DE4006992A1

DE4006992A1 - Klopfunterdrueckungseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4006992A1
Application number: DE4006992A
Authority: DE
Inventors: Atsuko Matsuoka; Toshio Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1990-09-13
Anticipated expiration: 2010-03-07
Also published as: US5054448A; KR900014744A; DE4006992C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit einem Zünd zeitpunktversteller zur Verstellung des Zündzeitpunkts in solcher Weise, daß Klopfen unterdrückt wird.

Fig. 8 zeigt eine typische konventionelle Klopfunter drückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, und zwar mit einem Klopfsensor 1 in Form eines Beschleunigungssen sors oder dgl., der an der Maschine angebracht ist und Klopfen in dieser erfaßt, wobei z. B. Maschinenbeschleuni gungen aufgrund von Klopfen erfaßt werden und ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal gebildet wird, ferner mit einem Klopferkennungskreis 2 zur Erkennung von auf Klopfen zurückgehende Signale im Ausgangssignal des Klopf sensors 1 und zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals beim Erfassen von Klopfen, mit einem Analog-Digital- bzw. A-D-Wandler zur Umwandlung des analogen Ausgangssignals des Klopferkennungskreises 2 in ein Digitalsignal, und mit einem Mikrocomputer 4 mit Zündzeitpunktversteller 5, dem das Digitalsignal vom A-D-Wandler 3 zugeführt wird zur Verstellung des Zündzeitpunkts der Maschine in solcher Weise, daß Klopfen in der Maschine unterdrückt wird. Der Klopferkennungskreis 2 hat ein Bandpaßfilter 22 zum Aus filtern eines bestimmten Frequenzbandes des Ausgangssignals des Klopfsensors 1, ein Torglied 23, das aufgrund eines Maskensignals vom Mikrocomputer 4 freigegeben wird und be stimmte Anteile des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 22 durchläßt, ein BGL-Glied 24, das das Ausgangssignal des Torglieds 23 zur Bildung eines Hintergrundspannungspegel- Ausgangssignals (BGL-Ausgangssignals) empfängt, einen Ver gleicher 25, dessen erstem Eingang das Ausgangssignal des Torglieds 23 und dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des BGL-Glieds 24 zugeführt wird, um einen Vergleich zwischen diesen beiden Eingangssignalen durchzuführen, und ein Integrierglied 26 mit einem dem Ausgang des Vergleichers 25 gekoppelten Eingang und einem mit dem Eingang des A-D-Wandlers 3 gekoppelten Ausgang zur Integration des Aus gangssignals des Vergleichers 25 und Bildung eines Analog signals, wobei das Integrierglied 26 ferner einen mit dem Mikrocomputer 4 gekoppelten Rücksetzeingang hat, so daß es von einem Rücksetzsignal vom Mikrocomputer 4 rücksetzbar ist.

Diese konventionelle Klopfunterdrückungseinrichtung arbeitet wie folgt. Zuerst erzeugt der Klopfsensor 1 ein Aus gangssignal [Fig. 9(a)], das dem Bandpaßfilter 22 zugeführt wird, in dem ein bestimmtes Frequenzband ausgefiltert und dem Torglied 23 zugeführt wird. Das Torglied 23, dessen Steuereingang vom Mikrocomputer 4 ein Maskensignal zuge führt wird, das in vorbestimmten Intervallen auftretende Rechteckimpulse enthält [Fig. 9(b)], maskiert das durch das Bandpaßfilter 2 gefilterte Ausgangssignal des Klopfsensors 1 derart, daß die Teile des Klopfsensorausgangssignals, die den Rechteckimpulsen des Maskensignals entsprechen, ent fernt werden unter Bildung eines Ausgangssignals, das an Stellen, die den jeweiligen Rechteckimpulsen entsprechen, keinen Impuls enthält [Fig. 9(c)]. Das Ausgangssignal des Torglieds 23 wird dem ersten Eingang des Vergleichers 25 und gleichzeitig dem Eingang des BGL-Glieds 24 zugeführt, so daß das BGL-Glied 24 ein Ausgangssignal liefert, das einen vorbestimmten Hintergrundspannungspegel hat [Fig. 9(d)]. Der Hintergrundspannungsspegel des BGL-Glieds 24 wird dem zweiten Eingang des Vergleichers 25 zugeführt und mit dem Ausgangssignal des Torglieds 23, das dem ersten Eingang des Vergleichers 25 zugeführt wird, verglichen, so daß der Vergleicher ein Ausgangssignal liefert, wenn das Ausgangs signal des Torglieds 23 höher als der Hintergrundspannungs pegel ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 25 wird dem Integrierglied 26 zugeführt und integriert. Somit erzeugt das Integrierglied 26 ein Ausgangssignal entsprechend Fig. 9(e). In dieser Beziehung ist zu beachten, daß im Fall einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mehrere Klopfsensoren 1 (nicht gezeigt), und zwar jeweils einer für jeden Zylinder, verwendet werden und die Ausgangssignale der jeweiligen Klopfsensoren 1 dem Integrierglied 26 parallel durch das Bandpaßfilter 22, das Torglied 23 und den Vergleicher 25 zugeführt werden, so daß sie jeweils im Integrierglied 26 integriert werden unter Bildung entsprechender Ausgangs signale gemäß Fig. 9(e). Dazu liefert der Mikrocomputer 4 zu einem geeigneten Zeitpunkt für jedes Klopfsensoraus gangssignal ein Rücksetzsignal an den Rücksetzeingang des Integrierglieds 26. Das integrierte analoge Ausgangssignal des Integrierglieds 26 wird dann dem A-D-Wandler 3 zuge führt und in ein Digitalsignal V _R umgewandelt, das seiner seits in den Mikrocomputer 4 eingelesen wird, in dem auf der Basis des Digitalsignals V _R der Zündzeitpunktversteller 5 einen geeigneten Klopfunterdrückungs-Verzögerungswinkel ΔR _R unter Anwendung der folgenden Gleichung errechnet:

