61 ein Klopfintervalldetektor versehen, der das Auftreten des Übergangsklopfens anhand des Intervalls der Pulse detektiert, die vom Komparator 6 geliefert wer den.

Der Klopfintervalldetektor 61 prüft das Intervall zwischen den vom Komparator 6 ausgegebenen Pulsen und stellt fest, wenn das Klopfintervall kleiner als 0,1 s ist, daß sich die Maschine im Übergangsbetriebszustand befindet und Über gangsklopfen erzeugt wird. Detektiert der Klopfintervallde tektor 61 das Übergangsklopfen, so ändert er sein Ansprech verhalten auf den Komparatorklopfpuls zwecks Erhöhung des Ausgangs des Integrators 24 (Verzögerungssteuerspannung), so daß der Ausgang des Integrators 24 größer wird im Ver gleich zu demjenigen während des stationären Betriebszu stands. Es ist möglich, die Ansprechcharakteristik weiter zu verändern, um somit den Anstieg des Integratorausgangs ändern zu können.

In diesem Fall wird der Klopfpegel überprüft und für jeden klopfenden Zylinder gesteuert, und zwar jedesmal dann, wenn Klopfen auftritt. Liegt ein Übergangsklopfen vor, so er folgt die Übergangsklopfsteuerung nur bezüglich der klop fenden Zylinder nacheinander und in Übereinstimmung mit dem detektierten Klopfpegel.

Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispield er Er findung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 beschrieben. Die Fig. 7 zeigt nur diejenigen Komponenten der konventionellen Einrichtung von Fig. 17, die wichtig für das Verständnis der Erfindung sind. Die Komponenten 6, 24 und 25 sind iden tisch mit den entsprechenden Komponenten in Fig. 17 und werden nicht nochmals beschrieben.

Gemäß Fig. 7 detektiert ein Klopfintervalldetektor 62 das Übergangsklopfen anhand des Intervalls der vom Komparator 6 ausgegebenen Pulse. Ein Pulsgenerator 63 erzeugt Pulse mit einer spezifischen Breite in Übereinstimmung mit dem Aus gang des Übergangsklopfintervalldetektors 62.

Liegt das Intervall der vom Komparator 6 ausgegebenen Pulse unterhalb von 0,1 s, so stellt der Klopfintervalldetektor 62 fest, daß sogenanntes Übergangsklopfen auftritt und gibt ein dementsprechendes Ausgangssignal ab. Nach Empfang des Signals vom Klopfintervalldetektor 62 erzeugt der Pulsgene rator 63 einen Puls mit einer spezifischen Breite und sen det diesen Puls zum Integrator 24, der daraufhin seiner seits seinen Ausgang erhöht, und zwar in Übereinstimmung mit dem Übergangsklopfen. Wie im Fall der Fig. 6 erfolgt auch hier für jeden klopfenden Zylinder die Übergangsklopf steuerung nacheinander immer dann, wenn Klopfen auftritt.

Es ist möglich, die vom Pulsgenerator 63 erzeugte Pulsbrei te schnell zu ändern, um dadurch den Ausgang des Integra tors 24 zu erhöhen.

Die Fig. 8 zeigt ebenso wie die Fig. 7 nur jene Komponen ten, die zum Verständnis der Erfindung wichtig sind. Die Komponenten 6, 24 und 25 sind identisch mit denen in Fig. 7 und werden nicht nochmals beschrieben. Ein Zuwachskorrek tur-Signalgenerator trägt das Bezugszeichen 64 und erzeugt eine Analoggröße für die Übergangs-Zuwachskorrektur in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Klopfintervalldetektors 62. Eine Addierstufe 65 addiert den Ausgang des Integrators 24 zur Analoggröße, die vom Zuwachskorrektur-Signalgenera tor 64 kommt.

