DE4128577A1 - Geraet und verfahren zur unterdrueckung des klopfens bei einem verbrennungsmotor - Google Patents
Geraet und verfahren zur unterdrueckung des klopfens bei einem verbrennungsmotorInfo
- Publication number
- DE4128577A1 DE4128577A1 DE4128577A DE4128577A DE4128577A1 DE 4128577 A1 DE4128577 A1 DE 4128577A1 DE 4128577 A DE4128577 A DE 4128577A DE 4128577 A DE4128577 A DE 4128577A DE 4128577 A1 DE4128577 A1 DE 4128577A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gain
- signal
- threshold
- engine
- knock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
- G01L23/225—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/15—Digital data processing
- F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät sowie ein
Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem
Kraftfahrzeugmotor.
Wenn bei einem Verbrennungsmotor der Zündzeitpunkt zu weit
vorverlegt ist, können anormale Vibrationen auftreten, die
als Klopfen bezeichnet werden. Da das Klopfen die Zylinder
des Motors beschädigen kann, sind viele Motoren mit
Klopfunterdrückungsgeräten ausgerüstet, die das Auftreten
des Klopfens erfassen und dann einen
Motorbetriebsparameter (wie etwa die Zündzeitgabe) so
steuern, daß das Klopfen unterdrückt wird.
Ein typisches Klopfunterdrückungsgerät ist mit einem
Klopfsensor ausgestattet, der am Motor montiert ist. Der
Klopfsensor erfaßt die Vibrationen des Motors
einschließlich der durch das Klopfen hervorgerufenen
Vibrationen und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal.
Das Ausgangssignal wird verstärkt und so bearbeitet, daß
ein Vibrationspegelsignal erzeugt wird, welches für die
Stärke der Motorvibrationen während einer vorgeschriebenen
Zeitperiode kennzeichnend ist, in der das Klopfen mit
größter Wahrscheinlichkeit auftritt. Das
Vibrationspegelsignal wird mit einem Schwellenwertsignal
verglichen, das so gewählt ist, daß es größer als der
Hintergrundstörpegel des Vibrationssignals ist. Wenn das
Vibrationspegelsignal das Schwellenwertsignal übersteigt,
entscheidet das Klopfunterdrückungsgerät, daß Klopfen
stattfindet und verzögert die Zündzeitgabe solange, bis
kein Klopfen mehr auftritt.
Das Vibrationspegelsignal und das Schwellwertsignal
steigen im allgemeinen in ihrer Stärke in dem Maße an, wie
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit zunimmt. Wenn daher die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit über einen großen Bereich
variiert, werden die Dynamikbereiche des
Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals sehr
groß. Die großen Dynamikbereiche dieser Signale erschweren
die exakte Erfassung des Klopfens über den gesamten
Betriebsbereich des Motors.
Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Gerät sowie ein Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens
zu schaffen, die das Klopfen über den gesamten
Geschwindigkeitsbereich des Verbrennungsmotors genau
erfassen.
Das Klopfunterdrückungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt einen Verstärker, der das Ausgangssignal
des Klopfsensors zur Erfassung der Motorvibrationen
verstärkt. Auf der Basis des Verstärkerausgangssignals
werden ein Vibrationspegelsignal und ein
Schwellenwertsignal erzeugt. Die Pegel des
Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals werden
durch Veränderung des Gewinns des Verstärkers in
Übereinstimmung mit einer den Störpegel des Motors
kennzeichnenden Betriebsbedingung auf einen passenden
Bereich beschränkt. Der Verstärkergewinn wird in dem Maße
verringert, wie der Störpegel ansteigt, und umgekehrt.
Aufgrund der Veränderung der Verstärkung werden die
Dynamikbereiche des Vibrationspegelsignals und des
Schwellenwertpegelsignals auf Pegel begrenzt, die für eine
exakte Erfassung des Klopfens geeignet sind.
Die Verstärkung kann auf der Basis verschiedener
Betriebsbedinungen verändert werden. Bei einer möglichen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Betriebsbedingung durch das Schwellenwertsignal gegeben.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die
Betriebsbedingung durch die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
gegeben. Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung
ist die Betriebsbedingung sowohl durch das
Schwellenwertsignal, als auch durch die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit gegeben.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen wird die Verstärkung
bzw. der Gewinn stufenweise innerhalb mindestens zweier
unterschiedlicher Verstärkungspegel geschaltet.
Nachfolgend wird der wesentliche Inhalt der Figuren kurz
beschrieben.
Fig. 1 stellt das Blockschaltbild einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 2 stellt das Wellenformdiagramm verschiedener
Signale dar, die während des Betriebes der
Ausführungsform der Fig. 1 erzeugt werden;
Fig. 3 stellt ein Kurvendiagramm zur Veranschaulichung
des Schwellenwertsignals in Abhängigkeit von der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit während des
Betriebes der Ausführungsform der Fig. 1 dar;
Fig. 4 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der
Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 1 dar;
Fig. 5 stellt das Blockschaltbild einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 6 stellt ein Kurvendiagramm zur Veranschaulichung
des Schwellenwertsignals in Abhängigkeit von der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit während des
Betriebes der Ausführungsform der Fig. 5 dar;
Fig. 7 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der
Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 5 dar;
Fig. 8 stellt ein Blockschaltbild einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 9 stellt ein Wellenformdiagramm der verschiedenen
Signale dar, die während des Betriebes der
Ausführungsform der Fig. 8 erzeugt werden;
Fig. 10 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der
Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 8 dar;
Fig. 11 stellt das Blockschaltbild einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 12 stellt ein Kurvendiagramm zur Veranschaulichung
des Verstärkerausgangssignals in Abhängigkeit von
der Motorumdrehungsgeschwindigkeit während des
Betriebes der Ausführungsform der Fig. 11 dar; und
Fig. 13 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der
Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 11 dar.
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele
des Klopfunterdrückungsgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der ersten
Ausführungsform dar. Gemäß Fig. 1 ist ein bekannter
Klopfsensor 10 mit einem passenden Filtervermögen auf
einem nicht dargestellten Mehrzylinder-Verbrennungsmotor
an einer Stelle angebracht, die auf das Motorklopfen
ausreichend sensibel anspricht. Es kann für jeden Zylinder
des Motors ein getrennter Klopfsensor 10 vorgesehen
werden; es können sich aber auch eine Vielzahl von
Zylindern in einen einzelnen Klopfsensor teilen. Wenn
beispielsweise der Motor in Zylinderreihen unterteilt ist,
kann für jede Reihe ein getrennter Klopfsensor montiert
werden. Der Klopfsensor 10 erzeugt ein Ausgangssignal A,
das typischerweise die in Fig. 2 dargestellte Wellenform
besitzt. Das Ausgangssignal A umfaßt sowohl die durch das
Motorklopfen verursachten Komponenten, als auch
Komponenten, die durch andere mechanische Vibrationen des
Motors hervorgerufen werden. Normalerweise verbrennt in
einem Verbrennungsmotor der Kraftstoff im Bereich von
10-60° hinter dem oberen Totpunkt (ATDC), so daß im Falle,
daß Klopfen auftritt, dieses Klopfen in der genannten
Periode auftritt und das Ausgangssignal A des Klopfsensors
während dieser Periode seinen größten Wert besitzt.