ΔR _R = V _R × N

in der N ein Modifikationskoeffizient ist.

Bei der vorstehenden Klopfunterdrückungseinrichtung führt die Hardware wie etwa der Klopferkennungskreis 2 die ge samte Signalverarbeitung zur Bestimmung von Klopfen in der Maschine aus. Eine solche Verarbeitung verlangt einen recht komplexen Schaltungsaufbau und stellt eine starke Belastung der Hardware dar, so daß hohe Herstellungskosten die Folge sind.

Die vorliegende Erfindung soll die genannten Probleme des Standes der Technik beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist eine Bereitstellung einer neuen und verbesserten Klopfunterdrückungseinrichtung der ein gangs genannten Art für eine Brennkraftmaschine, wobei die Klopfbestimmung im Motor durch einen Mikrocomputer erfolgen kann, wodurch die Belastung der verwendeten elektrischen Schaltung verringert und deren Auslegung beträchtlich ver einfacht wird. Ferner soll die Klopfunterdrückungseinrich tung einen Ausfall eines Klopfsensors zuverlässig erfassen; und außerdem soll die Einrichtung in der Lage sein, den Zündzeitpunkt aus einer Zündzeitpunkteinstell-Betriebsart mit Verzögerungswinkelmodifikation zur Klopfunterdrückung auf eine normale Zündzeitpunkteinstell-Betriebsart ohne Klopfunterdrückung umzustellen, wenn ein Klopfsensoraus fall erfaßt wird.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine Klopfunterdrüc kungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine angegeben, die gekennzeichnet ist durch einen an der Maschine angeordneten Klopfsensor, der Klopfen in der Maschine aufnimmt; durch eine Klopf-Schnittstelle, die das Ausgangssignal des Klopf senors erhält zur Bildung eines Peakhaltesignals, das einen Peak im Klopfsensor-Ausgangssignal bezeichnet, und zur Erzeugung eines Mittelungssignals, das einen Mittelwert des Klopfsensor-Ausgangssignals wiedergibt; und durch einen Mikrocomputer mit: einem Schwellenwert-Vorgabeglied, das aufgrund des Mittelungssignals einen Schwellwert zur Klopfbestimmung vorgibt, einem Klopfbestimmungsglied, das das Peakhaltesignal mit dem Schwellenwert vergleicht und aufgrund des Vergleichsergebnisses bestimmt, ob Klopfen in der Maschine vorliegt, und einem Zündzeitpunkteinsteller, der den Zündzeitpunkt der Maschine bestimmt und ein Ver zögerungswinkel-Modifizierglied zur Änderung des Verzöge rungswinkels auf der Basis des Ausgangssignals des Klopf bestimmungsglieds aufweist und den Zündzeitpunkt auf der Basis des so modifizierten Verzögerungswinkels verzögert, um das Klopfen zu unterdrücken.

Dabei bestimmt die Schwellenwert-Vorgabeeinheit den Schwel lenwert V _TH wie folgt:

V _TH = V _A × K + Vofs

mit K=eine Konstante und Vofs=ein Offsetwert.

