DE4126961C2

DE4126961C2 - Klopfsteuer-Verfahren und Vorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE4126961C2
Application number: DE4126961A
Authority: DE
Inventors: Atsuko Hashimoto; Wataru Fukui; Toshio Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: JPH04101050A; JP2509376B2; DE4126961A1; KR920004705A; KR940001937B1; US5121729A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Klopfsteuer-Verfahren zur Unterdrückung des Klopfphänomens in einer Verbrennungskraftmaschine (im folgenden kurz auch als Maschine bezeichnet) wie einem Benzinmotor für ein Kraftfahrzeug sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft insbesondere verbesserte Klopfsteuer-Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 7 und 8 und eine Vorrichtung für eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche mit hoher Zuverlässigkeit eine Fehlererkennung eines Klopfsensors erlaubt, um dadurch einen Fehlersicherungsbetrieb der Motorklopfsteuervorrichtung zu erreichen.

Im allgemeinen enthält eine Verbrennungskraftmaschine wie ein Benzinmotor für ein Kraftfahrzeug mehrere Zylinder, in denen jeweils ein Brennstoffgasgemisch verdichtet wird und mit einem optimalen Zeitverlauf verbrannt wird. In diesem Zusammenhang wurde schon eine auf einem Mikrocomputer basierende Motorsteuereinheit (auch unter der Abkürzung ECU bekannt) vorgeschlagen und in breiten praktischen Anwendungen verwendet, um den Zündungszeitverlauf sowie die Abfolge der Brennstoffeinspritzungen in Verbindung mit den jeweiligen Motorzylindern optimal zu steuern.

Es ist in Verbindung mit einer solchen Motorbetriebssteuerung bekannt, daß bei einer Steuerung des Zündungszeitablaufes (üblicherweise durch die Winkelposition der Kurbelwelle oder den Kurbelwinkel gegeben) in einer fortlaufenden Weise eine abnormale Brennstoffverbrennung stattfinden kann, was sich in einer Erzeugung von Vibrationen oder Stößen, bekannt als Klopfen, mit einer solchen Größe äußert, welche eventuell die Motorzylinder beschädigen kann. Um dieses ungewünschte Ereignis zu vermeiden, ist es notwendig, die Steuerung des Zündungszeitablaufs in einer solchen Weise durchzuführen, daß bei Erfassung von abnormalen Vibrationen oder Klopfen der Zündzeitablauf in einer Richtung geschoben wird, daß eine geeignete Verzögerung zum Zeitpunkt bewerkstelligt wird, bei dem die Brennstoffverbrennung in dem klopfenden Zylinder stattfindet.

Zum besseren Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung wird eine bekannte Klopf-Steuervorrichtung mit einigen Details unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschrieben, welche ein Blockbild das allgemeinen Aufbaus einer bekannten Klopf-Steuervorrichtung zeigt, wie sie z. B. aus DE-OS 39 16 024 oder DE-OS 39 34 758 bekannt ist.

In Fig. 5 bezeichnet die Referenznummer 1 einen Klopfsensor, der in Verbindung mit jedem oder einem Satz von Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine eingebaut ist. Der Klopfsensor 1 kann aus einem piezoelektrischen Element oder ähnlichem bestehen, welches fähig ist, die Vibrationen oder Klopfen der zugeordneten Zylinder in der Form eines elektrischen Signales zu erfassen.

Ein Ausgangssignal A des Klopfsensors 1 wird einem Klopferfassungsschaltkreis zugeführt, allgemein mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet. Der Klopferfassungsschaltkreis 2 weist ein Filter 21 mit einer solchen Filtercharakteristik auf, daß nur die Frequenzkomponenten durchgelassen werden, welche dem Klopfphänomen eigentümlich sind (zum Beispiel 7 kHz), ein Gatter 22, um das Ausgangssignal des Filters 21 periodisch bei einer vorbestimmten Zeit durchzulassen, einen Hintergrundpegel (BGL)-Generator 23, um ein Hintergrundpegelsignal BGL auf der Basis eines Signals zu erzeugen, das durch Mittlung eines Ausgangssignals A′ des Gatters 22 erhalten wird, einen Komparator 24 zum Vergleichen des Ausgangssignals A′ des Gatters 22 mit dem Hintergrundpegelsignal BGL, um dadurch ein Ausgangssignal auf EIN-Pegel zu erzeugen, wenn der Gatterausgangspegel A′ den Hintergrundpegel BGL überschreitet, und einen Integrator 25, um das Ausgangssignal des Komparators 24 zu integrieren. Das Ausgangssignal des Integrators 25 wird dann einem Analog/Digital-(A/D)-Umsetzer 3 zugeführt, um in ein digitales Signal V_R umgesetzt zu werden.

In DE-OS 29 55 770 wird zusätzlich vorgeschlagen, dem Filter 21 einen Spitzenwerthaltekreis nachzuschalten, wobei der Spitzenwerthaltekreis das Ausgangssignal des Klopfsensors 1 nicht direkt empfängt.

Das digitale Signal V_R wird einer Motorsteuereinheit (abgekürzt ECU) 4 zugeführt, welche durch einen Mikrocomputer gebildet sein kann, welcher so programmiert ist, daß eine Zündungszeitablaufsteuerung für jeden der Motorzylinder auf der Basis des Ausgangssignals V_R des A/D-Umsetzers 3 durchgeführt wird, während ein Maskenimpulssignal M dem Gatter 22 zugeführt wird, und ein Rücksetzsignal R dem Integrator 25 zugeführt wird. Deren Zweck wird später beschrieben werden. Desweiteren enthält die Motorsteuereinheit oder Steuerung 4 einen Zündungsverzögerungs-Steuerprozessor 45 zur arithmetischen Bestimmung eines Winkels oder einer Verzögerung, um die der Zündzeitablauf verzögert werden muß, um das Klopfen zu unterdrücken, wodurch ein Verzögerungs-Steuerwinkelsignal Θ_R zur Steuerung des Betrages der Verzögerung erzeugt wird, welches dem Zündzeitablauf auf der Basis des Digitalsignals V_R ausgegeben von dem A/D-Umsetzer 3 zugeführt wird.

In US 4 633 835 wird eine weitere Klopf-Steuervorrichtung beschrieben, wobei hier bei dem Klopfsensor auftretende Fehler mit einer Abnormalitäts-Erfassungs vorrichtung erkannt werden. Im Zusammenhang mit der Abnormalitäts-Erfassungsvorrichtung werden sogenannte Lernwerte gespeichert, die sich auf die Umdrehungsgeschwindigkeit und den Lastzustand des Motors beziehen. Der Pegel eines erfaßten Vibrationssignals wird nicht über mehrere aufeinanderfolgende Bezugsperioden ausgewertet.