Das Ausgangssignal A wird in eine Schnittstelle 20
eingegeben, das einen Verstärker 21 mit variabler
Verstärkung und einen Spitzenhaltekreis 22 aufweist. Der
Verstärker 21 verstärkt das Ausgangssignal A, und der
Spitzenhaltekreis 22 hält den während der vorgeschriebenen
Periode der Motorumdrehung auftretenden Spitzenwert des
verstärkten Signals fest. Die Verstärkung G des
Verstärkers 21 wird zwischen einem ersten Verstärkungswert
G1 und einem zweiten Verstärkungswert G2 (G1 < G2) durch
ein Verstärkungsumschaltsignal umgeschaltet, das von einer
elektronischen Steuereinheit (ECU) 40 in den Verstärker 21
eingegeben wird. Der Spitzenhaltekreis 22 wird durch ein
von der ECU 40 geliefertes Rückstellsignal R periodisch
rückgesetzt, so daß der Spitzenhaltekreis 22 nur während
derjenigen Perioden arbeitet, während denen das
Motorklopfen auftreten kann. Fig. 2 veranschaulicht ein
Beispiel der Wellenform des Rückstellsignals R. Bei der
vorliegenden Ausführungsform beginnt der Spitzenhaltekreis
22 mit dem Halten des Spitzenwertes des
Verstärkerausgangssignals, wenn das Rückstellsignal R vom
hohen auf niedrigen Pegel wechselt, während der
Spitzenhaltekreis 22 rückgesetzt wird, wenn das
Rückstellsignal R vom niedrigen auf hohen Pegel wechselt.
Der Spitzenhaltekreis 22 arbeitet solange nicht, wie das
Rückstellsignal R hochpegelig ist. Das Rückstellsignal R
ändert seine Pegel bei Kurbelwellenwinkeln, die
vorgeschriebenen Kolbenstellungen entsprechen, nämlich
jeweils solchen, bei denen sich einer der Kolben in einer
Stellung von 75° oder 5° vor dem oberen Totpunkt (BTDC)
befindet.
Anstatt eines Spitzenhaltekreises kann auch ein Integrator
in der Schnittstelle 20 verwendet werden, um ein den Pegel
der Motorvibrationen anzeigendes Signal zu erzeugen.
Das Ausgangssignal des Spitzenhaltekreises 22 wird durch
einen A/D-Umsetzer 30 in ein digitales Signal umgewandelt.
Dieses Signal, das im folgenden als Vibrationspegelsignal
Vp bezeichnet wird, zeigt den in einem Zylinder während
der vorgeschriebenen Periode auftretenden Klopfpegel an.
Das Vibrationspegelsignal Vp wird von der ECU 40 in
vorgeschriebenen Intervallen abgetastet, nämlich jedesmal
dann, wenn einer der Kolben des Motors sich in der
Stellung 75° BTDC befindet. Fig. 2 veranschaulicht ein
Ausführungsbeispiel des Vibrationspegelsignals Vp. In
jeder Abtastperiode schwankt es entsprechend den
Änderungen des Pegels des Ausgangssignals A des
Klopfsensors 10.
Die ECU 40 weist u. a. folgende Komponenten auf: ein erstes
Digitalfilter 41, welches das Vibrationspegelsignal Vp
glättet und einen ersten Durchschnittswert BGL1 erzeugt;
ein zweites Digitalfilter 42, welches den ersten
Durchschnittswert BGL1 glättet und einen zweiten
Durchschnittswert BGL2 erzeugt; und einen
Schwellenwertrechner 43, der ein Schwellenwertsignal VTH
zur Bestimmung des Klopfens auf der Basis des zweiten
Durchschnittswertes BGL2 berechnet. Das
Schwellenwertsignal VTH und das Vibrationspegelsignal
Vp werden in einen Komparator 44 eingegeben, der ein
Klopfbestimmungssignal Vk erzeugt, wenn das
Vibrationspegelsignal Vp das Schwellenwertsignal VTH
übersteigt. Das Klopfbestimmungssignal Vk wird in einen
Verzögerungswinkelrechner 45 eingegeben, der einen
Verzögerungswinkel RR zur Verzögerung der Zündzeitgabe
des Zylinders entsprechend dem aktuellen
Vibrationspegelsignal Vp berechnet. Der
Verzögerungswinkel RR wird einer nicht dargestellten
Steuereinheit zur Steuerung der Zündzeitgabe des Motors
zugeführt. Das Schwellenwertsignal VTH wird weiter in
einen Verstärkungsumschaltkontroller 46 eingegeben, der
auf der Basis des Schwellenwertsignals VTH das
Verstärkungsumschaltsignal C erzeugt.
Die vom ersten Digitalfilter 41, vom zweiten Digitalfilter
42 und vom Schwellenwertrechner 43 benutzten genauen
Algorithmen sind nicht zwingend. Vorzugsweise werden die
Algorithmen so gewählt, daß das Schwellenwertsignal VTH
einen etwas höheren stabilen Wert als das
Vibrationspegelsignal Vp im klopffreien Betrieb besitzt,
so daß das Vibrationspegelsignal Vp das
Schwellenwertsignal VTH nur dann übersteigt, wenn
Klopfen tatsächlich auftritt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform berechnet das erste Digitalfilter 41 den
ersten Durchschnittswert BGL1 in vorbestimmten Intervallen
unter Verwendung folgender Formel:
BGL1=BGL1*×(N₁-1)/N₁+Vp/N₁ (1)
Darin bedeutet: N1 - eine vorbestimmte Konstante; Vp -
den vorliegenden Wert des Vibrationspegelsignals bei der
letzten Abtastung; und BGL1* - den vorhergehenden Wert des
ersten Durchschnittswertes BGL1, der zur Zeit der
vorhergehenden Abtastung des Vibrationspegelsignals Vp
berechnet wurde. Jedesmal, wenn der erste
Durchschnittswert BGL1 berechnet wird, wird er gegenüber
seinem vorhergehenden Wert BGL1* um einen Betrag
verändert, der dem vorliegenden Vibrationspegelsignal Vp
proportional ist. Je kleiner die Konstante N1 ist, umso
schneller reagiert der erste Durchschnittswert auf
Änderungen des Vibrationspegelsignals Vp. Bei der
vorliegenden Ausführungsform wird der erste
Durchschnittswert BGL1 jedesmal dann aktualisiert, wenn
das Vibrationspegelsignal Vp von der ECU 40 getastet
wird, was jedesmal der Fall ist, wenn der
Spitzenhaltekreis 26 rückgesetzt wird.
Jedesmal, wenn der erste Durchschnittswert BGL1 berechnet
wird, berechnet das zweite Digitalfilter 42 den zweiten
Durchschnittswert mit Hilfe folgender Formel:
BGL2=BGL2*×(N₂-1)/N₂+BGL1/N₂ (2)
Darin stellt N2 eine vorbestimmte Konstante und BGL2*
den vorhergehenden Wert des zweiten Durchschnittswertes
BGL2 dar. Jedesmal, wenn der zweite Durchschnittswert BGL2
berechnet wird, wird er also gegenüber seinem
vorhergehenden Wert BGL2* um einen Wert geändert, der dem
aktuellen Wert des ersten Durchschnittswertes BGL1
proportional ist. Der zweite Durchschnittswert BGL2 ist
ein stabiler Wert, der nicht übermäßig durch Fluktuationen
des Vibrationspegelsignal Vp beeinträchtigt wird. Die
Werte der Konstanten N1 und N2 können gemäß der
gewünschten Ansprechempfindlichkeit der ersten und der
zweiten Durchschnittswerte BGL1 und BGL2 auf Änderungen
des Vibrationspegelsignals Vp gewählt werden. Die
Konstante N1 kann erhöht werden, wenn ein Klopfen erfaßt
wird, so daß der erste Durchschnittswert BGL1 durch
Anstiege des Vibrationspegel Vp aufgrund des Klopfens
weniger stark beeinträchtigt wird.
Jedesmal, wenn der zweite Durchschnittswert BGL2 berechnet
wird, berechnet der Schwellenwertrechner 43 das
Schwellenwertsignal VTH mit Hilfe der folgenden Formel:
VTH=(K×BGL2)+VOF, (3)
wobei K eine vorbestimmte Konstante und VOF eine
vorbestimmte Gegen- bzw. Offsetspannung ist. Da das erste
und das zweite Digitalfilter 41 und 42 das
Vibrationspegelsignal Vp wunschgemäß glätten, besitzt
das Schwellenwertsignal VTH einen stabilen Wert, der
weitgehend von Fluktuationen des Vibrationspegelsignals
Vp verschont bleibt.