Die Klopfbestimmungseinheit bestimmt, daß Klopfen im Motor vorliegt, wenn das Peaksignal V _P größer als das Schwellen wertsignal V _TH ist.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Verzöge rungswinkel-Modifizierglied eine geeignete Verzögerungs winkel-Modifikationsgröße ΔR _R auf der Basis einer Dif ferenz V _K zwischen dem Peakhaltesignal V _P und dem Schwel lenwert V _TH wie folgt berechnet:

ΔR _R = V _K × L = (V _P-V _TH) × L

wobei L ein Modifikationskoeffizient ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Differenz V _K zwischen dem Peakhaltesignal V _P und dem Schwellenwertsignal V _TH mit steigender Drehzahl der Maschine größer wird und daß das Verzögerungswinkel-Modifizier glied eine geeignete Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ΔR _R durch Normierung der Differenz V _K mit dem Schwellen wertsignal V _TH wie folgt berechnet:

ΔR _R = V _K × (L′/V _TH) = (V _P-V_TH) × (L′/V _TH)

wobei L′ ein Modifikationskoeffizient ist.

Eine andere Ausführungsform der Einrichtung nach der Er findung weist ein Ausfallbestimmungsglied auf, das be stimmt, ob im Klopfsensor ein Ausfall vorliegt.

Dabei ist vorgesehen, daß das Ausfallbestimmungsglied das Mittelungssignal V _A des Mittelungsglieds erhält und be stimmt, daß im Klopfsensor ein Ausfall vorliegt, wenn das Mittelungssignal V _A kleiner als ein vorbestimmter Bezugs pegel V _AF ist.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied die Verzöge rungswinkel-Modifikation erst abbricht, nachdem das Aus fallbestimmungsglied eine vorbestimmte Anzahl von Malen bestimmt hat, daß im Klopfsensor ein Ausfall vorliegt.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann ferner einen Dreh geber aufweisen, der die Drehzahl der Maschine aufnimmt, wobei das Ausfallbestimmungsglied die Ausfallbestimmung nur durchführt, wenn die vom Drehgeber aufgenommene Maschinen drehzahl in einen bestimmten Bereich fällt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungs beispiels der Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 2a den Signalverlauf eines Rücksetzsignals, das einem Peakhaltekreis von Fig. 1 zugeführt wird;

Fig. 2b den Signalverlauf des Ausgangssignals eines Klopfsensors von Fig. 1;

Fig. 2c den Signalverlauf des Ausgangssignals des Peakhaltekreises von Fig. 1;

Fig. 2d den Signalverlauf des Ausgangssignals eines Mittelungsglieds von Fig. 1;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das ein von einem Mikrocom puter von Fig. 1 ausgeführtes Steuerprogramm zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das Schwellenwertsignal- und Peaksignal-Verläufe über der Drehzahl der Maschine zeigt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das ein vom Mikrocomputer von Fig. 1 ausgeführtes weiteres Steuerpro gramm zeigt;

Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das ein von einem Mikrocom puter von Fig. 6 ausgeführtes Steuerprogramm zeigt;

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer konventionellen Klopf unterdrückungseinrichtung für eine Brennkraft maschine;

Fig. 9a den Signalverlauf des Ausgangssignals eines Klopfsensors von Fig. 8;

Fig. 9b den Signalverlauf eines Maskensignals, das einem Steuereingang eines Torglieds von Fig. 8 zugeführt wird;

Fig. 9c den Signalverlauf des Ausgangssignals des Tor glieds von Fig. 8;

Fig. 9d den Signalverlauf des Ausgangssignals eines BGL-Glieds von Fig. 8; und

Fig. 9e den Signalverlauf des Ausgangssignals eines Integrierglieds von Fig. 8.

Fig. 1 zeigt allgemein die Auslegung des ersten Ausfüh rungsbeispiels der Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Einrichtung hat einen Klopfsensor 100, eine Klopf-Schnittstelle 110, zwei A-D-Wandler 121, 122 und einen Mikrocomputer 130.

Der Klopfsensor 100, der ein Beschleunigungssensor oder dgl. ist, ist an einer Brennkraftmaschine montiert, erfaßt darin auftretendes Klopfen und erzeugt ein hochfrequentes Aus gangssignal [Fig. 2(b)] zur Bestimmung von Klopfen in der Maschine.