Eine Sensorfehler-Erkennungsvorrichtung ist auch aus der Patentschrift DE-PS 38 25 369 bekannt, die eine Einrichtung zum Steuern des Verdichtungsverhältnisses einer Brennkraftmaschine beschreibt. Es werden zwei aufeinanderfolgende Meßwerte eines Drucksensors verglichen, um dessen Ausfall zu bestimmen, wobei ein Fehler angezeigt wird, wenn eine Änderung des Sensorsignals auftritt.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf ein in Fig. 6 gezeigtes Wellenformdiagramm eine Beschreibung des Betriebes gegeben, der durch die in Fig. 5 gezeigte bekannte Klopf-Steuervorrichtung durchgeführt wird.

Normalerweise findet in jedem der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine eine Zündung zu einer Zeit statt, die einem Kurbelwellenwinkel oder einer Position entspricht, die näherungsweise um 5° bezogen auf den oberen Totpunkt (TDC gegeben durch den Kurbelwinkel von 0°) fortschreitet, so daß eine explosive Verbrennung des Brennstoffgasgemisches bei einem Kurbelwinkel von etwa 10° bis 60° nach Passieren des oberen Totpunktes (TDC) auftritt. Das Klopfen aufgrund einer abnormalen Verbrennung wird daher an einem Zeitpunkt auftreten, der in den Kurbelwinkelbereich von 10° bis 60° dem oberen Totpunkt folgend fällt.

Entsprechend wird auf jedes Auftreten von Vibrationsgeräuschen der Zylinder und von Klopfen das Ausgangssignal A des Klopfsensors 1, erzeugt bei entsprechenden periodischen Intervallen, eine deutlich gesteigerte Amplitude annehmen, wie sie in der in Fig. 6 unter (a) gezeigten Wellenform gezeigt ist.

Unterdessen gibt die Motorsteuereinheit (ECU) 4 ein Maskenimpulssignal M an das Gatter 22 ab, welches periodisch bei vorbestimmten Intervallen invertiert wird, um sicherzustellen, daß der Klopferfassungsschaltkreis 2 das Sensorausgangssignal A effizient empfangen und verarbeiten kann. Insbesondere wird das Maskenimpulssignal M in einer solchen Wellenform erzeugt, in welcher die führende Flanke bei einem Zeitpunkt auftritt, der einem Kurbelwinkel von etwa 75° in bezug auf den oberen Totpunkt des zugeordneten Zylinders entspricht (dieser fortschreitende Winkel wird im folgenden durch Anfügen von "B" an den Winkelwert wiedergegeben, zum Beispiel durch "B75°"), während die abfallende Flanke des Maskenimpulses M um einen Zeitpunkt von B5° auftritt (das heißt bei einem Zeitpunkt entsprechend zu einem Kurbelwinkel von 5° vor dem TDC), wie in der in Fig. 6 unter (b) gezeigten Wellenform dargestellt ist. Während der Zeitperiode, in der der Maskierungsimpuls den Pegel "H" annimmt, wird das Gatter 22 blockiert oder abgeschaltet. Des weiteren wird wie vorher erwähnt ein Rücksetzsignal R von der Motorsteuereinheit 4 periodisch bei einem vorbestimmten Zeitpunkt vom Integrator 25 ausgegeben, welches mit der führenden Flanke des Markierungsimpulssignals M zusammenfällt.

Das Filter 21, das einen Teil des Klopferfassungsschaltkreises 2 bildet, hat eine derartige Filtercharakteristik, daß die auf ein Auftreten eines Klopfens hin durch das Sensorausgangssignal A produzierten Frequenzkomponenten durchgelassen werden, während das Gatter 22 ein Durchlassen des Sensorsausgangssignals A nur während einer Periode erlaubt, in welcher das Maskierungsimpulssignal M einen Pegel von "L" hat, wie unter (c) in Fig. 6 dargestellt. Die Ausgabe des Gatters 22 ist durch ein Referenzsymbol A′ bezeichnet. Auf der andere Seite erzeugt der Hintergrundpegelgenerator (23) einen Hintergrundpegel BGL, der in dem Gatterausgangssignal A′ enthalten ist, indem er das erste von letzterem durch Unterscheidung trennt, wie unter (d) in Fig. 6 dargestellt, wobei der Hintergrundpegel BGL als Referenz zur Erfassung eines Klopfereignisses oder Phänomens dient.

Wenn das Gatterausgangssignal A′ den Hintergrundpegel BGL überschreitet, entscheidet der Komparator 24, daß ein Klopfen aufgetreten ist und erzeugt einen "H"-Pegel als Vergleichsausgangsergebnis. Der Integrator 25 beginnt das Ausgangssignal des Komparators 24 jedesmal zu integrieren, wenn es durch das Rücksetzsignal R, zugeführt von der Motorsteuereinheit 4, zurückgesetzt ist, wie unter (e) in Fig. 6 gezeigt. Das Ausgangssignal des Integrators 25 wird dann von analoger in digitale Form durch den A/D-Umsetzer 3 umgesetzt, und der so erhaltene digitale Integrationswert V_R wird dann der Motorsteuereinheit (ECU) 4 eingegeben.

Auf diese Weise nimmt die Motorsteuereinheit 4 den A/D-gewandelten Integrationswert V_R bei jedem Auftreten von Zündungen im Zylinder an, um dadurch ein Verzögerungs-Steuerwinkelsignal Θ_R zur Steuerung des Zündzeitablaufs in einer Weise zu erzeugen, um das Klopfen zu unterdrücken. Dazu addiert der einen Teil der Motorsteuereinheit 4 bildende Verzögerungswinkelrechner 45 eine Stromverzögerungs-Winkelabweichung ΔΘ_R zum vorherigen Verzögerungssteuerwinkel Θ_R*, der in dem unmittelbar vorhergehenden Zündsteuerzyklus verwendet wurde, um dadurch ein Stromverzögerungs-Steuerwinkelsignal Θ_R zu erzeugen. Entsprechend kann der Stromverzögerungs-Steuerwinkel Θ_R durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Θ_R = Θ_R* + ΔΘ_R (1)

Im obigen Ausdruck (1) ist die Stromverzögerungs-Winkelabweichung (das heißt Anstieg oder Abnahme) ΔΘ_R durch die folgende Gleichung gegeben:

Θ_R = V_R × L

wobei L einen Gewichtungskoeffizienten darstellt.

In Verbindung mit dem oben beschriebenen Klopfregel- oder Unterdrückungssystem ist es jedoch bekannt, daß der Klopfsensor 1 empfindlich auf Fehler aufgrund von Kurzschlüssen, Unterbrechungen (oder Beschädigungen) oder ähnlichem ist. In solchen Fällen ist kein brauchbares Sensorausgangssignal A erhältlich, was es unmöglich macht, ein Auftreten von Klopfen selektiv zu identifizieren, was äußerstenfalls einen gefährlichen Zustand der Verbrennungskraftmaschine erzeugen kann. Es ist demgemäß notwendig, einen Fehler des Klopfsensors 1 festzustellen, um dadurch eine Vorsichts- oder Sicherheits-Zündzeitablaufs-Verzögerungssteuerung auf die Erfassung eines Fehlers des Klopfsensors 1 hin zu bewirken.