Das vom Komparator 44 ausgegebene Klopfbestimmungssignal
Vk kann so beschaffen sein, daß es einen ersten Pegel
(etwa einen hohen Pegel) besitzt, wenn das
Vibrationspegelsignal Vp das Schwellenwertsignal VTH
übersteigt, und einen zweiten Pegel (wie etwa einen
niedrigen Pegel), wenn das Vibrationspegelsignal Vp
kleiner als das Schwellenwertsignal VTH ist oder diesem
entspricht. Um eine präzisere Steuerung des
Verzögerungswinkels zu ermöglichen, besitzt bei der
vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das
Klopfbestimmungssignal Vk jedoch einen Wert, der der
Differenz zwischen dem Vibrationspegelsignal Vp und dem
Schwellenwertsignal VTH proportional ist, wenn das
Vibrationspegelsignal Vp das Schwellenwertsignal VTH
übersteigt. Es nimmt des Wert 0 an oder wird nicht
erzeugt, wenn das Vibrationspegelsignal Vp kleiner als
das Schwellenwertsignal VTH ist oder diesem entspricht.
Beispielsweise kann das Klopfbestimmungssignal Vk dem Wert
Vp-VTH entsprechen.
Wenn das Klopfbestimmungssignal Vk einen das Auftreten von
Klopfen anzeigenden Wert besitzt, berechnet der
Verzögerungswinkelrechner 45 einen Steuerwinkel ΔRR
entsprechend der folgenden Formel:
ΔRR=(Vk/VTH)×L (4)
wobei L eine vorbestimmte Konstante ist. Der
Verzögerungswinkelrechner 45 berechnet dann den
Verzögerungswinkel RR gemäß der folgenden Formel:
RR=RR*+ΔRR (5)
wobei RR* der vorherige Wert des Verzögerungswinkels ist.
Andererseits wird, wenn das Klopfbestimmungssignal Vk 0
ist oder nicht erzeugt wird, der Steuerwinkel ΔRR zu 0
wird, so daß der Verzögerungswinkel RR seinen voherigen
Wert beibehält.
Immer wenn das Vibrationspegelsignal Vp das
Schwellenwertsignal VTH aufgrund des Auftretens von
Klopfen übersteigt, wird also der Verzögerungswinkel RR
solange vergrößert, bis kein Klopfen mehr erfaßt wird.
In dem Maße, wie sich die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
ändert, ändern sich sowohl das Vibrationspegelsignal Vp,
als auch das Schwellenwertsignal VTH. Es ist aber
erwünscht, das Schwellenwertsignal VTH innerhalb eines
vorgeschriebenen Bereiches zu halten, der für die
Bestimmung des Klopfens optimal ist. Dieser Bereich
besitzt eine vorbestimmte obere Grenze VH und eine
untere Grenze VL, die zuvor in einem nicht dargestellten
Speicher innerhalb eines geeigneten Teils der ECU 40, wie
etwa dem Verstärkungsumschaltkontroller 46, gespeichert
wurden. Der Verstärkungsumschaltkontroller 46 schaltet die
Verstärkung des Verstärkers 21 so um, daß das
Schwellenwertsignal VTH innerhalb des vorgeschriebenen
Bereiches gehalten wird. Gemäß Fig. 3, die das
Kurvendiagramm des Schwellenwertsignals VTH in
Abhängigkeit von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
darstellt, wird die Verstärkung G des Verstärkers 21
anfänglich auf den ersten Verstärkungswert G1 eingestellt.
Mit dem Anwachsen der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
nimmt auch das Schwellenwertsignal VTH zu, wie die obere
Kurve in Fig. 3 zeigt. Wenn das Schwellenwertsignal VTH
den oberen Wert VH erreicht, erzeugt der
Verstärkungsumschaltkontroller 46 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung G des
Verstärkers 21 vom ersten Verstärkungswert G1 auf den
zweiten Verstärkungwert G2 umschaltet, der niedriger als
der erste Verstärkungswert G1 ist. Die Verringerung der
Verstärkung G vom ersten Verstärkungswert G1 auf den
zweiten Verstärkungwert G2 verursacht den Abfall des
Schwellenwertsignals VTH entlang der unteren Kurve der
Fig. 3 auf einen Punkt, der dem zweiten Verstärkungswert
G2 entspricht, so daß selbst dann, wenn die
Umdrehungsgeschwindigkeit weiter ansteigt, das
Schwellenwertsignal VTH innerhalb des vorgeschriebenen
Bereiches zwischen der oberen und der unteren Grenze VH
und VL bleibt.
Wenn andererseits die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
abzunehmen beginnt, fällt das Schwellenwertsignal VTH
entlang der unteren Kurve der Fig. 3 ab. Wenn das
Schwellenwertsignal VTH die untere Grenze VL erreicht,
erzeugt der Verstärkungsumschaltkontroller 46 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung vom
zweiten Verstärkungswert G2 auf den höheren ersten
Verstärkungswert G1 umschaltet. Dementsprechend nimmt die
Schwellenwertspannung VTH entlang der oberen Kurve der
Fig. 3 auf einen dem ersten Verstärkungswert G1
entsprechenden Punkt zu, so daß selbst dann, wenn die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit weiter abnimmt, das
Schwellenwertsignal VTH innerhalb des vorgeschriebenen
Bereiches zwischen der oberen und der unteren Grenze VH
und VL bleibt.
Da das Vibrationspegelsignal Vp von der Verstärkung G
des Verstärkers 27 abhängt, hält auch das Umschalten der
Verstärkung G zwischen dem ersten und dem zweiten
Verstärkungswert G1 und G2 das Vibrationspegelsignal Vp
innerhalb eines geeigneten Bereiches. Die Folge ist, daß
unabhängig von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit das
Vibrationspegelsignal Vp und das Schwellenwertsignal
VTH für die Klopfbestimmung innerhalb optimaler Bereiche
gehalten werden können, so daß der Komparator 44 keinen
großen Dynamikbereich benötigt und die Erfassung des
Klopfens mit hoher Präzision erfolgen kann.
Der obere und der untere Grenzwert VH und VL werden
vorzugsweise so gewählt, daß sich die
Umdrehungsgeschwindigkeit, bei der die Verstärkung G vom
ersten Verstärkungswert G1 auf den zweiten
Verstärkungswert G2 umgeschaltet wird, von der
Umdrehungsgeschwindigkeit unterscheidet, bei der die
Verstärkung vom zweiten Verstärkungswert G2 auf den ersten
Verstärkungswert G1 umgeschaltet wird. Die
Verstärkungsumschaltung erfolgt auf Hysteresebasis. Die
Hysterese verhindert das unerwünschte Pendeln um die
genannten Werte.
Nunmehr wird ein Beispiel für das Verfahren zur
Unterdrückung des Klopfens unter Verwendung der in Fig. 1
dargestellten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Die Vibrationen des Motors werden durch den Klopfsensor 10
erfaßt, der ein entsprechendes Ausgangssignal A erzeugt.
Das Signal A wird durch den Verstärker 21 um den Gewinn G
verstärkt und dann durch den Spitzenhaltekreis 22 und den
A/D-Umsetzer 30 zur Erzeugung eines Vibrationspegelsignals
Vp verarbeitet. Das Vibrationspegelsignal Vp wird
durch das erste Digitalfilter 41, das zweite Digitalfilter
42 und den Schwellenwertrechner 43 zur Erzeugung eines
Schwellenwertsignals VTH weiterverarbeitet. Das
Vibrationspegelsignal Vp wird mit dem
Schwellenwertsignal VTH verglichen. Wenn das
Vibrationspegelsignal Vp das Schwellenwertsignal VTH
übersteigt, wird entschieden, daß Klopfen stattfindet, so
daß die Zündzeitgabe so verzögert wird, daß das Klopfen
unterdrückt wird.