Jedesmal dann, wenn ein Übergangsklopfen detektiert wird, erzeugt der Klopfintervalldetektor 62 ein Ausgangssignal, wobei der Zuwachskorrektur-Signalgenerator 64 in Antwort auf dieses Ausgangssignal eine spezifische Analoggröße als Zuwachskorrektursignal ausgibt.

Die Addierstufe 65 addiert die Analogsignale vom Integrator 24 und vom Zuwachskorrektur-Signalgenerator 64 und gibt ein entsprechendes Ergebnis aus. Wird das Übergangsklopfen de tektiert, so wird das Zuwachskorrektursignal zum Ausgang des Integrators 24 hinzuaddiert, um die Zuwachsteuerung über eine bestimmte Größe auszuführen. In diesem Fall ist es auch möglich, den vom Zuwachskorrektur-Signalgenerator 64 ausgegebenen Zuwachswert (Inkrementalwert) zu ändern, um eine noch genauere Steuerung zu erzielen.

Statt der erwähnten analogen Größen zur Zuwachskorrektur lassen sich auch digitale Größen (digitale Signale) verwen den. Die Zuwachssteuerung (increment control), die digitale Größe verwendet, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 näher beschrieben.

Die Fig. 9 zeigt den A/D-Wandler 25 und die Speicher 27 bis 30, die zum Verständnis der Erfindung wichtig sind. Der mit den Speichern 27 bis 30 verbundene Taktgenerator 31 ist nicht dargestellt. Mit den Bezugszeichen 71 bis 74 sind je weils Klopfintervalldetektoren versehen, die den Speichern 27 bis 30 zugeordnet sind. In Übereinstimmung mit dem In tervall digitaler Steuersignale, die von der Verteiler schaltung 26 für jeden Zylinder ausgegeben werden, detek tieren diese Klopfintervalldetektoren 71 bis 74 das Über gangsklopfen für jeden Zylinder und liefern digitale Zu wachssignale zu den einzelnen Speichern 27 bis 30.

In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurde das Übergangsklopfen nur anhand des Klopfintervalls festge stellt. Zusätzlich zum Klopfintervall ist es aber auch mög lich, bei der Klopfsteuerung die Größe des Klopfens zu be rücksichtigen. Tritt ein Klopfen, dessen Größe oberhalb ei nes spezifischen Pegels liegt, in Intervallen kleiner als 0,1 s auf, so wird festgestellt, daß dieses Klopfen das er wähnte Übergangsklopfen ist. Sodann wird die entsprechende Zuwachskorrektursteuerung durchgeführt. Auch bei den voran gegangenen Ausführungsbeispielen kann dieses Verfahren zu sätzlich zur Anwendung gelangen.

Erhöht sich der Zuwachs bei kürzer werdenden Klopfinterval len, so läßt sich die Steuerung genauer durchführen, was zu einer effektiveren Unterdrückung des Klopfens führt. Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, bei dem die In tegratorcharakteristik gesteuert wird, läßt sich dieses Verfahren dadurch realisieren, daß V ₁₁ in Fig. 3 erhöht wird, wenn sich das Intervall zwischen den vom Komparator 6 gelieferten Pulsen verkürzt. Im Falle der Fig. 4, bei dem die Korrekturgröße zum Integratorausgang hinzuaddiert wird, muß V ₁₂ von Fig. 5 erhöht werden, wenn sich das Intervall der vom Komparator 6 gelieferten Pulse verkürzt.

Wie oben erwähnt, ist die Verzögerungswinkel-Steuergröße aufgrund der Zunahmekorrektursteuerung beim Übergangsklop fen größer als während des stationären Betriebszustands. Wird jedoch während des stationären Betriebszustands nach Auftreten des Übergangsklopfens die vergrößerte Verzöge rungswinkel-Steuergröße aufrechterhalten, so können sich dadurch der Kraftstoffverbrauch und das Fahrgefühl ver schlechtern. Es ist daher gewünscht, während des nachfol genden stationären Betriebszustands die erhöhte Steuergröße für das Übergangsklopfen wieder zu Null zu machen oder den Zündzeitpunkt in Richtung der Referenz zurück- oder vorzu stellen, und zwar bis zu einem Umfang, der keine nachteili gen Auswirkungen mit sich bringt. Eine derartige Steuerung wird im allgemeinen bevorzugt.

Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß zur Lösung der ersten Teilaufgabe gemäß der Erfindung eine Zuwachssteuer funktion in der konventionellen Klopfsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die das Klopfen in der Maschine detektiert, zusätzlich ausgeführt wird, wobei die das Klop fen erzeugenden Elemente in Übereinstimmung mit der Größe des detektierten Klopfens so gesteuert werden, daß das Klopfen unterdrückt wird. Die hinzugefügte Zuwachssteuer funktion bestimmt anhand des Klopfintervalls, ob das Klop fen im stationären Zustand oder im Übergangsbetriebszustand auftritt, wobei sie ferner die Zuwachssteuerung auf der Ba sis des detektierten Klopfpegels durchführt. Durch Detek tieren des Klopfintervalls, was in einfacher Weise möglich ist, läßt sich das Übergangsklopfen (Klopfen im Übergangs betriebszustand), das in sehr kurzen Intervallen auftritt und außerordentlich störend ist, mit guter Ansprechempfind lichkeit herunter auf einen Pegel drücken, der bei dem Pe gel des sogenannten Spur- bzw. Fühlerklopfens (trace knock) liegt, welches während des stationären Zustands auftritt und viel weniger störend ist.

Im nachfolgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Lösung der zweiten Teilaufgabe im einzelnen beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel kommt eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen zum Einsatz. Diese Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung stellt auf der Grundlage der Klopferzeugungscharakteristik eine Rück setzperiode ein, die länger ist als die Zündperiode, so daß praktisch das Rücksetzen in gleicher Weise wie beim zuvor beschriebenen Rücksetzprozeß (Rücksetzen der integrierten Spannung auf Null in jedem Zündzyklus) erfolgt.

Normalerweise sind die zu steuernden Klopfpegel sehr klein und werden im allgemeinen durch das Spur- bzw. Fühlerklop fen (trace knock) erzeugt. Die Frequenz, mit der das Spur- bzw. Fühlerklopfen auftritt, ist ebenfalls klein, so daß diese Klopfpegel nicht so häufig auftreten wie der Zündzy klus. Das Spur- bzw. Fühlerklopfen (trace knock) tritt im Mittel in Intervallen von mehreren Sekunden auf und er scheint eine vorbestimmte Anzahl von Zündperioden weiter. Das Rücksetzen des Integrators in jedem Zündzyklus ist da her nicht erforderlich. Aufgrund dieser Tatsache wird gemäß der Erfindung der Rücksetzzyklus des Integrators länger eingestellt als der Zündzyklus.

Die Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zur Realisierung des obigen Konzepts. Dabei sind identische Teile wie in Fig. 17 mit denselben Bezugsziffern versehen. Sie werden nicht nochmals beschrie ben. Ein Rücksetzpulsgenerator trägt das Bezugszeichen 41 und erzeugt einen Rücksetzpuls für jede spezifische Anzahl von Ausgangssignalen des Phasenschiebers 23.

Die Fig. 11 zeigt Betriebswellenformen der Komponenten in Fig. 10. Fig. 11 (g) repräsentiert die vom Phasenschieber 23 ausgegebenen Zündpulse, während Fig. 11 (j) den Ausgang des Rücksetzpulsgenerators 41 darstellt.

In Fig. 11 werden die Zündpulse (g) gezählt, während der Rücksetzpuls (j) jeweils nach einer vorbestimmten Anzahl von Zündpulsen erzeugt wird, um den Integrator 24 immer dann zurückzusetzen, wenn die Zündung einer vorbestimmte Anzahl von Malen aufgetreten ist.