Um mit der oben erwähnten ungewünschten Situation fertig zu werden, ist bisher ein sogenanntes Sicherheits-Zündzeitablaufs-Verzögerungssteuerschema bekannt, bei dem es bei einer Erfassung des Hintergrundpegels BGL in der vorher beschriebenen Weise als anomaler Wert (das heißt ungefähr Null Pegel), festgestellt wird, daß der Klopfsensor 1 einen Fehler hat, wodurch eine Vorsichts- oder Sicherheitszündzeitablaufsteuerung bewirkt wird. Eine andere Methode des Fertigwerdens mit dem Fehler des Klopfsensors ist bekannt, bei der fortschreitend die Signalleitung für das Klopfsensorsignal A mit einem Widerstand (nicht in Fig. 5 gezeigt) an eine Leistungsversorgungsquelle geschaltet wird. Es wird entschieden, daß ein Kurzschlußfehler des Klopfsensors 1 stattgefunden hat, wenn das Potential der Signalleitung Null wird, während entschieden wird, daß ein Unterbrechungs- oder Beschädigungsfehler stattgefunden hat, wenn das Potential auf der Signalleitung das der Leistungsversorgungsquelle annimmt.

Wie nun vom vorhergehenden verständlich ist, hat das bisher bekannte Klopf-Steuerverfahren und -Vorrichtung die Nachteile, daß zusätzliche Hardware zur Erfassung des Fehlers des Klopfsensors 1 erforderlich ist und daß die Zündzeitablaufs-Verzögerungssteuerung auch auf eine fehlerhafte Erfassung des Klopfsensorfehlers hin ausgeführt werden könnte, weil keine Sensorfehler-Erfassungseinrichtung in die Motorsteuereinheit 4 eingebaut ist, mit der erfaßte Sensorsignale über mehrere Bezugsperioden ausgewertet werden können.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Klopfsteuer-Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mit denen es möglich ist, einen Ausfall des Klopfsensors zu erfassen.

Diese Aufgabe wird einerseits durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Sie wird auch gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7 bzw. des Anspruchs 8.

In vorteilhafter Weise wird der Ausfall des Klopfsensors zuverlässig erfaßt. So kann eine Entscheidung über den Fehler des Klopfsensors gefällt werden, wenn ein abnormales Sensorausgangssignal aufeinanderfolgend in einer bestimmten Anzahl von Fällen erfaßt wird.

Mit der Klopf-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung werden die Maschinenbetriebsparameter auf der Basis der Klopf-Steuer vorrichtung zur Unterdrückung des Klopfens einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 berücksichtigt.

Insbesondere werden die Maschinenbetriebsparameter auf der Basis des Klopfidentifikationssignals oder des Sensorfehler-Signals so gesteuert, daß der Zündzeitablauf des klopfenden Zylinders geeignet verzögert wird, um das Klopfen zu unterdrücken.

Bei dem Klopf-Steuerverfahren gemäß der Ansprüche 7 und 8 wird ein Unterschied zwischen den aktuellen und vorherigen Vibrationspegeln verwendet, um eine Entscheidung zu treffen, ob ein Fehler des Klopfsensors auftritt. Es wird genauer gesagt in dem Fall, in dem die Differenz kleiner als der Fehleranzeigewert schrittweise für eine vorbestimmte Anzahl von Zeitpunkten bleibt, eine Entscheidung getroffen, daß der Klopfsensor einen Fehler aufweist, woraufhin eine Zündungsverzögerungssteuerung durchgeführt wird, um vorsichtshalber die Sicherheit des Maschinenbetriebs zu gewährleisten.

Bei dem Klopfsteuerverfahren wird auch eine Vorsichts- Klopfunterdrückungssteuerung durchgeführt, wenn der Vibrationspegel geringer als die vorbestimmte Fehleranzeige ist und eine für eine vorbestimmte Periode existiert.

Der wesentliche Vorteil der Klopf-Steuervorrichtung und der Verfahren ist, daß ein Ausfall des Klopfsensors nur bestimmt wird, nachdem eine Vielzahl von Maschinenzyklen untersucht worden ist, während zugleich eine aktive Steuerung von Motorbetriebsparametern zum Vermeiden des Klopfens der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.

Andere Vorteile und neue Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen weiter verdeutlicht.

In den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockbild eines allgemeinen Aufbaus einer Klopf-Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm zur Darstellung des Betriebes der in Fig. 1 gezeigten Klopf-Steuervorrichtung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines Klopfsteuer-Verfahrens einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines Klopfsteuer-Verfahrens für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm des allgemeinen Aufbaus einer bekannten Klopf-Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine; und

Fig. 6 ein Wellenformdiagramm zur Verdeutlichung des Betriebs der in Fig. 5 gezeigten bekannten Klopf-Steuervorrichtung.

Nun wird die vorliegende Erfindung im Detail in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockbild des allgemeinen Aufbaus einer Klopf-Steuer- oder Unterdrückungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Figur bezeichnen die Referenznummern 1, 3 und 45 einen Klopferfassungssensor, einen Analog-Digital-(A/D)-Umsetzer und einen Verzögerungssteuerprozessor, welche den gleichen oder ähnlichen Funktionen wie die entsprechenden des bekannten Systems dienen, die zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben wurden. Daher wird eine wiederholte Beschreibung dieser Teile nicht notwendig sein.

In Fig. 1 ist zwischen dem Klopfsensor 1 und dem A/D-Umsetzer 3 ein Schnittstellenschaltkreis 20 eingesetzt, welcher durch einen Spitzenwerthaltekreis 26 gebildet sein kann. In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, daß ein Rücksetzsignal R′ zum Rücksetzen des Spitzenwerthaltekreises 26 durch die Motorsteuereinheit (ECU) 40 synchron mit der Umdrehung einer betrachteten Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird. In Fig. 2, die ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der in Fig. 1 gezeigten Klopf-Steuervorrichtung zeigt, enthält das Rücksetzsignal R′ eine Reihe von Impulsen, von denen jeder bei einem Referenzkurbelwinkel von B75° ansteigt (das heißt bei 75° vor dem oberen Totpunkt eines zugeordneten Zylinders) und bei einem anderen Referenzkurbelwinkel von B5° fällt (das heißt bei 5° vor dem oberen Totpunkt). Der Spitzenwerthaltekreis 26 erzeugt einen Spitzenpegel bei der Referenzkurbelposition von B75° für den zugeordneten Zylinder, wobei der Spitzenpegel in die Motorsteuereinheit (ECU) 40 als ein Vibrationspegel V_P über den A/D-Umsetzer (analog zu digital) 3 eingegeben wird.