Wenn das Schwellenwertsignal VTH bis zur oberen Grenze
VH ansteigt, wird die Verstärkung des Verstärkers 21 vom
ersten Verstärkungswert G1 auf den niedrigen zweiten
Verstärkungswert G2 umgeschaltet. Wenn das
Schwellenwertsignal VTH bis zur unteren Grenze VL
absinkt, wird die Verstärkung vom zweiten
Schwellenwertsignal G2 auf den ersten Schwellenwert G1
umgeschaltet. Wenn das Schwellenwertsignal VTH zwischen
dem oberen und dem unteren Grenzwert VH und VL liegt,
behält die Verstärkung ihren aktuellen Wert bei.
Fig. 4 veranschaulicht eine Programmroutine, die von der
ECU 40 der Fig. 1 ausgeführt werden kann, um die
Verstärkung auf den passenden Pegel umzuschalten. Zunächst
wird in Schritt S1 entschieden, ob die Verstärkung G mit
dem ersten Verstärkungswert G1 übereinstimmt. Falls es
tatsächlich der erste Verstärkungswert G1 ist, wird in
Schritt S2 entschieden, ob das Schwellenwertsignal VTH
mindestens der obere Grenzwert VH ist. Falls das
Schwellenwertsignal VTH mindestens dem oberen Grenzwert
VH entspricht, wird in Schritt S3 die Verstärkung G auf
den zweiten Verstärkungswert G2 umgeschaltet und ein
Rücksprung durchgeführt. Falls jedoch das
Schwellenwertsignal VTH kleiner als der obere Grenzwert
VH ist, wird von Schritt S2 aus ein Rücksprung ohne
Änderung der Verstärkung G durchgeführt.
Falls in Schritt S1 entschieden wird, daß die Verstärkung
G nicht die Größe des ersten Verstärkungswertes G1
besitzt, muß es sich bei der Verstärkung G um den zweiten
Verstärkungswert G2 handeln, so daß in Schritt S4
ermittelt wird, ob das Schwellenwertsignal VTH kleiner
als der untere Grenzwert VL ist. Falls er kleiner als
die untere Grenze VL ist, wird in Schritt S5 die
Verstärkung G auf den ersten Schwellenwert G1 umgeschaltet
und ein Rücksprung durchgeführt. Falls andererseits in
Schritt S4 das Schwellenwertsignal VTH mindestens dem
unteren Grenzwert VL entspricht, wird von Schritt S4 aus
ein Rücksprung ohne Änderung der Verstärkung G
durchgeführt.
Die Routine der Fig. 4 wird durch die ECU 40 in
vorbestimmten Intervallen wiederholt, d. h. jedesmal, wenn
der Spitzenhaltekreis 22 rückgesetzt wird.
Anstatt die Verstärkung zwischen nur zwei Pegeln S1 und S2
umzuschalten, kann sie auch zwischen drei und mehr Pegeln
umgeschaltet werden. Wenn beispielsweise die Verstärkung
vom ersten Verstärkungswert G1 auf den zweiten
Verstärkungswert G2 umgeschaltet wurde, kann im Falle, daß
das Schwellenwertsignal danach auf den oberen Grenzwert
VH ansteigt, die Verstärkung vom zweiten
Verstärkungswert G2 auf einen dritten Verstärkungswert G3
umgeschaltet werden, der kleiner als der zweite
Verstärkungswert G2 ist. Nach dem Abfallen des
Schwellenwertsignals auf den unteren Grenzwert VL würde
die Verstärkung wieder vom dritten Verstärkungswert G3 auf
den zweiten Verstärkungswert G2 umgeschaltet. Wenn dann
das Schwellenwertsignal erneut auf den unteren Grenzwert
VL abfallen würde, würde die Verstärkung vom zweiten
Verstärkungswert G2 auf den ersten Verstärkungswert G1
umgeschaltet.
Bei der Auführungsform der Erfindung nach Fig. 1 wird die
Verstärkung des Verstärkers 21 nur auf der Basis des
Schwellenwertsignals VTH umgeschaltet. Fig. 5
veranschaulicht demgegenüber eine zweite Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Verstärkung auf der Basis
sowohl des Schwellenwertsignals VTH als auch der
Motorumdrehungsgeschwindigkeits Ne umgeschaltet wird. Die
Struktur dieser Ausführungsform entspricht derjenigen der
Ausführungsform nach Fig. 1, ausgenommen, daß der
Verstärkungsumschaltkontroller 46 der Fig. 1 durch einen
Verstärkungsumschaltkontroller 47 ersetzt worden ist, der
ein Verstärkungsumschaltsignal C auf der Basis des vom
Schwellenwertrechners 43 gelieferten Schwellenwertsignals
VTH sowie ein Eingangssignal Q erzeugt, welches eine
Betriebsbdingung des Motors anzeigt. Bei dieser
Ausführungsform ist das Eingangssignal Q für die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne kennzeichnend und wird
von einem Motorumdrehungsgeschwindigkeitssensor 11 eines
Typs erzeugt, mit dem Motoren allgemein ausgerüstet sind.
Fig. 6 veranschaulicht den Verlauf des
Schwellenwertsignals VTH in Abhängigkeit von der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit während des Betriebes der
Ausführungsform nach Fig. 5. Bei der Ausführungsform der
Erfindung nach Fig. 1 wird die Verstärkung G des
Verstärkers 21 anfänglich auf den ersten Verstärkungswert
G1 eingestellt. In dem Maße, wie sich die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit erhöht, nimmt das
Schwellenwertsignal VTH ebenfalls entlang der mit G1
markierten oberen Kurve der Fig. 6 zu. Wenn das
Schwellenwertsignal VTH einen vorbestimmten oberen
Grenzwert VH erreicht, der in einem Speicher der ECU 40
abgelegt ist, speichert der Verstärkungsumschaltkontroller
47 den Wert der aktuellen Motorumdrehungsgeschwindigkeit
in einem Speicher. Die aktuelle
Motorumdrehungsgeschwindigkeit wird im Falle, daß das
Schwellenwertsignal VTH dem oberen Grenzwert VH
entspricht, als obere Umschaltgeschwindigkeit NeH
bezeichnet. Gleichzeitig erzeugt der
Verstärkungsumschaltkontroller 47 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung G des
Verstärkers 21 vom ersten Verstärkungswert G1 auf den
zweiten Verstärkungswert G2 umschaltet, der kleiner als
der erste Verstärkungswert G1 ist. Die Verringerung der
Verstärkung G vom ersten Verstärkungswert G1 auf den
zweiten Verstärkungswert G2 führt zum Absinken des
Schwellenwertsignals VTH entlang der unteren Kurve der
Fig. 6 auf einen Punkt, der dem zweiten Verstärkungswert
G2 entspricht, so daß selbst dann, wenn die
Umdrehungsgeschwindigkeit über die obere
Umschaltgeschwindigkeit NeH ansteigt, das
Schwellenwertsignal VTH den oberen Grenzwert VH nicht
überschreitet.