Die Klopf-Schnittstelle 110 umfaßt ein Bandpaßfilter 111, dessen Eingang mit dem Klopfsensor 100 verbunden ist und ein bestimmtes Frequenzband des Ausgangssignals des Klopf sensors 100 filtriert, einen Peakhaltekreis 112, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Bandpaßfilters 111 gekoppelt ist zur Erzeugung eines Peaksignals, dessen Amplitude jedem Peak des vom Bandpaßfilter 111 gefilterten Ausgangssignals des Klopfsensors entspricht, und ein Mittelungsglied 113, das so geschaltet ist, daß ihm das Ausgangssignal des Band paßfilters 111 zugeführt wird zur Bildung eines Mittelungs signals, das beispielsweise in Fig. 2(d) dargestellt ist. Der Peakhaltekreis 112 hat ferner einen Rücksetzeingang, dem vom Mikrocomputer 130 ein Rücksetzsignal zugeführt wird. Das vom Mikrocomputer 130 erzeugte Rücksetzsignal hat beispielsweise Rechteckform [Fig. 2(a)], und seine ansteigende Flanke erscheint bei einem Kurbelwinkel (d. h. einer Kolbenwinkellage) von 75° vor OT, während seine abfallende Flanke bei einem Kurbelwinkel von 20° nach OT auftritt. Somit hat das dem Rücksetzeingang des Peakhaltekreises 112 zugeführte Rücksetzsignal nur während einer Periode von 75° vor OT bis 20° nach OT den Hochpegel, was im wesentlichen der Zeitdauer entspricht, während der kein Klopfen in der Maschine auftritt. Der Peakhaltekreis 112 empfängt das Aus gangssignal des Klopfsensors 100, das vom Bandpaßfilter 111 frequenzbereichsgefiltert ist, und erzeugt ein Ausgangs signal in Form eines Peakhaltesignals mit allgemein stufen förmigem Verlauf [Fig. 2(c)], wobei jedes Peakhaltesignal entsprechend einer erhöhten Amplitude jedes Impulses des Klopfsensor-Ausgangssignals stufenweise ansteigt und so lange auf dem Peak gehalten wird, wie das Rücksetzsignal den Niedrigpegel hat, und vertikal abfällt, wenn das Rück setzsignal vom Niedrigpegel zum Hochpegel geht.

Der erste A-D-Wandler 121 empfängt das Ausgangssignal in Form eines Analogsignals vom Peakhaltekreis 112 und wandelt es in ein entsprechendes Digitalsignal V _P um. Der zweite A-D-Wandler 122 empfängt das Ausgangssignal in Form eines Analogsignals vom Mittelungsglied 113 und wandelt es in ein entsprechendes Digitalsignal V _A um.

Der Mikrocomputer 130 hat ein Schwellenwert-Vorgabeglied 131, das aufgrund des digitalen Mittelungssignals V _A einen Schwellenwert V _TH zur Bestimmung eines Ausfalls des Klopf sensors vorgibt, ein Klopfbestimmungsglied 132, das einen Vergleich zwischen dem digitalen Peakhaltesignal V _P und dem Schwellenwert V _TH durchführt und aufgrund des Vergleichs ergebnisses bestimmt, ob Klopfen in der Maschine vorliegt, und einen Zündzeitpunkteinsteller 133, der den Zündzeit punkt der Maschine in solcher Weise einstellt, daß dieser mit zunehmender Maschinendrehzahl verzögert wird.

Das Schwellenwert-Vorgabeglied 131 ist als Verstärkungs- und Offsetaddierglied ausgeführt, dessen Eingang das digi tale Ausgangssignal V _A des zweiten A-D-Wandlers 122 empfängt, das aus dem analogen Ausgangssignal des Mittelungs glieds 113 durch A-D-Umwandlung gebildet ist, und es einer Verstärkung und Offsetaddition unterzieht unter Bildung eines Schwellenspannungs-Ausgangssignals V _TH, das als Schwellenwert genützt wird, um zu bestimmen, ob Klopfen in der Maschine vorliegt.

Das Klopfbestimmungsglied 132 ist als Vergleicher ausge führt, dessen einem Eingang das digitale Ausgangssignal V _P des ersten A-D-Wandlers 121 und dessen zweitem Eingang das den Schwellenwert bezeichnende Ausgangssignal V _TH des Verstärkungs- und Offsetaddierglieds 131 zugeführt wird, um zwischen beiden einen Vergleich durchzuführen. Der Vergleicher 132 bestimmt, daß Klopfen in der Maschine vorliegt, wenn die Differenz V _K zwischen dem Ausgangssignal V _P und dem Schwellenwert V _TH größer als Null ist

(V _K = V _P - V _TH < 0).