Die Motorsteuereinheit (ECU) 40 enthält einen ersten Filterschaltkreis 41 zur Glättung oder Mittelung des Vibrationssignals V_P, das für jeden Zylinder durch den piezoelektrischen Klopfsensor 1 erfaßt wird, um dadurch einen ersten Hintergrundpegel (ein erstes Mittelwertsignal) BGL1 zu erzeugen, einen zweiten Filterschaltkreis 42 zur Durchführung einer Mittelungsoperation des ersten Mittelwertsignals BGL1 periodisch bei vorbestimmten Zeitintervallen, um dadurch ein zweites Hintergrundpegelsignal (ein zweites Mittelwertsignal) BGL2 zu erzeugen, einen arithmetischen Schaltkreis 43 zur Erzeugung eines Schwellenwertsignals V_TH auf der Basis des zweiten Mittelwertsignals BGL2, wobei das Schwellenwertsignal V_TH als Referenz dient, um eine Entscheidung über das Auftreten von Klopfen zu treffen, einen Vergleichsschaltkreis 44 zur Erzeugung eines Klopfidentifizierungs-Signals Vk, wenn das Vibrationssignal V_P den Schwellenwert V_TH überschreitet, einen Verzögerungssteuerprozessor 45 zur Erzeugung eines verzögerten Steuerwinkelsignals Θ_R, um den Zündzeitverlauf für den zugeordneten Motorzylinder zu verzögern, auf der Basis des Klopfidentifizierungs-Signals Vk oder eines Fehleranzeige-Signals C, und eine Sensorfehler-Erfassungseinrichtung 46 zur Ausgabe des Sensorfehler-Signals C, wenn der Pegel des Vibrationssignals V_P schrittweise eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen einen Fehlerpegel überschreitet.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigten Wellenformdiagramme der Betrieb der Klopf-Steuervorrichtung aus Fig. 1 beschrieben.

Der Klopfsensor 1 erfaßt Vibrationen eines zugeordneten Zylinders der Maschine, um dadurch ein Klopfsensor-Signal A auszugeben, welches dann wie vorher erwähnt einer Erfassung des Klopfphänomens unterworfen wird. Die Motorsteuereinheit 40 nimmt die Spitzenpegel des durch den Klopfsensor erzeugten Klopfsensor-Signals A an, nachdem sie durch den A/D-Umsetzer 3 bei jeder Zündung A/D-umgesetzt wurden.

Genauer dient der Spitzenwerthaltekreis 26 zum Halten eines Spitzenpegels des Klopfsensor-Signals A des Klopfsensors 1, wobei der Spitzenpegel in die Motorsteuereinheit (ECU) 40 eingegeben wurde, nachdem er in das digitale Vibrationssignal V_P durch den A/D-Umsetzer 3 umgesetzt wurde.

Auf jedes Abtasten des Vibrationssignals V_P bei der Referenzwinkelposition B75° hin gibt die Motorsteuereinheit (ECU) 40 das Rücksetzsignal R′ aus, wie unter (a) in Fig. 2 dargestellt, um den Spitzenwerthaltekreis 26 bei der Referenzposition B75° zurückzusetzen (tatsächlich etwas relativ zur Referenzposition B75° verzögert).

Solange das Rücksetzsignal R′ beim "EIN"-Pegel bleibt, bleibt der Spitzenwertschaltkreis 26 in dem Rücksetzzustand und nimmt seinen Betrieb wieder auf, angefangen von einem Zeitpunkt, der der fallenden Flanke des Rücksetzsignals R′ entspricht (das heißt bei einer Winkelposition B5° im Fall der dargestellten Ausführungsform). Daher wird jedesmal, wenn das Vibrationspegelsignal V_P bei der Referenzposition von B75° erzeugt wird, die Motorsteuereinheit (ECU) 40 wiederholt wie oben beschrieben die Unterbrechungs-Verarbeitungsroutine ausführen.

Wie in den unter (c) in Fig. 2 dargestellten Wellenform erkennbar ist, wird das Vibrationssignal V_P erhältlich bei der Referenzposition B75° jedes Zylinders einer Veränderung bei jedem Abtastzyklus unterworfen, in Abhängigkeit von den Vibrationsanteilen, die in dem Klopfsensor-Signal A des Klopfsensors 1 enthalten sind. Der Änderungsanteil in dem Vibrationssignal V_P enthält nicht nur einen Klopfanteil, sondern auch ein Rauschen. Um demgemäß ein Klopfen mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit positiv zu erfassen, während Veränderungen in dem Vibrationssignal V_P aufgrund einer Verschlechterung des Klopfsensors 1 im Laufe der Zeit berücksichtigt werden, ist es notwendig, den Hintergrundpegel BGL zu bestimmen, welcher in einem gewissen Bereich dem Vibrationssignal V_P folgt. Jedoch in dem Fall, daß die Möglichkeit einer Klopferfassung nicht mehr mit einer hohen Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann, weil der Schwellenwert V_TH auf einen schnellen Anstieg des Vibrationssignals V_P hin schnell ansteigt, ändert sich der Hintergrundpegel BGL, um dem Vibrationssignal V_P zu folgen.

Unter diesen Umständen ist der in die Motorsteuereinheit (ECU) 40 eingebaute erste Filterschaltkreis 41 so aufgebaut, um den das Vibrationssignal V_P auf der Basis einer vorbestimmten Konstanten N₁ zu mitteln, um dadurch ein erstes Mittelwertsignal (erstes Hintergrundsignal) BGL1 gemäß dem folgenden Ausdruck zu erzeugen:

BGL1 = BGL1* (N₁ - 1)/N₁ + V_P/N₁

wobei BGL1* einen ersten im vorhergehenden Zyklus bestimmten Mittelwert darstellt. Wie durch den obigen Ausdruck verständlich ist, entspricht der erste Mittelwert BGL1, der so bestimmt wurde, dem vorhergehenden ersten Mittelwert BGL1*, welcher so erneuert wird, um das aktuelle Vibrationssignal V_P bei jedem Zyklus wiederzugeben.

Auf der anderen Seite ist der zweite Filterschaltkreis 42 so aufgebaut, daß eine Zeitunterbrechungsverarbeitung bei jeder vorbestimmten Zeit durchgeführt wird, um dadurch eine weitere Mittelungsoperation des ersten Mittelwertes BGL1 ausgegeben vom ersten Filterschaltkreis 41 auszuführen, um einen zweiten Mittelwert BGL2 gemäß:

BGL2 = BGL2* (N₂ - 1)/N₂ + BGL1/N₂

zu erhalten, wobei BGL2* einen zweiten Mittelwert darstellt, der in dem vorherigen Zyklus erhalten wurde, und N₂ eine vorher festgelegte Mittelungskonstante wiedergibt.