Auf der Basis der oberen Umschaltgeschwindigkeit NeH
berechnet der Verstärkungsumschaltkontroller 47 eine
untere Umschaltgeschwindigkeit NeL, die durch folgende
Formel definiert ist:
NeL=NeH-X, (6)
wobei X eine vorbestimmte, in einem Speicher der ECU 40
abgelegte Konstante ist. Nach Berechnung der unteren
Umschaltgeschwindigkeit NeL wird dieser Wert in einem
Speicher der ECU 40 gespeichert. Das der unteren
Umschaltgeschwindigkeit NeL entsprechende
Schwellenwertsignal VTH wird im folgenden mit VL′
bezeichnet. Wenn der Verstärkungsumschaltkontroller 47
entscheidet, daß die Motorumdrehungsgeschwindigkeit auf
die untere Umschaltgeschwindigkeit NeL abgesunken ist,
erzeugt der Verstärkungsumschaltkontroller 47 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung vom
zweiten Verstärkungswert G2 auf den höheren ersten
Verstärkungswert G1 umschaltet. Infolgedessen steigt das
Schwellenwertsignal VTH entlang der oberen Kurve der
Fig. 6 auf einen Punkt an, der dem ersten Verstärkungswert
G1 entspricht, so daß selbst dann, wenn die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit unter die untere
Umschaltgeschwindigkeit NeL absinkt, das
Schwellenwertsignal VTH innerhalb des erforderlichen
Bereiches für die Klopfbestimmung bleibt.
Wenn der Verstärkungsumschaltkontroller 47 die obere
Umschaltgeschwindigkeite NeH sowie die untere
Umschaltgeschwindigketi NeL bestimmt hat, kann die
Verstärkung G auf der Basis der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne anstatt auf der Basis
des Schwellenwertsignals VTH umgeschaltet werden. Wenn
nämlich die Umschaltgeschwindigkeiten NeH und NeL
einmal festgesetzt worden sind, kann der
Verstärkungsumschaltkontroller 47 die Verstärkung vom
ersten Verstärkungswert G1 auf den zweiten
Verstärkungswert G2 immer dann umschalten, wenn er
entscheidet, daß die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
größer als die obere Umschaltgeschwindigkeit NeH ist
oder dieser entspricht; und er kann die Verstärkung vom
zweiten Verstärkungswert G2 auf den ersten
Verstärkungswert G1 jedesmal dann umschalten, wenn er
entscheidet, daß die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
kleiner als die untere Umschaltgeschwindigkeit NeL ist
oder dieser entspricht.
Das Schwellenwertsignal VTH wird neben der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne auch durch andere
Faktoren beeinflußt und ist weniger stabil als die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit. Wenn die Umschaltung der
Verstärkung allein auf der Basis des Schwellenwertsignals
VTH durchgeführt wird, müssen der obere und der untere
Grenzwert VH und VL genügend weit voneinander
eingestellt werden, um ausreichend Hysterese zur
Verhinderung des Pendelns verfügbar zu machen. Da die
Verstärkungsumschaltung auf der Grundlage der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit erfolgt, kann bei der
Ausführungsform der Fig. 5 der Unterschied zwischen der
oberen Grenze VH, die der oberen Umschaltgeschwindigkeit
NeH entspricht, und dem Schwellenwertsignal VL′, die
der unteren Umschaltgeschwindigkeit NeL entspricht,
kleiner als der Unterschied zwischen VH und VL sein,
so daß das Schwellenwertsignal VTH, des Dynamikbereiches
verringert werden kann, was vorteilhaft ist.
Fig. 7 stellt das Flußdiagramm einer Programmroutine dar,
die von der ECU 40 bei der Ausführungsform der Fig. 5 zum
Umschalten der Verstärkung G abgewickelt wird. Zunächst
wird in Schritt S10 entschieden, ob die Verstärkung G dem
ersten Verstärkungswert G1 entspricht oder nicht. Falls
sie dem ersten Verstärkungswert G1 entspricht, wird in
Schritt S11 entschieden, ob das Schwellenwertsignal VTH
mindestens dem oberen Grenzwert VH entspricht oder
nicht. Entspricht das Schwellenwertsignal VTH mindestens
dem oberen Grenzwert VH, wird in Schritt S12 die
aktuelle Umfangsgeschwindigkeit NeH, die dem oberen
Grenzwert VH entspricht, in einem Speicher abgelegt, und
in Schritt S13 wird die Verstärkung G auf den zweiten
Verstärkungswert G2 umgeschaltet, wonach ein Rücksprung
erfolgt. Andererseits wird im Falle, daß in Schritt S11
das Schwellenwertsignal VTH kleiner als der obere
Grenzwert VH ist, von Schritt S11 aus ein Rücksprung
ohne Änderung der Verstärkung G ausgeführt.
Wird in Schritt S10 entschieden, daß die Verstärkung G
nicht dem ersten Verstärkungswert G1 entspricht, muß die
Verstärkung G der zweite Verstärkungswert G2 sein, so daß
in Schritt S14 bestimmt wird, ob die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne kleiner als die untere
Umschaltgeschwindigkeit NeL ist. Ist sie kleiner als die
untere Umschaltgeschwindigkeit NeL, wird in Schritt S15
die Verstärkung auf den ersten Verstärkungswert G1
umgeschaltet und ein Rücksprung durchgeführt. Andererseits
wird im Falle, daß in Schritt S14 die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne mindestens der unteren
Umschaltgeschwindigkeit NeL entspricht, ein Rücksprung
direkt von Schritt S14 aus durchgeführt.
Die Routine der Fig. 7 wird in vorbestimmten Intervallen
wiederholt, und zwar jedesmal, wenn der Spitzenhaltekreis
22 rückgesetzt wird.
Mit Ausnahme der Art der Umschaltung der Verstärkung ist
die Betriebsweise der Ausführungsform der Fig. 5 die
gleiche wie die der Ausführungsform der Fig. 1. Basierend
auf dem Schwellenwertsignal VTH und dem
Vibrationspegelsignal Vp erzeugt der Komparator 44 ein
Klopfbestimmungssignal Vk, wohingegen der
Verzögerungswinkelrechner 45 einen Verzögerungswinkel RR
erzeugt, der die Motorzündzeitgabe verzögert, so daß das
Klopfen unterdrückt wird.
Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 1
und 5 ändert sich aufgrund der durch das erste und das
zweite Digitalfilter 41 und 42 durchgeführten Glättung das
Schwellenwertsignal VTH langsamer als das
Vibrationspegelsignal Vp. Wenn die Verstärkung G
zwischen dem ersten und dem zweiten Verstärkungswert G1
und G2 umgeschaltet wird, erfährt das
Vibrationspegelsignal Vp eine plötzliche Wertänderung,
ändert sich jedoch nur graduell, so daß unmittelbar nach
einer Änderung der Verstärkung G das Schwellenwertsignal
VTH entweder größer ist als es sein sollte (wenn die
Verstärkung G von G1 nach G2 abfällt), oder kleiner als es
sein sollte (wenn die Verstärkung G von G2 nach G1
ansteigt), um das Klopfen genau zu erfassen. Ehe das
Schwellenwertsignal VTH einen neuen Wert entsprechend
der neuen Verstärkung erreicht, ist es nicht möglich, das
Klopfen genau zu erfassen. Falls das Schwellenwertsignal
VTH unmittelbar nach der Änderung der Verstärkung zu
groß ist, erzeugt der Komparator 44 kein
Klopfbestimmungssignal Vk, selbst dann nicht, wenn Klopfen
auftritt, während falls das Schwellenwertsignal VTH zu
klein ist, der Komparator 44 fälschlicherweise bei nicht
vorhandenem Klopfen ein Klopfbestimmungssignal Vk erzeugt.
Dieses Problem wird durch die dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 8 gelöst. Die
Gesamtstruktur dieser Ausführungsform entspricht
derjenigen der vorhergehenden beiden Ausführungsformen,
unterscheidet sich aber von ihnen hinsichtlich der
Struktur der ECU 40.
Die ECU 40 umfaßt einen Verstärkungsumschaltkontroller 48,
der ein Verstärkungsumschaltsignal C auf der Basis eines
vom Motorgeschwindigkeitssensor 11 gelieferten
Eingangssignal Q erzeugt, das die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne anzeigt. Das
Verstärkungsumschaltsignal C schaltet den Gewinn des
Verstärkers 21 zwischen einem ersten Verstärkungswert G1
und einem zweiten Verstärkungswert G2 um, der kleiner als
der erste Verstärkungswert G1 ist, entsprechend der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne um.