Der Zündzeitpunkteinsteller 133 hat ein Verzögerungswinkel- Modifizierglied, dem das Ausgangssignal V _K des Vergleichers 132 zugeführt wird zur Bildung eines Ausgangssignals R _R, das einem Zündzeitpunktregelkreis (nicht gezeigt), der eine Zündspule und eine Zündkerze aufweist, zugeführt wird, um den Zündzeitpunkt in geeigneter Weise zu regeln bzw. zu verzögern.

Nachstehend wird der Bereich der Klopfunterdrückungsein richtung unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, die den Ablauf eines Steuerprogramms zeigt, das im Mikrocomputer 130 gespeichert ist und von diesem zur Steue rung der Klopfunterdrückungseinrichtung ausgeführt wird.

In Schritt S 1 wird das vom Peakhaltekreis 112 gelieferte analoge Peakhaltesignal im ersten A-D-Wandler 121 in ein Digitalsignal V _P umgewandelt. In Schritt S 2 wird dem Rück setzeingang des Peakhaltekreises 112 vom Mikrocomputer 130 ein Rücksetzsignal zugeführt. In Schritt S 3 wird das analoge Mittelungssignal des Mittelungsglieds 113 vom zweiten A-D-Wandler 122 in ein Digitalsignal V _A umgewandelt, das dem Verstärkungs- und Offsetaddierglied 131 zugeführt wird, wo es eine vorgegebene Anzahl von Malen (z. B. K-mal) ver stärkt und ein Offsetwert Vofs hinzuaddiert wird zur Bildung eines Klopfbestimmungs-Schwellenwerts V _TH, d. h. V _TH=V _A×K+Vofs. Dann vergleicht in Schritt S 5 der Ver gleicher 132 das Ausgangssignal V _P des ersten A-D-Wandlers 121, das in Schritt S 1 gebildet und dem ersten Eingang zu geführt wurde, mit dem in Schritt S 4 erhaltenen und dem zweiten Eingang zugeführten Klopfbestimmungs-Schwellenwert V _TH des Verstärkungs- und Offsetaddierglieds 131, um zu be stimmen, ob Klopfen in der Maschine vorliegt. Wenn in Schritt S 6 das Vergleichsergebnis (V _K=V _P-V _TH) positiv ist (also bei V _K<0), wird bestimmt, daß Klopfen in der Maschine vorliegt, und das Programm geht zu Schritt S 8, in dem durch das Verzögerungswinkel-Modifizierglied 133 eine Verzögerungswinkel-Modifizierung durchgeführt wird, d. h. eine geeignete Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ΔR _R zur Änderung des Verzögerungswinkels R _R für die Klopf unterdrückung wird wie folgt berechnet:

ΔR _R = V _K × L = (V _P - V _TH) × L

wobei L ein Modifikationskoeffizient ist.

Wenn dagegen das Vergleichsergebnis nicht positiv ist (also bei V _K=V _P-V_TH≦0), wird bestimmt, daß kein Klopfen vorliegt, und das Programm geht zu Schritt S 7, in dem die Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ΔR _R mit Null vor gegeben wird ( ΔR _R=0). Dann geht das Programm von Schritt S 7 oder S 8 zu Schritt S 9, in dem ein geeigneter Verzögerungswinkel R _R′ für die Klopfunterdrückung wie folgt berechnet wird:

R _R′ = R _R + ΔR _R

wobei R _R ein normaler Verzögerungswinkel ohne Berücksich tigung der Klopfunterdrückung ist.

Dann springt das Programm zu Schritt S 1 zurück, und der gleiche Vorgang wird wiederholt.

Fig. 4 zeigt die Verläufe des Peakhaltesignals V _P und des Klopfbestimmungs-Schwellensignals V _TH, bezogen auf die Drehzahl der Maschine, bei gleicher oder konstanter Klopf stärke. Wie aus diesen Verläufen hervorgeht, wird die Dif ferenz V _K zwischen dem Peakhaltesignal V _P und dem Klopfbe stimmungs-Schwellensignal V _TH mit zunehmender Maschinen drehzahl größer. Wenn daher die Verzögerungswinkel-Modifi kationsgröße ΔR _R unter Anwendung der obigen Gleichung