Wie durch den obigen Ausdruck verständlich ist, entspricht der zweite Mittelwert BGL2 dem vorherigen BGL2*, welcher geschoben oder aufgefrischt wird, um den aktuellen ersten Mittelwert BGL1 wiederzugeben, und in jedem Zyklus neu geschrieben wird. Durch die oben beschriebene Mittelungsoperation kann das zweite Mittelwertsignal BGL2 erhalten werden, welches einen im wesentlichen stabilisierten Pegel annehmen kann, auf welchen die Änderung im Vibrationssignal V_P kaum eine bemerkbare Wirkung hat. Nebenbei können die Konstanten N₁ und N₂ sehr willkürlich ausgewählt werden.

Nachfolgend wird die vorher erwähnte B75° Unterbrechungsverarbeitungsroutine ausgeführt, wobei die arithmetische Einheit 43 das zweite Mittelwertsignal BGL2 verstärkt und dazu eine Verschiebung V_OF addiert, um dadurch letztlich den Schwellenwert V_TH zu bestimmen, auf welchen sich die Entscheidung des Auftretens von Klopfen bezieht. Zu diesem Zweck ist die arithmetische Einheit 43 eingerichtet, um die folgende arithmetische Operation auszuführen:

V_TH = K × BGL2 + V_OF

worin K einen Verstärkungsfaktor anzeigt. Weil der zweite Mittelwert BGL2 wie oben beschrieben hinreichend geglättet ist, kann der Schwellenwert V_TH einen Wert von hoher Zuverlässigkeit annehmen, weil die Auswirkung der Veränderung in dem zyklischen Vibrationssignal V_P auf das Schwellwertsignal V_TH ausreichend unterdrückt werden kann.

Schließlich vergleicht der die Klopferfassungseinrichtung bildende Vergleichsschaltkreis 44 das Vibrationssignal V_P mit dem Schwellwertsignal V_TH, um eine Differenz Vk zwischen den Signalen V_P und V_TH zu bilden, welche durch die folgende Gleichung gegeben ist:

Vk = V_P - V_TH

Danach wird die Polarität der Differenz Vk bewertet (das heißt es wird eine Entscheidung gemacht, ob die Differenz Vk positiv ist oder nicht). Wenn das Vibrationssignal V_P das Schwellwertsignal V_TH überschreitet, das heißt wenn Vk<0 (positiv) ist, dann wird das Differenzsignal als das Klopfidentifikations-Signal Vk ausgegeben, das ein Auftreten eines Klopfens anzeigt.

Als Reaktion auf das so erhaltene Klopfidentifikations-Signal Vk bestimmt der Verzögerungssteuerprozessor 45 arithmetisch ein Verzögerungswinkelsignal ΔΘ_R, das für die Unterdrückung des Klopfens gemäß der folgenden Gleichung erforderlich ist:

ΔΘ_R = (Vk/V_TH) × L′

worin L′ eine Gewichtungskonstante wiedergibt.

Wie durch die obige Gleichung verständlich ist, da das Verzögerungswinkelsignal ΔΘ_R arithmetisch in Ausdrücken des Verhältnisses zwischen dem Klopfidentifizierungs-Signal Vk und dem Schwellwertsignal V_TH bestimmt wird, ist das Verzögerungswinkelsignal ΔΘ_R jederzeit mit einem richtigen oder geeigneten Wert erhältlich, trotz Änderungen in dem Vibrationspegel V_P aufgrund einer zeitabhängigen Verschlechterung des Klopfsensors 1.

Des weiteren bestimmt der Verzögerungssteuerprozessor 45 arithmetisch das Verzögerungssteuerwinkel-Signal Θ_R zur Verzögerung des Zündzeitablaufes in einer Weise, um das Klopfen auf der Basis des Verzögerungswinkelsignals ΔΘ_R gemäß der vorher erwähnten Gleichung (1) zu unterdrücken:

Θ_R = Θ_R* + ΔΘ_R

wobei Θ_R* das im vorherigen Zyklus verwendete Verzögerungssteuerwinkel-Signal darstellt.

Wenn auf der anderen Seite als ein Ergebnis des vorher erwähnten Vergleichs entschieden wird, daß Vk < 0 ist, wird kein Klopfidentifikations-Signal Vk ausgegeben. Folglich nimmt das Verzögerungswinkelsignal ΔΘ_R einen Wert von Null an, was dazu führt, daß das Verzögerungssteuerwinkelsignal Θ_R auf dem vorherigen Wert festgehalten wird.

Auf diese Weise wird der Zündzeitablauf des Zylinders, der der Klopfsteuerung unterworfen ist, durch das Verzögerungssteuerwinkelsignal Θ_R in einer Weise verändert oder korrigiert, um den Zündzeitablauf zu verzögern, wodurch das Auftreten von Klopfen ausreichend unterdrückt werden kann.

In Verbindung mit der oben beschriebenen Klopf-Steuervorrichtung tritt ein Problem auf, daß die Klopferfassung unmöglich wird, wenn ein Fehler wie Kurzschluß, Unterbrechung oder Bruch oder ähnliches in dem Klopfsensor 1 auftritt. Um dieses Problem zu überwinden, ist der Fehlerdetektor 46 vorgesehen, welcher ein Sensorfehler-Signal C ausgibt, wenn das Vibrationssignal V_P einen Fehlerpegel über eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen zeigt. Das Sensorfehler-Signal C wird ebenfalls dem Verzögerungssteuerprozessor 45 zugeführt, welcher daraufhin eine Sicherheitsverzögerungssteuerung des Zündzeitablaufs in einer ähnlichen Weise durchführt, wie in dem Fall der vorher beschriebenen Erfassung von Klopfen.

In diesem Zusammenhang soll nochmals erwähnt werden, daß die Sensorfehler-Erfassungseinrichtung 46 so aufgebaut ist, daß das Sensorfehler-Signal C nur ausgegeben wird, wenn der Fehlerpegel des Vibrationssignals V_P fortlaufend über eine vorbestimmte Anzahl von Maschinenzyklen erfaßt wird. Daher kann jede nutzlose Verzögerungssteuerung ausgeschlossen werden, welche andernfalls auf der Basis einer fehlerhaften Erfassung eines Fehlersignals durchgeführt werden könnte.

Im Fall der beispielhaften Ausführungsform der oben beschriebenen Klopf-Steuervorrichtung ist der Interface-Schaltkreis 20 zur Erzeugung des Vibrationssignals V_P durch den Spitzenwerthaltekreis 26 gebildet. Jedoch kann der Interface-Schaltkreis 20 gleichfalls durch einen Integrator mit im wesentlichen dem gleichen Ergebnis aufgebaut sein.