Das das zu steuernde Spur- bzw. Fühlerklopfen weniger häu fig auftritt als das Übergangsklopfen, und nicht zwei oder mehr Klopfvorgänge innerhalb des Rücksetzintervalls liegen, läßt sich die integrierte Spannung des Integrators 24 für jedes detektierte Klopfen in ähnlicher Weise wie bei der konventionellen Einrichtung lesen.

Die Fig. 11 (k) repräsentiert den Ausgang der Fehlerdetek torschaltung 40, der mit Fig. 21 korrespondiert, was be reits im Zusammenhang mit der konventionellen Einrichtung beschrieben wurde. Der Ausgang der Fehlerdetektorschaltung 40 wird jedesmal dann auf Null zurückgesetzt, wenn die Zün dung eine vorbestimmte Anzahl von Malen durchgeführt worden ist, also wie im Fall der Rücksetzung des Integrators 24.

Entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird jedesmal dann, wenn die Zündung eine spezifische An zahl von Malen stattgefunden hat, ein Rücksetzpuls wieder holt erzeugt, so daß der Rücksetzvorgang wiederholt nach jeweils einer vorbestimmten Periode abläuft. Der Rücksetz vorgang kann aber auch mit einer noch passenderen Zeit in jedem Bereich durchgeführt werden, wenn eine noch feiner variable Steuerung stattfindet, und zwar auf der Grundlage der Drehzahl der Maschine. Ein Rücksetzen synchron mit der Umdrehungsperiode der Maschine läßt sich dadurch erzielen, daß zum Rücksetzpulsgenerator 41 nicht der Ausgang des Pha senschiebers 23, sondern der Ausgang des Referenzpulsgene rators 33 übertragen wird.

Es kann möglich sein, daß das Intervall der durch den Rück setzpulsgenerator 41 erzeugten Rücksetzpulse nicht passend für den Zündbetrieb ist oder daß sich der Klopfdetektorpro zeß und der Rücksetzprozeß zeitlich überlappen. Da das in der Maschine erzeugte Klopfen jedoch hauptsächlich das so genannte Spur- bzw. Fühlerklopfen (trace knock) ist, das eine kleine Amplitude aufweist, wird ein Fehler beim Detek tieren einer einzelnen Klopferscheinung kein ernsthaftes Problem verursachen.

Wie bereits oben erwähnt, weist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 einen einfachen Aufbau auf, bei dem der Rück setzpulsgenerator 41 einen Rücksetzpuls jedesmal dann er zeugt, wenn der Zündpuls vom Phasenschieber 23 zum Genera tor 41 eine bestimmte Anzahl von Malen geliefert worden ist. Es ist jedoch möglich, daß sich Rücksetzvorgang und Klopfdetektorvorgang über dieselbe Zeitdauer überlappen. Obwohl der Klopfpegel nicht hoch genug ist, um tatsächli chen Schaden anzurichten, stellt dies doch ein Problem dar, das noch gelöst werden muß.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel beseitigt das im Zu sammenhang mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 beschriebene Problem.

Entsprechend der Fig. 12 erzeugt ein Rücksetzpulsgenerator 42 anders als der Rücksetzpulsgenerator 41 in Synchronisa tion mit dem Zündpuls vom Phasenschieber 23 einen Rücksetz pulsausgang äquivalent zu demjenigen der konventionellen Einrichtung nach Fig. 17 oder im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 nur dann, wenn die integrierte Spannung des Inte grators 24 ausgegeben wird (nur dann, wenn eine Klopfdetek tion erfolgt). Dadurch wird der Integrator 24 zurückge setzt, so daß die integrierte Spannung am Ausgang den Wert Null annimmt.

Dasselbe Ergebnis kann erhalten werden, wenn der Ausgang des Integrators 24, der zum Rücksetzpulsgenerator 42 zu liefern ist, durch den Ausgang des A/D-Wandlers 25 ersetzt wird.