( ΔR _R = V _K × L = (V _P - V_TH) × L)

berechnet wird, wird die Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ΔR _R bei gleicher oder konstanter Klopfstärke mit zunehmender Maschinendrehzahl größer, was in einer falschen Zündzeitpunkteinstellung resultiert. Um daher eine bessere Einstellbarkeit des Zünd zeitpunkts zu erreichen, wird empfohlen, daß der Klopfbe stimmungs-Schwellenwert ( ΔR _R=V _K×L) in Schritt S 8 von Fig. 3 durch einen anderen Schwellenwert ( ΔR _R′) von Schritt S 8 A von Fig. 5 ersetzt wird, der auf der Basis der Differenz zwischen dem Peakhaltesignal V _P und dem Klopfbe stimmungs-Schwellensignal V _TH sowie eines Schwellenwert- Modifikationskoeffizienten (L′/V _TH), der durch Normierung einer Konstanten L′ mit dem Klopfbestimmungs-Schwellenwert V _TH gebildet ist, wie folgt berechnet wird:

ΔR _R = V _R × (L′/V _TH) = (V _P - V_TH) × L′/V _TH).

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das hin sichtlich Aufbau und Betrieb im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht; dabei hat jedoch der Mikro computer 130′ zusätzlich zu dem Verstärkungs- und Offset addierglied 131, dem Vergleicher 132 und dem Zündzeitpunkt einsteller 133 in Form einer Verzögerungswinkel-Modifika tionseinheit, die sämtlich dem vorhergehenden Ausführungs beispiel entsprechen, ein Ausfallbestimmungsglied 134, das bestimmt, ob ein Ausfall eines Klopfsensors 100 vorliegt. Dabei ist das Ausfallbestimmungsglied 134 so geschaltet, das es das Mittelungssignal V _A des zweiten A-D-Wandlers 122 und das Ausgangssignal eines Drehgebers 140, der die Anzahl Umdrehungen der Maschine pro Minute aufnimmt, empfängt und das Mittelungssignal V _A mit einem vorbestimmten Bezugspegel vergleicht, um zu bestimmen, ob der Klopfsensor 100 ausge fallen ist, und der ein Ausfallsignal an die Verzögerungs winkel-Modifiziereinheit 133 liefert, wenn bestimmt wird, daß ein Ausfall im Klopfsensor 100 vorliegt. Im übrigen ist der Klopfunterdrückungsbetrieb dieses Ausführungsbeispiels praktisch gleich demjenigen des vorhergehenden Ausführungs beispiels.

Die Ausfallbestimmung dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert, die die Schrittfolge eines vom Mikrocomputer 130′ von Fig. 6 aus geführten Steuerprogramms zeigt.

In Schritt S 101 bestimmt aufgrund des Ausgangssignals des Drehgebers 140 das Ausfallbestimmungsglied 134, ob die vom Drehgeber 140 aufgenommene Maschinendrehzahl in einen bestimmten Drehzahlbereich fällt. Bei NEIN geht das Programm zu Schritt S 109. Bei JA dagegen geht das Programm zu Schritt S 102, in dem das Ausfallbestimmungsglied 134 das Mittelungssignal V _A des zweiten A-D-Wandlers 122 mit dem vorgegebenen Bezugspegel V _AF vergleicht. Wenn das Mitte lungssignal V _A größer als der vorgegebene Bezugspegel V _AF ist, wird bestimmt, daß ein Ausfall im Klopfsensor 100 vor liegen kann, und dann geht das Programm zu Schritt S 103, in dem die von einem Ausfallzähler (nicht gezeigt), der in das Ausfallbestimmungsglied 134 eingebaut sein kann und zählt, wie viele Ausfälle (V _AF<V_A) im Klopfsensor 100 in Schritt S 102 bestimmt werden, gezählte Anzahl C _F um 1 erhöht wird, so daß C _F+1 (d. h. C _F+1=C _F+1) erhalten wird. Anschließend wird in Schritt S 105 bestimmt, ob der Zählwert C _F+1 gleich oder größer als eine vorbestimmte Anzahl N ist. Bei NEIN geht das Programm zu Schritt S 109. Bei JA in Schritt S 105 wird dagegen in Schritt S 107 ein Ausfallflag auf "1" gesetzt, und gleichzeitig wird der Zählwert C _F+1 auf N gesetzt. Danach geht das Programm zu Schritt S 109, in dem bestimmt wird, ob das Ausfallflag "1" ist. Bei JA geht das Programm zu Schritt S 110, in dem anstelle einer Ausführung der Klopfunterdrückungsregelung auf der Basis des Ausgangs signals des Klopfsensors 100 das Verzögerungswinkel-Modi fizierglied 133 eine Ausfallzeit-Verzögerungswinkelregelung (d. h. eine normale Zündzeitpunktverstellung) ohne Berück sichtigung des Klopfsensorausgangssignals durchführt. Bei NEIN in Schritt S 109 (also wenn das Ausfallflag ≠0) geht das Programm zu Schritt S 111, in dem die normale Verzöge rungswinkel-Modifikationsregelung entsprechend den Fig. 3 oder 5 zur Klopfunterdrückung durchgeführt wird. Somit wird die Klopfunterdrückungsregelung des Zündzeitpunkts erst beendet, nachdem das Ausfallbestimmungsglied 134 eine vor bestimmte Anzahl von Malen oder häufiger einen Klopfsensor ausfall bestimmt hat (z. B. N-mal bei einem Ausführungs beispiel), und statt dessen wird dann die normale Zündzeit punktregelung ohne Klopfunterdrückung durchgeführt.