Des weiteren sollte verständlich sein, obwohl die Differenz Vk zwischen dem Vibrationssignal V_P und dem Schwellwertsignal V_TH von dem Vergleichsschaltkreis 44 als ein Klopfidentifikations-Signal Vk ausgegeben wird, daß der Vergleichsschaltkreis 44 so aufgebaut sein kann, daß er einfach ein Ausgangssignal mit "H"-Pegel ausgibt, wenn das Vibrationssignal V_P das Schwellwertsignal V_TH überschreitet.

Als nächstes wird bezugnehmend auf die Fig. 3 eine Beschreibung einer Klopf-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemacht. Nebenbei bemerkt wird eine Fehlererfassungsroutine (mit den Schritten S1 bis S8) wie in Fig. 3 gezeigt durch die Sensorfehler-Erfassungseinrichtung 46 ausgeführt.

Als erstes wird in einem Schritt S1 eine Entscheidung getroffen, ob oder ob nicht der aktuelle Betriebszustand Q der Maschine ein ruhiger Zustand (das heißt kein Übergangszustand) ist, bei dem die Verarbeitung zur Erfassung eines Sensor-Fehlers des Klopfsensors 1 ausgeführt werden kann. Wenn die Antwort dieser Entscheidung im Schritt S1 bestätigt ist (JA), wird eine Differenz oder Abweichung ΔV_P entsprechend zu einer Veränderung im Vibrationssignal V_P bestimmt, gemäß der folgenden Gleichung:

ΔV_P = |V_P(n) - V_P(n-1)|

wobei V_P(n) das aktuelle Vibrationssignal und V_P(n-1) das Vibrationssignal in dem vorhergehenden Maschinenzyklus wiedergibt. Nachfolgend wird die Abweichung ΔV_P mit einem vorbestimmten Sensorfehlerwert V_F verglichen, um dadurch eine Entscheidung zu treffen, ob die Abweichung ΔV_P kleiner als der vorherbestimmte Sensorfehlerwert V_F ist (Schritt S2). Zufällig kann der Sensorfehlerwert V_F in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand verändert werden. Als Beispiel kann bei dem Hochgeschwindigkeitsbetriebszustand der vorbestimmte Sensorfehlerwert V_F auf einen relativ hohen Wert gesetzt werden.

Wenn die Abweichung ΔV_P kleiner oder geringer als der vorbestimmte Sensorfehlerwert V_F ist, wird ein Fehlerzähler C_F in einem Schritt S3 hochgezählt. In einem Schritt S4 wird geprüft, ob der Zählwert des Fehlerzählers C_F eine vorbestimmte Anzahl N erreicht hat.

In dem Fall, daß der Zählwert des Fehlerzählers C_F die vorbestimmte Zahl N erreicht hat, wird dann entschieden, daß der Klopfsensor 1 des überwachten Zylinders einen Fehler wie Kurzschluß, Unterbrechung oder Bruch oder ähnliches wie vorher erwähnt hat, woraufhin eine Fehlerflagge entsprechend zu dem Sensorfehler-Signal C auf "1" im Schritt S5 gesetzt wird.

Wenn auf der anderen Seite im Schritt S1 entschieden wird, daß der aktuelle Zustand nicht in dem Bereich liegt, der der Sensorfehlererfassung zugeteilt ist (das heißt wenn die Antwort im Schritt S1 negativ "NEIN" ist), wird der Fehlerzähler C_F auf "0" im Schritt S6 zurückgesetzt. Wenn des weiteren im Schritt S2 entschieden wird, daß die Abweichung ΔV_P den Sensorfehlerwert V_F überschreitet, wodurch ein normaler Klopfsensor 1 angezeigt wird, wird der Fehlerzähler C_F auf "0" im Schritt S7 zurückgesetzt, um dadurch die Fehlerflagge im Schritt S8 auf "0" zurückzusetzen.

Nun trifft im Schritt 9 der Verzögerungssteuerprozessor 45 eine Entscheidung, ob die Fehlerflagge auf "1" gesetzt ist. Falls sie gesetzt ist, wird der Zündungszeitablauf für den mit dem Klopfsensor 1 verbundenen Zylinder, für den die Fehlerflagge auf "1" gesetzt ist, so gesteuert, daß eine Verzögerung vorsichtshalber zur Sicherung des Sicherheitsmotorbetriebes im Schritt S10 ausgeführt wird. Zu diesem Zweck wird das Verzögerungssteuerwinkel-Signal Θ_R auf ein Sicherheitsverzögerungssteuerwinkel-Signal Θ_F gesetzt.

Wenn auf der anderen Seite im Schritt S9 entschieden wird, daß die Fehlerflagge nicht gesetzt ist, wird eine Rückkehr zum Anfangszustand durchgeführt.

Die Abfolge der Verarbeitungsschritte S1 bis S10 wie oben beschrieben wird jedesmal wiederholt ausgeführt, wenn sich das Vibrationssignal V_P bewegt.

Wie durch die vorhergehende Beschreibung gewürdigt wird, ist gemäß einem Aspekt der Erfindung beabsichtigt, daß der Unterschied oder die Abweichung zwischen den aktuellen oder vorhergehenden Vibrationssignalen zum Treffen einer Entscheidung über einen Fehler des Klopfsensors benutzt wird. Genauer wird, wenn die Abweichung ΔV_P für eine vorbestimmte Periode kleiner oder geringer als der vorbestimmte Sensorfehlerwert V_F ist, entschieden, daß der Klopfsensor 1 einen Fehler aufweist (Schritt S5), woraufhin die Steuerung der Zündzeitablaufverzögerung (Klopfunterdrückung) in einem Schritt S10 ausgeführt wird, um vorsichtshalber die Sicherheit des Motorbetriebes zu gewährleisten. Indem wie oben beschrieben die Abweichung ΔV_P beim Treffen der Entscheidung über den Sensorfehler verwendet wird, können die in dem Vibrationssignal V_P enthaltenen Rauschkomponenten beseitigt werden, wodurch die Zuverlässigkeit in dem Klopf-Steuer- oder Unterdrückungsvorrichtung merklich verbessert ist.

Als nächstes wird bezugnehmend auf die Fig. 4 eine Beschreibung einer anderen Ausführungsform des Klopf-Steuer- oder Unterdrückungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. In Fig. 4 sind die Schritte S1 und S3 bis S10 die gleichen, wie die zuvor bezugnehmend auf Fig. 3 beschriebenen. In Fig. 4 wird das Vibrationssignal V_P mit dem vorbestimmten Sensorfehlerwert V_F, in dem der Fehlererfassung zugedachten Zustand (Schritt S12) verglichen. Falls entschieden wird, daß das Vibrationssignal V_P kleiner oder niedriger als der Sensorfehlerwert V_F′ ist, wird der Fehlerzähler C_F hochgezählt (Schritt S3). Nebenbei kann der Sensorfehlerwert V_F variabel in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand gesetzt werden.