Um die zweite Teilaufgabe gemäß der Erfindung zu lösen, wird die konventionelle Einrichtung mit einer weiteren neuen Funktion ausgestattet. Das bedeutet, daß zu einer Einrichtung, die einen Klopfsensor zum Detektieren von Klopfinformation in der Maschine, einen Klopfdiskriminator, der anhand der Klopfsensorausgangs das Klopfen identifi ziert, das in jedem Maschinenzylinder auftritt, einen Inte grator, der eine integrierte Spannung in Übereinstimmung mit dem Ausgang vom Klopfdiskriminator erzeugt und die in tegrierte Spannung in Antwowrt auf den Zündbetrieb auf Null zurücksetzt, einen Akkumulator, der die integrierte Span nung akkumuliert, einen Phasenschieber zur Phasensteuerung des Zündsignals in Übereinstimmung mit dem akkumulierten Ausgang und eine Umschalteinrichtung enthält, die den elek trischen Strom zur Zündspule in Antwort auf den Ausgang des Phasenschiebers unterbricht, eine Rücksetzpulsgenerator schaltung hinzugefügt wird, die in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Phasenschiebers die integrierte Spannung syn chron mit dem Zündsignal zurücksetzt, und zwar in Interval len, die größer sind als eine vorbestimmte Anzahl von Zünd zykluszeiten, so daß der Integrator, der die Klopfsignale identifiziert und die integrierte Spannung ausgibt, in In tervallen zurückgesetzt wird, die länger sind als der Zünd zyklus. Hierdurch wird erreicht, daß auch dann, wenn sich die Maschine im hohen Drehzahlbereich befindet, die Rück setzperiode nicht den Klopfdetektorvorgang beeinträchtigt, so daß mit gleicher Zuverlässigkeit wie im niedrigen Dreh zahlbereich das Klopfen detektiert werden kann. Dieses Sy stem ist insbesondere dann effektiv, wenn eine Mehrzylin dermaschine im hohen Drehzahlbereich arbeitet.

Claims

1. Klopfsteuereinrichtung mit Zündzeitpunktverstellung, enthaltend:

a) eine erste Detektoreinrichtung (1) zum Detektieren me chanischer Schwingungen in einer Brennkraftmaschine so wie zur Ausgabe von Schwingungssignalen, die wenigstens ein Klopfphänomen sowie mechanische und Zündrauschin formation der Maschine enthalten,
b) eine zweite Detektoreinrichtung (5) zum Detektieren ei nes Rauschpegels in den von der ersten Detektoreinrich tung (1) gelieferten Schwingungssignalen zwecks Erzeu gung eines Referenzspannungssignals zum alleinigen Sam peln des Klopfphänomens,
c) eine Generatoreinrichtung (9) zur Erzeugung eines Refe renzumdrehungssignals, das den Betriebszustand der Brennkraftmaschine repräsentiert, und
d) eine Verarbeitungseinrichtung zur unmittelbaren Verar beitung der von der ersten Detektoreinrichtung (1) ge lieferten Schwingungssignale in Übereinstimmung mit dem Referenzspannungssignal von der zweiten Detektorein richtung (5) und dem Referenzumdrehungssignal von der Generatoreinrichtung (9) zwecks Erzeugung eines Zündsi gnals, wobei die Verarbeitungseinrichtung
e) eine Vergleichseinrichtung (6) zum Vergleich der Aus gangsspannung der ersten Detektoreinrichtung (1) mit der Ausgangsspannung der zweiten Detektoreinrichtung (5) zur Erzeugung eines Klopfdetektorpulses,
f) eine Integratorseinrichtung (7), die den Klopfdetek torpuls von der Vergleichseinrichtung (6) empfängt und diesen zwecks Erzeugung einer integrierten Spannung in tegriert, und
g) einen Phasenschieber (8) zur Verzögerung des Zündzeit punkts in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung von der Integratoreinrichtung (7) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung weiterhin eine Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung zum Analysieren des von der Vergleichseinrichtung (6) kommenden Klopfdetektorpulses aufweist, um bei kurzem Klopfintervall die Ausgangscharakteristik der Integratoreinrichtung (7) zwecks Verstärkung des Steuerpegels zur Unterdrückung des Klopferzeugungselements zu erhöhen, während die Ausgangs charakteristik ungültig ist, wenn der Zustand der Brenn kraftmaschine den normalen Betriebszustand erreicht.

2. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung einen Klopfintervalldetektor (51; 52) enthält, der den Be triebszustand der Brennkraftmaschine anhand des Klopfinter valls analysiert und bestimmt, ob die Maschine im Über gangsbetriebszustand läuft oder nicht.

3. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung weiterhin einen Pulsgenerator (53) enthält, der in Überein stimmung mit dem Ausgang des Klopfintervalldetektors (52) Pulse mit einer spezifischen Breite erzeugt, um die Inte gratoreinrichtung (7) für eine vorbestimmte Zeitperiode zu aktivieren.

4. Klopfsteuereinrichtung mit Zündzeitpunktverstellung, enthaltend:

a) eine erste Detektoreinrichtung (1) zum Detektieren me chanischer Schwingungen in einer Brennkraftmaschine für jeden Zylinder sowie zur Ausgabe von Schwingungssigna len, die wenigstens ein Klopfphänomen sowie mechanische und Zündrauschinformation der Maschine enthalten,
b) eine zweite Detektoreinrichtung (5) zum Detektieren ei nes Rauschpegels in den von der ersten Detektoreinrich tung (1) gelieferten Schwingungssignalen zwecks Erzeu gung eines Referenzspannungssignals zum alleinigen Sam peln des Klopfphänomens,
c) einen Zylinderpulsgenerator (21) zur Erzeugung eines Zylinderpulses in Übereinstimmung mit dem Zündbetrieb in jedem Zylinder der Maschine,
d) eine Arbeitsverhältnis-Steuerschaltung (22), die den Zylinderpuls empfängt und einen arbeitsverhältnisge steuerten Zündpuls ausgibt, um eine vorbestimmte Zeit dauer zur Erregung der Zündspule festzulegen, und
e) eine Verarbeitungseinrichtung zur unmittelbaren Verar beitung der von der ersten Detektoreinrichtung (1) ge lieferten Schwingungssignale in Übereinstimmung mit dem Referenzspannungssignal von der zweiten Detektorein richtung (5) und dem Ausgangssignal für jeden Zylinder von der Arbeitsverhältnis-Steuerschaltung (22) zwecks Erzeugung eines Zündsignals für jeden Zylinder, wobei die Verarbeitungseinrichtung folgendes enthält:
f) eine Vergleichseinrichtung (6) zum Vergleich der Aus gangsspannung der ersten Detektoreinrichtung (1) mit der Ausgangsspannung der zweiten Detektoreinrichtung (5) zur Erzeugung eines Klopfdetektorpulses für jeden Zylinder,
g) eine Integratoreinrichtung (24), die den Klopfdetektor puls von der Vergleichseinrichtung (6) empfängt und diesen zwecks Erzeugung einer integrierten Spannung in tegriert,
h) eine Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung zum Analy sieren des von der Vergleichseinrichtung (6) kommenden Klopfdetektorpulses, um bei kurzem Klopfintervall die Ausgangscharakteristik der Integratoreinrichtung (24) zwecks Verstärkung des Steuerpegels zur Unterdrückung des Klopferzeugungselements zu erhöhen, während die Ausgangscharakteristik ungültig ist, wenn der Zustand der Brennkraftmaschine den normalen Betriebszustand er reicht,
i) einen Analog-/Digitalwandler (25) zur Umwandlung der integrierten Spannung von der Integratoreinrichtung (24) in ein Digitalsignal sowie zur Ausgabe des Digi talsignals,
j) eine Auswähleinrichtung, die für jeden der betriebenen Zylinder die Ausgangsspannung vom Analog-/Digitalwand ler (25) auswählt, und
k) einen Phasenschieber (23) zur Verzögerung des Zündzeit punkts für jeden klopfenden Zylinder in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Auswähleinrichtung, wobei diese Zy linderauswähleinrichtung wenigstens folgendes enthält:
l) eine Zylinderauswahlpuls-Generatorschaltung (34) zur Erzeugung eines Zylinderauswahlpulses zwecks Auswahl eines vorbestimmten Zylinders,
m) eine Verteilerschaltung (26) zum Verteilen der Ausgänge der Analog-/Digitalwandlereinrichtung (25) auf die je weiligen und durch die Zylindersauswahlpuls-Generator schaltung (34) ausgewählten Zylinder,
n) eine Mehrzahl von Speichern (27 bis 30) zur Speicherung digitaler Signale für jeden Zylinder, wobei die digita len Signale von der Verteilerschaltung (26) kommen, und
o) eine Auswählschaltung (32) zum Auswählen von einem der Speicher (27 bis 30) in Übereinstimmung mit dem Zylin derauswahlpuls sowie zum Ausgeben der in ihm gespei cherten Daten, die dem gezündeten Zylinder zugeordnet sind, so daß
p) die integrierte Spannung mit der Zündperiode in Über einstimmung mit dem Ausgang des Phasenschiebers (23) auf Null zurückgesetzt wird.

5. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeich net durch eine Fehlerdetektorschaltung (40), die die Aus gänge von der ersten Detektoreinrichtung (1) und der zwei ten Detektoreinrichtung (5) empfängt, um unterbrochene Lei tungen und unnormale Spannungen zu detektieren, und die dann ein Fehlersignal zur Integratorschaltung (24) und an deren Einrichtungen liefert.

6. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung ein Klopfintervalldetektor (62) ist, der den Betriebszu stand der Brennkraftmaschine anhand des Intervalls der Klopfpulse analysiert und bestimmt, ob sich die Maschine im Übergangsbetriebszustand befindet oder nicht.

7. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung einen Pulsgenerator (63) enthält, der in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Klopfintervalldetektors (62) Pulse mit einer spezifischen Breite erzeugt, um die Integratorein richtung (24) für eine vorbestimmte Zeitperiode zu aktivie ren.

8. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung folgendes enthält: einen Steuerpegel-Korrektursignalgenera tor (64), der den Ausgang vom Klopfintervalldetektor (62) empfängt und ein Korrektursignal zur Erhöhung des Steuerpe gels ausgibt, und eine Addierstufe (65), die das Korrektur signal zur integrierten Spannung hinzuaddiert, die von der Integratoreinrichtung (24) kommt.

9. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Klopfsteuerpegel-Erhöhungseinrichtung eine Klopfintervalldetektor-Einrichtung (71 bis 74) ist, die zwischen der Verteilerschaltung (26) und jedem der Speicher (27 bis 30) liegt, und die die detektierten Größen beim Übergangsklopfen erhöht und diese in den jeweiligen Speichern abspeichert.