Im einzelnen stellt das Verstärkungsumschaltsignal C den
Gewinn G des Verstärkers 21 auf den ersten
Verstärkungswert G1 ein, wenn sich die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne in einem ersten Bereich
mit einer vorbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit Nea
als oberem Grenzwert befindet, während sie den Gewinn G
auf den zweiten Verstärkungswert G2 einstellt, wenn sich
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne in einem zweiten
Bereich mit der vorbestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit
Nea als unterer Grenze befindet. Wenn mit anderen Worten
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne kleiner als die
vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit Nea ist, wird
die Verstärkung G auf den ersten Verstärkungswert G1
eingestellt, und wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
Ne mindestens der vorgeschriebenen
Umdrehungsgeschwindigkeit Nea entspricht, wird die
Verstärkung G auf den zweiten Verstärkungwert G2
eingestellt. Die vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit
Nea ist vorzugsweise nicht größer als die obere
Umschaltgeschwindigkeit NeH der Ausführungsform der Fig.
5, so daß das Schwellenwertsignal VTH den oberen
Grenzwert VH nicht überschreitet.
Jedes Mal, wenn der Verstärkungsumschaltkontroller 48 ein
Verstärkungsumschaltsignal C erzeugt, um die Verstärkung G
umzuschalten, erzeugt er zugleich Datenumschaltsignale C1
bis C3. Diese Signale C1 bis C3 werden jeweils an ein
erstes Digitalfilter 49, ein zweites Digitalfilter 50 und
einen Schwellenwertrechner 51 geliefert. Das erste
Digitalfilter 49 glättet das Vibrationgspegelsignal Vp
und erzeugt einen ersten Durchschnittswert BGL1; das
zweite Digitalfilter 50 glättet den ersten
Durchschnittswert BGL1 und erzeugt einen zweiten
Durchschnittswert BGL2; und der Schwellenwertrechner 51
berechnet ein Schwellenwertsignal VTH auf der Basis des
zweiten Durchschnittswertes BGL2.
Wenn das Verstärkungsumschaltsignal C nicht erzeugt wird,
werden auch die Datenumschaltsignale C1 bis C3 nicht
erzeugt. Im Falle, daß die genannten Signale nicht erzeugt
werden, berechnet das erste Digitalfilter 49 den ersten
Durchschnittswert BGL1 entsprechend der Gleichung (1), das
zweite Digitalfilter 50 den zweiten Durchschnittswert BGL2
entsprechend der Gleichung (2) und der
Schwellenwertrechner 51 das Schwellenwertsignal VTH
entsprechend der Gleichung (3). Wenn jedoch der
Verstärkungsumschaltkontroller 48 das
Verstärkungsumschaltsignal C zur Umschaltung der
Verstärkung G tatsächlich erzeugt, werden die
Datenumschaltsignale C1 bis C3 erzeugt, wobei das erste
Ditigalfilter 49, das zweite Digitalfilter 50 und der
Schwellenwertrechner 51 jeweils den ersten
Durchschnittswert BGL1 und das Schwellenwertsignal VTH
mit Hilfe von Algorithmen berechnen, die sich von den
durch die Gleichungen (1) bis (3) ausgedrückten
Algorithmen unterscheiden, so daß eine schnelle Änderung
von BGL1, BGL2 und VTH herbeigeführt wird.
Wenn nämlich die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne größer
als die vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit Nea
wird oder dieser entspricht, und wenn das
Verstärkungsumschaltsignal C zur Umschaltung der
Verstärkung G vom ersten Verstärkungswert G1 auf den
zweiten Verstärkungswert G2 erzeugt wird, werden die
Datenumschaltsignale C1 bis C3 mit dem Ziel erzeugt, die
Berechnung des ersten Durchschnittswertes BGL1, des
zweiten Durchschnittswertes BGL2 und des
Schwellenwertsignals VTH entsprechend der nachfolgenden
Algorithmen zu veranlassen:
BLG1=BGL1*/α, (7)
BGL2=BGL2*/α, (8)
VTH=VTH*/α, (9)
wobei BGL1*, BGL2* und VTH* die alten Werte BGL1, BGL2
und VTH sind und α = G1/G2 ist. Das Ergebnis ist, daß
BGL1, BGL2 und VTH im wesentlichen gleichzeitig und mit
dem gleichen Prozentsatz geändert werden, wie die
Verstärkung G und das Vibrationspegelsignal Vp. Das
Schwellenwertsignal VTH bleibt also nicht hinter den
Änderungen des Vibrationspegelsignals Vp zurück, so daß
ein fälschliches Feststellen von Klopfen verhindert wird.
Andererseits werden im Falle, daß die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne unter die
vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit Nea fällt und
das Verstärkungsumschaltsignal C zum Umschalten der
Verstärkung G vom zweiten Verstärkungswert G2 auf den
ersten Verstärkungswert G1 erzeugt wird, die
Datenumschaltsignale C1 bis C3 mit dem Ziel erzeugt, die
Berechnung des ersten Durchschnittswertes BGL1, des
zweiten Durchschnittswertes BGL2 und des
Schwellenwertsignals VTH auf der Basis folgender
Algorithmen zu veranlassen:
BLG1=BGL1*×α, (10)
BGL2=BGL2*×α, (11)
VTH=VTH*×α, (12)
Als Ergebnis werden BGL1, BGL2 und VTH im wesentlichen
gleichzeitig und mit dem gleichen Prozentsatz geändert,
wie die Verstärkung G und das Vibrationspegelsignal Vp
verändert werden. Daher bleibt das Schwellenwertsignal
VTH nicht hinter den Änderungen des
Vibrationspegelsignals Vp zurück, so daß eine
irrtümliche Erfassung von Klopfen verhindert wird, genauso
wie im Falle einer ansteigenden
Motorumdrehungsgeschwindigkeit.
Jedesmal, wenn ein Wechsel der Verstärkung stattfindet,
werden die Berechnungen gemäß den Gleichungen (7) bis (9)
oder (10) bis (12) jeweils einmal durchgeführt, woraufhin
die Werte BGL1, BGL2 und VTH jeweils unter Verwendung
der Gleichungen (1) bis (3) berechnet werden, bis eine
neue Änderung der Verstärkung stattfindet.
Fig. 9 veranschaulicht die Wellenform des
Vibrationspegelsignals Vp und des Schwellenwertsignals
VTH während des Betriebes der Ausführungsform der
Erfindung nach Fig. 8. Es sei angenommen, daß α=3 ist,
daß dabei die Verstärkung dem zweiten Verstärkungswert G2
entspricht und daß die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
absinkt. Weiter sei angenommen, daß in einem Zeitpunkt vor
dem Auftreten des durch die Kurve (a) wiedergegebenen
Vibrationspegelsignals Vp die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne unter die
vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit Nea fällt.