Wenn andererseits in Schritt S 102 das Mittelungssignal V _A gleich oder größer als der vorbestimmte Bezugspegel V _AF ist, wird bestimmt, daß der Betrieb des Klopfsensors 100 normal ist, und das Programm geht zu Schritt S 104, in dem der Ausfallzähler gezählte Zählwerte C _F um 1 verringert wird, so daß C _F-1=C _F-1. Anschließend wird in Schritt S 106 bestimmt, ob der aktualisierte Zählwert C _F-1 gleich Null ist (C _F-1=0). Bei JA geht das Programm zu Schritt S 108, in dem das Ausfallflag gelöscht wird, und gleichzeitig wird auch der Ausfallzähler gelöscht. Danach geht das Programm zu Schritt S 109, in dem bestimmt wird, daß das Ausfallflag ungleich 1 ist, und somit geht das Programm zu Schritt S 111, in dem die normale Verzögerungswinkel-Modi fikationsregelung zur Klopfunterdrückung durchgeführt wird.

Wenn in Schritt S 106 bestimmt wird, daß C _F ungleich 0 ist, überspringt das Programm Schritt S 108 und geht direkt zu Schritt S 109, in dem bestimmt wird, ob das Ausfallflag gleich 1 ist. Bei JA wird in Schritt S 110 die normale Zünd zeitpunktregelung ohne Klopfunterdrückung durchgeführt, aber bei NEIN wird in Schritt S 111 die normale Verzöge rungswinkel-Modifikationsregelung durchgeführt. Nach Schritt S 110 oder Schritt S 111 springt das Programm zu Schritt S 101 zurück. Auf diese Weise wird eine Umschaltung zwischen der normalen Zündzeitpunktregelung und der Verzögerungswinkel- Modifikationsregelung nur dann durchgeführt, wenn die Be stimmung eines Ausfalls oder Nichtausfalls des Klopfsensors 100 eine vorbestimmte Anzahl von Malen (d. h. N-mal) durch geführt wurde. Dies hat den Zweck, momentane oder ungewollte Fehler aus der Ausfallbestimmung auszuschließen und damit die Zuverlässigkeit der Bestimmung für die Praxis zu erhöhen.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird zwar in Schritt S 102 zur Bestimmung eines Ausfalls des Klopfsensors 100 das Mittelungssignal V _A des zweiten A-D-Wandlers 122 genützt; aber anstelle des Mittelungssignals V _A kann auch der Klopfbestimmungs-Schwellenwert V _TH, der vom Verstär kungs- und Offsetaddierglied 131 gebildet wird, zur Verfügung stehen. In diesem Fall erfolgt in Schritt S 102 ein Vergleich zwischen dem Klopfbestimmungs-Schwellenwert V _TH und einem vorgegebenen Bezugspegel V _TH, um zu bestimmen, ob der erstere größer als der letztere ist.