10. Klopfsteuereinrichtung mit Zündzeitpunktverstellung, enthaltend:

a) eine erste Detektoreinrichtung (1) zum Detektieren me chanischer Schwingungen in einer Brennkraftmaschine für jeden Zylinder sowie zur Ausgabe von Schwingungssigna len, die wenigstens ein Klopfphänomen sowie mechanische und Zündrauschinformation der Maschine enthalten,
b) eine zweite Detektoreinrichtung (5) zum Detektieren ei nes Rauschpegels in den von der ersten Detektoreinrich tung (1) gelieferten Schwingungssignalen zwecks Erzeu gung eines Referenzspannungssignals zum alleinigen Sam peln des Klopfphänomens,
c) einen Zylinderpulsgenerator (21) zur Erzeugung eines Zylinderpulses in Übereinstimmung mit dem Zündbetrieb in jedem Zylinder der Maschine,
d) eine Arbeitsverhältnis-Steuerschaltung (22), die den Zylinderpuls empfängt und einen arbeitsverhältnisge steuerten Zündpuls ausgibt, um eine vorbestimmte Zeit dauer zur Erregung der Zündspule festzulegen, und
e) eine Verarbeitungseinrichtung zur unmittelbaren Verar beitung der von der ersten Detektoreinrichtung (1) ge lieferten Schwingungssignale in Übereinstimmung mit dem Referenzspannungssignal von der zweiten Detektorein richtung (5) und dem Ausgangssignal für jeden Zylinder von der Arbeitsverhältnis-Steuerschaltung (22) zwecks Erzeugung eines Zündsignals für jeden Zylinder, wobei die Verarbeitungseinrichtung folgendes enthält:
f) eine Vergleichseinrichtung (6) zum Vergleich der Aus gangsspannung der ersten Detektoreinrichtung (1) mit der Ausgangsspannung der zweiten Detektoreinrichtung (5) zur Erzeugung eines Klopfdetektorpulses für jeden Zylinder,
g) eine Integratoreinrichtung (24), die den Klopfdetektor impuls von der Vergleichseinrichtung (6) empfängt und diesen zwecks Erzeugung einer integrierten Spannung in tegriert,
h) einen Analog-/Digitalwandler (25) zur Umwandlung der integrierten Spannung von der Integratoreinrichtung (24) in ein Digitalsignal sowie zur Ausgabe des Digi talsignals,
i) eine Auswähleinrichtung, die für jeden der betriebenen Zylinder die Ausgangsspannung vom Analog-/Digitalwand ler (25) auswählt, und
j) einen Phasenschieber (23) zur Verzögerung des Zündzeit punkts für jeden klopfenden Zylinder in Übereinstimmung mit dem Ausgang der Auswähleinrichtung, wobei diese Zy linderauswähleinrichtung wenigstens folgendes enthält:
k) eine Zylinderauswahlpuls-Generatorschaltung (34) zur Erzeugung eines Zylinderauswahlpulses zwecks Auswahl eines vorbestimmten Zylinders,
l) eine Verteilerschaltung (26) zum Verteilen der Ausgänge der Analog-/Digitalwandlereinrichtung (25) auf die je weiligen und durch die Zylinderauswahlpuls-Generator schaltung (34) ausgewählten Zylinder,
m) eine Mehrzahl von Speichern zur Speicherung digitaler Signale für jeden Zylinder, wobei die digitalen Signale von der Verteilerschaltung (26) kommen,
n) eine Auswählschaltung (32) zum Auswählen von einem der Speicher (27 bis 30) in Übereinstimmung mit dem Zylin derauswahlpuls sowie zum Ausgeben der in ihm gespei cherten Daten, die dem gezündeten Zylinder zugeordnet sind, und
o) eine Rücksetzpuls-Generatorschaltung (41), die in Über einstimmung mit dem Ausgang des Phasenschiebers (23) eine integrierte Spannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksetzpuls-Generator schaltung (41) die integrierte Spannung auf Null zurück setzt, und zwar in Intervallen von mehr als einer vorbe stimmten Anzahl von Zündzyklen und synchron mit dem Zündsi gnal.

11. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rücksetzpuls-Generatorschaltung mit dem Zündpulsausgang vom Phasenschieber nur dann synchroni siert ist, wenn die Integratoreinrichtung die integrierte Spannung ausgibt.

12. Klopfsteuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rücksetzpuls-Generatorschaltung mit dem Zündpulsausgang vom Phasenschieber nur dann synchroni siert ist, wenn die Analog-/Digitalwandlereinrichtung ihren Ausgang erzeugt.