Wenn Ne kleiner als Nea wird, erzeugt der
Verstärkungsumschaltkontroller 48 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung G vom
zweiten Verstärkungswert G2 auf den ersten
Verstärkungswert G1 umschaltet, so daß das
Vibrationspegelsignal Vp vom dem durch die voll
ausgezogene Kurve angezeigten Wert auf den durch die Kurve
(a) angezeigten Wert ansteigt. Fehlen die
Datenumschaltsignale C1 bis C3, würde das
Schwellenwertsignal VTH gemäß der Kurve (b) nur graduell
ansteigen, jedenfalls viel langsamer als das
Vibrationspegelsignal Vp; und es würde eine Zeitperiode
geben, in der das Schwellenwertsignal VTH für den
Komparator 44 zu klein wäre, um exakt ein
Klopfbestimmungssignal Vk zu erzeugen. Bei der
vorliegenden Ausführungsform werden jedoch, wenn das
Verstärkungsumschaltsignal C zum Umschalten der
Verstärkung G vom zweiten Verstärkungswert G2 auf den
ersten Verstärkungswert G1 erzeugt wird, die
Datenumschaltsignale C1 bis C3 erzeugt, so daß das
Schwellenwertsignal VTH, wie es die Kurve (c) anzeigt,
schnell und im wesentlichen gleichzeitig mit einer
Änderung der Verstärkung G auf einen Wert ansteigt, der
dem Komparator 44 die exakte Erfassung des Klopfens
ermöglicht. Es gibt also keine Übergangsperiode, bei der
das Klopfen nicht genau erfaßt werden könnte.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung
werden das Vibrationspegelsignal Vp und das
Schwellenwertsignal VTH in den Komparator 44 eingegeben,
der ein Klopfbestimmungssignal Vk erzeugt. Das
Klopfbestimmungssignal Vk wird in den
Verzögerungswinkelrechner 45 eingegeben, der einen
Verzögerungswinkel RR in gleicher Weise berechnet wie
bei den vorhergehenden Ausführungsformen.
Fig. 10 veranschaulicht das Flußdiagramm einer
Programmroutine, die in Verbindung mit der Ausführungsform
der Fig. 8 zur Umschaltung der Verstärkung durchgeführt
wird. Zunächst wird in Schritt S20 entschieden, ob die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne mindestens der
vorgeschriebenen Umdrehungsgeschwindigkeit Nea
entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird in Schritt S21
ermittelt, ob die Verstärkung G dem ersten
Verstärkungswert G1 entspricht. Ist dies nicht der Fall,
wird in Schritt S22 die Verstärkung G auf den ersten
Verstärkungswert G1 geschaltet. In Schritt S23 erzeugt der
Verstärkungsumschaltkontroller 48 Datenumschaltsignale C1
bis C3, die das erste Digitalfilter 49, das zweite
Digitalfilter 50 und den Schwellenwertrechner 51
veranlassen, die Werte von BGL1, BGL2 und VTH
entsprechend den Gleichungen (10) bis (12) zu berechnen.
Dann erfolgt ein Rücksprung. Falls in Schritt S21 die
Verstärkung G bereits dem ersten Verstärkungswert G1
entspricht, wird ohne Änderung des Wertes der Verstärkung
G der Rücksprung durchgeführt.
Falls in Schritt S20 entschieden wird, daß Ne Nea ist,
wird in Schritt S24 bestimmt, ob die Verstärkung G dem
zweiten Verstärkungswert G2 entspricht. Entspricht die
Verstärkung G bereits dem zweiten Verstärkungswert G2,
erfolgt unmittelbar ein Rücksprung. Wenn aber die
Verstärkung G nach wie vor dem ersten Verstärkungswert G1
entspricht, wird in Schritt S25 die Verstärkung G auf den
zweiten Verstärkungswert G2 umgeschaltet; und in Schritt
S26 werden die Datenumschaltsignale C1 bis C3 erzeugt, um
die Berechnung von BGL1, BGL2 und VTH entsprechend den
Gleichungen (7) bis (9) zu veranlassen. Dann erfolgt ein
Rücksprung.
Die in Fig. 10 dargestellte Routine wird in vorbestimmten
Intervallen wiederholt, jedesmal dann, wenn der
Spitzenhaltekreis 22 rückgesetzt wird.
Da bei dieser Ausführungsform ebenso wie bei den
vorhergehenden Ausführungsformen die Verstärkung G im
Rahmen einer Vielzahl von Pegeln entsprechend dem
Motorbetriebszustand umgeschaltet wird, können das
Vibrationspegelsignal Vp und das Schwellenwertsignal
VTH für den Komparator 44 innerhalb eines optimalen
Bereiches gehalten werden, so daß die Genauigkeit der
Klopfbestimmung groß ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Verstärkung
zwischen dem ersten und dem zweiten Verstärkungswert G1
und G2 immer dann umgeschaltet, wenn die
Umdrehungsgeschwindigkeit eine vorgeschriebene
Umdrehungsgeschwindigkeit Nea passiert. Es ist aber auch
möglich, die Verstärkung G vom ersten Verstärkungswert G1
auf den zweiten Verstärkungswert G2 bei Vorliegen einer
ersten vorgeschriebenen Geschwindigkeit Nea umzuschalten
und die Verstärkung G vom zweiten Verstärkungswert G2 auf
den ersten Verstärkungswert G1 bei einer niedrigeren,
zweiten vorgeschriebenen Geschwindigkeit Neb
zurückzuschalten, so daß die Verstärkungsumschaltung mit
Hystereseeffekt erfolgt. Die erste und die zweite
vorgeschriebene Umdrehungsgeschwindigkeit Nea und Neb
können beispielsweise der oberen Umschaltgeschwindigkeit
NeH und der unteren Umschaltgeschwindigkeit NeL der
Fig. 6 entsprechen.
Bei den vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung
wird die Verstärkung G zwischen zwei verschiedenen
Verstärkungswerten G1 und G2 geschaltet. Die Anzahl der
verschiedenen Verstärkungswerte, die verwendet werden
können, ist jedoch nicht auf zwei beschränkt. Fig. 11
veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der die Verstärkung G zwischen
drei verschiedenen Verstärkungswerten umgeschaltet wird,
d. h., einem ersten Verstärkungswert G1, einem zweiten
Verstärkungswert G2 und einem dritten Verstärkungswert G3
entsprechend dem Motorbetriebszustand, wie er durch die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne angezeigt wird. Die
Struktur dieser Ausführungsform entspricht derjenigen der
Ausführungsform der Fig. 1, ausgenommen, daß der
Verstärkungsumschaltkontroller 46 der Fig. 1 durch den
Verstärkungsumschaltkontroller 52 ersetzt wird, der vom
Motorgeschwindigkeitssensor 11 ein Eingangssignal Q
empfängt, das die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
anzeigt und eine Verstärkungsumschaltsignal C auf der
Basis der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne erzeugt.
Die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne wird durch den
Verstärkungsumschaltkontroller 52 in eine von drei
Bereichen eingeteilt. Der erste Bereich weist eine erste
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 als obere Grenze auf. Der
zweite Bereich ist durch die erste
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 und eine zweite
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2 angebunden, die größer als
die erste Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 ist. Der dritte
Bereich hat die zweite Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2 als
untere Grenze. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit in
den ersten Bereich, den zweiten Bereich oder den dritten
Bereich fällt, stellt das Verstärkungsumschaltsignal C die
Verstärkung G jeweils auf einen ersten Verstärkungswert
G1, einen zweiten Verstärkungswert G2 oder einen dritten
Verstärkungswert G3 ein, wobei G1 < G2 < G3 ist.
Fig. 12 veranschaulicht den Pegel des Ausgangssignals des
Verstärkers 21 in Abhängigkeit von der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne. In der Figur zeigt D
den passenden Bereich für den Pegel des
Verstärkerausgangssignals an. Die Verstärkung G des
Verstärkers 21 wird anfänglich auf den ersten
Verstärkungswert G1 eingestellt, so daß mit dem Ansteigen
der Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne das
Verstärkerausgnagssignal entlang der im Diagramm ganz
links eingezeichneten und mit G1 markierten Kurve
ansteigt. Würde die Verstärkung G konstant gehalten, würde
das Verstärkerausgangssignal möglicherweise mit
zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit über den passenden
Bereich D hinaus ansteigen. Daher erzeugt im Falle, daß
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne die erste
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 erreicht, der
Verstärkungsumschaltkontroller 52 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung G vom
ersten Wert G1 auf den zweiten Wert G2 umschaltet.