Claims

1. Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftma schine, gekennzeichnet durch
einen an der Maschine angeordneten Klopfsensor (100), der Klopfen in der Maschine aufnimmt;
eine Klopf-Schnittstelle (110), die das Ausgangssignal des Klopfsensors erhält zur Bildung eines Peakhaltesignals (V _P), das einen Peak im Klopfsensor-Ausgangssignal bezeichnet, und zur Erzeugung eines Mittelungssignals (V _A), das einen Mittelwert des Klopfsensor-Ausgangssignals wieder gibt; und
einen Mikrocomputer (130) mit:
einem Schwellenwert-Vorgabeglied (131), das aufgrund des Mittelungssignals (V _A) einen Schwellenwert (V _TH) zur Klopf bestimmung vorgibt,
einem Klopfbestimmungsglied (132), das das Peakhaltesignal (V _P) mit dem Schwellenwert (V _TH) vergleicht und aufgrund des Vergleichsergebnisses bestimmt, ob Klopfen in der Maschine vorliegt, und
einem Zündzeitpunkteinsteller (133), der den Zündzeitpunkt der Maschine bestimmt und ein Verzögerungswinkel-Modifi zierglied zur Änderung des Verzögerungswinkels ( R _R) auf der Basis des Ausgangssignals (V _K) des Klopfbestimmungs glieds (132) aufweist und den Zündzeitpunkt auf der Basis des so modifizierten Verzögerungswinkels ( R _R′) verzögert, um das Klopfen zu unterdrücken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellenwert-Vorgabeglied (131) den Schwellenwert (V _TH) wie folgt bestimmt: V _TH = V _A × K + Vofswobei K eine Konstante und Vofs ein Offsetwert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klopfbestimmungsglied (132) Klopfen in der Maschine bestimmt, wenn das Peakhaltesignal (V _P) größer als das Schwel lenwertsignal (V _TH) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungs-Modifizierglied eine geeignete Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ( ΔR _R) auf der Basis einer Differenz (V _K) zwischen dem Peakhaltesignal (V _P) und dem Schwellenwert (V _TH) wie folgt berechnet: ΔR _R = V _K × L = (V _P - V_TH) × Lwobei L ein Modifikationskoeffizient ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied den Verzöge rungswinkel ( R _R) zur Bildung des modifizierten Verzöge rungswinkels ( R _R′) in folgender Weise modifiziert: R _R′ = R _R + ΔR _R.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz (V _K) zwischen dem Peakhaltesignal (V _P) und dem Schwellenwertsignal (V _TH) mit steigender Drehzahl der Maschine größer wird und
daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied eine geeignete Verzögerungswinkel-Modifikationsgröße ( ΔR _R) durch Nor mierung der Differenz (V _K) mit dem Schwellenwertsignal (V _TH) wie folgt berechnet: ΔR _R = V _K × (L′/V _TH) = (V _P-V _TH) × (L′/V _TH)wobei L′ ein Modifikationskoeffizient ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied den Verzöge rungswinkel ( R _R) zur Bildung des modifizierten Verzöge rungswinkels ( R _R′) wie folgt modifiziert: R _R′ = R _R + ΔR _R.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ausfallbestimmungsglied (134), das bestimmt, ob im Klopfsensor (100) ein Ausfall vorliegt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallbestimmungsglied (134) das Mittelungssignal (V _A) des Mittelungsglieds (113) erhält und bestimmt, daß im Klopfsensor (100) ein Ausfall vorliegt, wenn das Mitte lungssignal (V _A) kleiner als ein vorbestimmter Bezugs pegel (V _AF) ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Drehgeber (140), der die Drehzahl der Maschine auf nimmt, wobei das Ausfallbestimmungsglied (134) die Ausfall bestimmung nur durchführt, wenn die vom Drehgeber (140) aufgenommene Maschinendrehzahl in einen bestimmten Bereich fällt.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied die Verzöge rungswinkelmodifikation nur abbricht, wenn das Ausfallbe stimmungsglied (134) einen Ausfall im Klopfsensor (100) bestimmt.

12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswinkel-Modifizierglied die Verzöge rungswinkelmodifikation erst abbricht, nachdem das Ausfall bestimmungsglied (134) eine vorbestimmte Anzahl von Malen bestimmt hat, daß im Klopfsensor (100) ein Ausfall vor liegt.

13. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfallbestimmungsglied (134) das Schwellenwert signal (V _TH) vom Schwellenwert-Vorgabeglied (131) erhält und einen Ausfall im Klopfsensor (100) dann bestimmt, wenn das Schwellenwertsignal (V _TH) kleiner als ein vorgegebener Bezugspegel (V _AF) ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Drehgeber (140), der die Drehzahl der Maschine auf nimmt, wobei das Ausfallbestimmungsglied (134) die Ausfall bestimmung nur durchführt, wenn die vom Drehgeber (140) aufgenommene Maschinendrehzahl in einen bestimmten Bereich fällt.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klopf-Schnittstelle (110) aufweist:
einen mit dem Klopfsensor (100) verbundenen Peakhaltekreis (112), der das Peakhaltesignal (V _P) durch einen ersten A-D-Wandler (121) dem Klopfbestimmungsglied (132) zuführt; und
ein mit dem Klopfsensor (100) verbundenes Mittelungsglied (113), das das Mittelungssignal (V _A) durch einen zweiten A-D-Wandler (122) dem Schwellenwert-Vorgabeglied (131) zuführt.