Wenn ein Zählwert des Fehlerzählers C_F eine vorbestimmte Zahl N erreicht hat, wird die Fehlerflagge im Schritt S5 auf "1" gesetzt, während auf eine Entscheidung hin, daß das Vibrationssignal V_P höher als der Sensorfehlerwert V_F′ ist, der Fehlerzähler C_F zurückgesetzt wird (Schritt S7), um dadurch die Fehlerflagge (Schritt S8) zurückzusetzen. Auf der Grundlage der Fehlerflagge C_F wird der Zündzeitablauf für den Zylinder, zu dem der fehlerhafte Sensor gehört, durch das Steuerverfahren der Sicherheits-Zündverzögerung gesteuert (Schritt S10).

Der Sensorfehlerwert V_F′ kann nebenbei entweder durch Schauen auf eine entsprechende Karte unter Verwendung entsprechender Parameter verschiedener Motorbetriebszustände ausgewählt werden oder auf einen Wert gesetzt werden, der aus einer Addition des zuvor erwähnten zweiten Mittelwertes BGL2 mit einem Korrekturwert resultiert. Weil im letzteren Falle der Vibrationspegel V_P näherungsweise mit dem zweiten Mittelwert BGL2 auf ein Auftreten eines Fehlers eines Klopfsensors hin zusammenfällt, kann der oben erwähnte Korrekturwert so ausgewählt werden, daß er einem für die Fehlererfassung erlaubten Spielraum entspricht, wodurch der Fehler des Klopfsensors 1 ohne Fehler erfaßt werden kann.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Zündzeitablauf zu einer Verzögerung zur Unterdrückung des Klopfphänomens gesteuert wird. Es soll jedoch bemerkt werden, daß die Steuerung der Klopfunterdrückung erreicht werden kann, indem andere geeignete Steuerparameter verwendet werden.

Während die Erfindung in Merkmalen der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, so soll verständlich sein, daß verschiedene Modifikationen ausgeführt werden können, ohne daß der in den beigefügten Ansprüchen definierte Sinn und Bereich der Erfindung verlassen wird. Es ist beabsichtigt, daß alle solche Modifikationen in den Bereich der Ansprüche fallen sollen.

Claims

1. Klopf-Steuervorrichtung zur Unterdrückung des Klopfens einer Brennkraftmaschine, umfassend:

a) einen Klopfsensor (1) zur Erfassung von Vibrationen der Brennkraftmaschine und zur Abgabe eines Klopfsensorsignals (A);
b) eine Klopfsensor-Einrichtung (20, 3) zur Verarbeitung des Klopfsensorsignals (A) und zur Abgabe eines Vibrationssignals (Vp);
c) eine Schwellwert-Erzeugungseinrichtung (41-43) zur Erzeugung eines Schwellwertsignals (V_th) auf der Grundlage des Vibrationssignals (Vp);
d) eine Vergleichs-Einrichtung (44) zum Vergleichen des Vibrationssignals (V_p) mit dem Schwellwertsignal (V_th) und zur Erzeugung eines Klopfidentifikations-Signals (V_k), wenn das Vibrationssignal (V_p) das Schwellwertsignal (V_th) überschreitet;
e) eine Sensorfehler-Erfassungseinrichtung (46) zur Erfassung eines Ausfalls des Klopfsensors (1) auf der Grundlage des Vibrationssignals (V_p) und zur Abgabe eines Sensorfehler-Signals (C); und
f) eine Klopfsteuer-Einrichtung (45) zur Steuerung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine zur Unterdrückung des Klopfens der Brennkraftmaschine, auf der Grundlage des Klopfidentifikations-Signals (V_k) und des Sensorfehler-Signals (C);

dadurch gekennzeichnet, daß

g) die Klopfsensor-Einrichtung (20, 3) einen Spitzenwerthaltekreis (26) umfaßt, durch den das Vibrationssignal (V_p) periodisch während jeder von der Klopfsteuer-Einrichtung (45) vorgebenen Bezugsperiode (B5-B75) auf den Spitzenwert des Klopfsensorsignals (A) gesetzt und gehalten wird;
h) die Sensorfehler-Erfassungseinrichtung (46) das Fehlersignal (C) abgibt, wenn sich der Pegel des Vibrationssignals (Vp) über eine vorgegebe Anzahl (N) von aufeinanderfolgenden Bezugsperioden (B5-B75) nicht ändert.

2. Klopf-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsparameter ein Zündzeitablauf für einen Zylinder der Brennkraftmaschine ist, dessen Vibration durch den Klopfsensor (1) erfaßt wird und der Zündzeitablauf durch die Klopfsteuer-Einrichtung (45) zur Unterdrückung des Klopfens der Brennkraftmaschine verzögert wird.

3. Klopf-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwerthaltekreis (26) periodisch synchron zu den Verbrennungszyklen der Brennkraftmaschine aktiviert wird, wobei das Vibrationssignal (V_p) eine Vibration eines Zylinders wiedergibt, welche sich bei jedem Auftreten einer Verbrennung darin entwickelt, und wobei die Sensorfehler-Erfassungseinrichtung (46) eine Einrichtung umfaßt, die bestimmt, daß das Vibrationssignal (V_p) für eine vorbestimmte Zeitperiode einen vorbestimmten Sensorpegel annimmt, indem der vorbestimmte Sensorfehlerpegel mit einem Unterschied zwischen der Größe eines aktuellen Vibrationssignals, das in einem aktuellen Maschinenzyklus ausgegeben wird und dem eines vorhergehenden Vibrationssignals, das in einem vorhergehenden Maschinenzyklus ausgegeben wird, verglichen wird, um dadurch das Sensorfehler-Signal auszugeben, wenn der Unterschied aufeinanderfolgend über eine einer vorbestimmten Anzahl von Maschinenzyklen entsprechenden Periode kleiner bleibt als der vorher bestimmte Sensorfehlerpegel.

4. Klopf-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorherbestimmte Sensorpegel variabel in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors eingestellt ist.

5. Klopf-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwert-Erzeugungseinrichtung (41-43) eine Vielzahl von sukzessiven Ausgaben des Spitzenwert-Haltekreises (26) mittelt, um das Schwellwertsignal (V_th) zu erzeugen, und daß die Klopfsteuer-Einrichtung (45) den Zündzeitablauf um einen Betrag verzögert, der einen Quotienten einer Division einer Differenz zwischen dem Schwellwertsignal (V_th) und dem Vibrationssignal (V_p) durch das Schwellwertsignal (V_th) entspricht.

6. Klopf-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwerterzeugungseinrichtung (41-43) umfaßt:

a) einen ersten Filterschaltkreis (41) zur Mittelung des Vibrationssignals (V_p) zur Erzeugung eines ersten Mittelwertsignals (BGL1) in einer vorgegebenen Bezugsperiode (B5-B75) gemäß der folgenden Beziehung: BGL1 = BGL1* (N₁ - 1)/N₁ + V_p/N₁wobei BGL1* ein erstes, in einer vorangegangenen Bezugsperiode bestimmtes Mittelwertsignal darstellt;
b) einen zweiten Filterschaltkreis (42), der mit dem ersten Filterschaltkreis (41) verbunden ist, zur Bestimmung eines zweiten Mittelwertes (BGL2) in der vorgegebenen Bezugsperiode auf Grundlage des ersten Mittelwertes (BGL1) in der vorgegebenen Bezugsperiode und auf Grundlage eines zweiten Mittelwertes (BGL2*), der in der vorangegangenen Bezugsperiode erhalten wurde, gemäß der vorliegenden Beziehung: BGL2 = BGL2* (N₂ - 1)/N₂ + BGL1/N₂wobei N₂ eine vorher festgelegte Mittelungskonstante ist; und
c) eine Schwellwert-Arithmetikeinheit (43) zur Erzeugung des Schwellwertsignals auf Grundlage des zweiten Mittelwertsignals (BGL2) in der vorgegebenen Bezugsperiode gemäß der folgenden Beziehung: V_TH = K × BGL2 _* V_Θ _Fwobei K einen Verstärkungsfaktor anzeigt und V_Θ _F eine Verschiebung darstellt.

7. Klopfsteuer-Verfahren zur Unterdrückung von Klopfen einer Brennkraftmaschine, umfassend die folgenden Schritte:

a) Erfassen von Vibrationen der Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines von einem Klopf-Sensor (1) abgegebenen Klopfsensor-Singals (A) und Erzeugen eines entsprechenden Vibrationssignals (V_p);
b) Erzeugen eines Schwellwertsignals (V_th) auf Grundlage des Vibrationssignals (V_p);
c) Vergleichen des Vibrationssignals (V_p) mit dem Schwellwertsignal (V_th) und Erzeugen eines Klopfidentifikations-Signals (V_k), wenn das Vibrationssignal (V_p) das Schwellwertsignal (V_th) überschreitet;
d) Bestimmen eines Ausfalls des Klopfsensors (1) auf der Grundlage des Vibrationssignals (V_p) und Erzeugen eines entsprechenden Sensorfehlersignals (C); und
e) Steuerung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine zur Unterdrückung von Klopfen der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Klopfidentifikationssignals (V_k) und des Sensorfehler-Signals (C);

dadurch gekennzeichnet, daß

f) das Vibrationssignal (Vp) synchron zu Betriebszyklen der Brennkraftmaschine in von der Klopfsteuer- Einrichtung (45) vorgebenen Bezugsperioden (B5-B75) periodisch so erzeugt wird, daß das Vibrationssignal (V_p) auf den Spitzenwert des Klopfsensorsignals (A) in jeder Bezugsperiode (B5-B75) gesetzt und gehalten wird;
g) eine Differenz (ΔV_p) zwischen einem in einem aktuellen Betriebszyklus (n) erzeugten aktuellen Vibrationssignal (V_p(n)) und einem in einem vorhergehenden Betriebszyklus (n-1) erzeugten vorhergehenden Vibrationssignal (Vp(n-1)) bestimmt wird;
h) die Differenz (ΔV_p) mit einem vorbestimmten Sensorfehlerwert (V_f) verglichen wird und ein Fehlerzähler jedesmal hochgezählt wird, wenn die Differenz (ΔV_p) kleiner als der vorbestimmte Sensorfehlerwert (V_f) ist;
i) der Fehlerzähler zurückgesetzt wird, wenn die Differenz größer als der vorherbestimmte Sensorfehlerwert (V_f) ist;
j) überprüft wird, ob ein gezählter Wert (C_F) des Fehlerzählers einen vorbestimmten Wert (N) erreicht hat, der eine vorbestimmte Anzahl von Betriebszyklen darstellt; und
k) eine Fehlerkennung (C) gesetzt wird, die den Ausfall des Klopfsensors (1) anzeigt, wenn der gezählte Wert (C_f) des Fehlerzählers den vorbestimmten Wert (N) erreicht hat.

8. Klopfsteuer-Verfahren zur Unterdrückung von Klopfen einer Brennkraftmaschine, umfassend die folgenden Schritte:

a) Erfassen von Vibrationen der Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines von einem Klopf-Sensor (1) abgegebenen Klopfsensor-Signals (A) und Erzeugen eines entsprechenden Vibrationssignals (V_p);
b) Erzeugen eines Schwellwertsignals (V_th) auf Grundlage des Vibrationssignals (V_p);
c) Vergleichen des Vibrationssignals (V_p) mit dem Schwellwertsignal (V_th) und Erzeugen eines Klopfidentifikations-Signals (V_k), wenn das Vibrationssignal (V_p) das Schwellwertsignal (V_th) überschreitet;
d) Bestimmen eines Ausfalls des Klopfsensors (1) auf der Grundlage des Vibrationssignals (V_p) und Erzeugen eines entsprechenden Sensorfehlersignals (C); und
e) Steuerung von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine zur Unterdrückung von Klopfen der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Klopfidentifikationssignals (V_k) und des Sensorfehler-Signals (C);

dadurch gekennzeichnet, daß

f) das Vibrationssignal (Vp) synchron zu Betriebszyklen der Brennkraftmaschine in von der Klopfsteuer- Einrichtung (45) vorgebenen Bezugsperioden (B5-B75) periodisch so erzeugt wird, daß das Vibrationssignal (V_p) auf den Spitzenwert des Klopfsensorsignals (A) in der Bezugsperiode (B5-B75) gesetzt und gehalten wird;
g) das Vibrationssignal (V_p) mit einem vorbestimmten Sensorfehlersignal (V_f′), der einen Fehler des Klopfsensors (1) anzeigt, verglichen wird;
h) ein Fehlerzähler inkrementiert wird, wenn das Vibrationssignal (Vp) kleiner als das Sensorfehlersignal (V_f′) ist;
i) der Fehlerzähler zurückgesetzt wird, wenn das Vibrationssignal größer als das Sensorfehlersignal (V_f′) ist;
i) überprüft wird ob ein gezählter Wert des Fehlerzähler einen vorbestimmten Wert (N) erreicht hat, der eine vorbestimmte Anzahl von Betriebszyklen darstellt; und
k) eine Fehlerkennung gesetzt wird, die den Ausfall des Klopfsensors (1) anzeigt, wenn der gezählte Wert (C_f) des Fehlerzählers den vorbestimmten Wert (N) erreicht hat.