Dementsprechend fällt das Verstärkerausgangssignal entlang
der mittleren und mit G2 markierten Kurve auf einem dem
zweiten Verstärkungswert G2 entsprechenden Punkt ab. In
dem Maße, wie die Motorumdrehungsgeschwindigkeit innerhalb
des zweiten Bereiches zwischen der ersten
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 und der zweiten
Umdrehungsgschwindigkeit Ne2 zunimmt, steigt das
Verstärkerausgangssignal entlang der mittleren Kurve an.
Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne die zweite
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2 erreicht, erzeugt der
Verstärkungsumschaltkontroller 52 ein
Verstärkungsumschaltsignal C, das die Verstärkung G vom
zweiten Verstärkungswert G2 auf den dritten
Verstärkungswert G3 umschaltet. Daher fällt das
Verstärkerausgangssignal auf einem den Wert G3
entsprechenden Punkt entlang der rechts im Diagramm
eingezeichneten und mit G3 markierten Kurve ab und
verbleibt innerhalb des passenden Bereiches D, auch dann,
wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit bis in den dritten
Geschwindigkeitsbereich ansteigt. Umgekehrt wird die
Verstärkung, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit im
dritten Geschwindigkeitsbereich abnimmt und die zweite
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2 erreicht, vom dritten
Verstärkungswert G3 auf den zweiten Verstärkungswert G2
heraufgeschaltet, während, wenn die
Umdrehungsgeschwindigkeit auf die erste
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 abnimmt, die Verstärkung
vom zweiten Verstärkungswert G2 auf den ersten
Verstärkungswert G1 heraufgeschaltet wird. Die Werte G1
und G2 sowie die erste und die zweite
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 und Ne2 sind so gewählt,
daß am Ende jedes der drei Geschwindigkeitsbereiche das
Verstärkerausgangssignal innerhalb des zulässigen
Bereiches D bleibt.
Die Anzahl der Geschwindigkeitsbereiche, in welche die
Motorgeschwindigkeit eingeteilt ist, ist nicht auf drei
beschränkt. Es können auch vier oder mehr Bereiche sein,
von denen jeder einer entsprechenden Verstärkung
zugewiesen ist. Je größer die Anzahl der
Geschwindigkeitsbereiche und der Verstärkungen ist, umso
eher kann der Bereich D, innerhalb dessen das
Verstärkerausgangssignal variiert, reduziert werden,
wodurch der Dynamikbereich des Schwellenwertsignals VTH
und des Vibrationspegelsignals Vp verkleinert und damit
die Genauigkeit der Klopferfassung vergrößert wird.
Wie Fig. 12 zeigt, überlappen sich bei der vorliegenden
Ausführungsform der Erfindung die Geschwindigkeitsbereiche
nicht, so daß das Umschalten der Verstärkung zwischen zwei
Werten (wie etwa zwischen G1 und G2) bei der gleichen
Motorumdrehungsgeschwindigkeit stattfindet, unabhängig
davon, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit zunimmt oder
abnimmt. Es kann jedoch vorgesehen werden, daß sich die
Geschwindigkeitsbereiche überlappen, so daß Hysterese
erzeugt wird. Beispielsweise könnte bei zunehmender
Motorumdrehungsgeschwindigkeit bei der ersten
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 die Verstärkung vom ersten
Verstärkungswert G1 auf den zweiten Verstärkungswert G2
umgeschaltet werden; und wenn die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit abnimmt, könnte die
Verstärkung G vom zweiten Verstärkungswert G2 auf den
ersten Verstärkungswert G1 bei einer unterschiedlichen
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1′ umgeschaltet werden, die
kleiner als die erste Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 wäre.
Bei dieser Ausführungsform ebenso wie bei den
vorhergehenden Ausführungsformen hält der
Spitzenhaltekreis 22 den Spitzenwert des
Verstärkerausgangssignals über eine vorbestimmte Periode,
während der A/D-Umsetzer 30 das Ausgangssignal des
Spitzenhaltekreises 22 digitalisiert, um das
Vibrationspegelsignal Vp zu erzeugen. Das erste
Digitalfilter 41, das zweite Digitalfilter 42 und der
Schwellenwertrechner 43 besorgen dann jeweils den ersten
Durchschnittswert BGL1, den zweiten Durchschnittswert BGL2
und das Schwellenwertsignal VTH auf der Basis des
Vibrationspegelsignals Vp und unter Verwendung der
Gleichungen (1) bis (3). Der Komparator 44 vergleicht das
Vibrationspegelsignal Vp und das Schwellenwertsignal
VTH zur Erzeugung eines Klopfbestimmungssignals Vk, auf
dessen Grundlage der Verzögerungswinkelrechner 45 einen
Verzögerungswinkel RR unter Verwendung der Gleichungen
(4) und (5) erzeugt. Eine nicht dargestellte Steuereinheit
kontrolliert dann die Zündzeitgabe auf der Basis des
Verzögerungswinkels RR, um Klopfen zu verhindern.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen reduziert das
Umschalten der Verstärkung G zwischen einer Vielzahl von
Pegels gemäß den Motorbetriebszuständen den Dynamikbereich
der an den Komparator 44 gelieferten Eingabesignale, so
daß über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des
Fahrzeuges eine exakte Erfassung des Klopfens erfolgen
kann.
Fig. 13 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung
einer Programmroutine, die bei der Ausführungsform der
Fig. 11 abgewickelt wird, für die Auswahl der Verstärkung
dar. In Schritt S30 wird entschieden, ob die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne mindestens der ersten
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne1 entspricht. Ist das nicht
der Fall, wird bestimmt, daß der Motor im ersten
Geschwindigkeitsbereich arbeitet, so daß in Schritt S31
die Verstärkung G auf den ersten Verstärkungswert G1
eingestellt und ein Rücksprung durchgeführt wird. Falls in
Schritt S30 bestimmt wird, daß die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne mindestens der ersten
Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht, wird in Schritt S32
entschieden, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit Ne
mindestens der zweiten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2
entspricht. Ist das nicht der Fall, wird festgestellt, daß
der Motor im zweiten Geschwindigkeitsbereich arbeitet, so
daß in Schritt S33 die Verstärkung E auf den zweiten
Verstärkungswert G2 eingestellt und ein Rücksprung
durchgeführt wird. Falls die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne
im Schritt S32 mindestens der zweiten
Umdrehungsgeschwindigkeit Ne2 entspricht, wird bestimmt,
daß der Motor im dritten Geschwindigkeitsbereich arbeitet,
so daß in Schritt S34 die Verstärkung E auf den dritten
Verstärkungswert S3 eingestellt und ein Rücksprung
durchgeführt wird.
Die in Fig. 13 dargestellte Routine wird in
vorgeschriebenen Intervallen wiederholt, und zwar jedesmal
dann, wenn der Spitzenhaltekreis 22 rückgesetzt wird.
Es ist möglich, die Merkmale der Ausführungsform der Fig.
8 mit den Merkmalen der Ausführungsform der Fig. 11 zu
kombinieren, um ein Klopfsteuergerät zu erhalten, bei dem
der Gewinn G des Verstärkers 21 innerhalb mindestens
dreier verschiedener Verstärkungen umgeschaltet werden
kann, wie das bei der Ausführungsform der Fig. 11 der Fall
ist, und wobei der Verstärkungsumschaltkontroller
Datenumschaltsignale C1 bis C3 erzeugt, die das erste
Digitalfilter, das zweite Digitalfilter und den
Schwellenwertrechner steuern, wie das bei der
Ausführungsform nach Fig. 8 der Fall ist.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 5, 8 und 11 wird die
Verstärkung auf der Basis einer Motorbetriebsbedingung in
Gestalt der Motorumdrehungsgeschwindigkeit umgeschaltet.
Es ist jedoch auch möglich, verschiedene
Betriebsbedingungen heranzuziehen, wie beispielsweise die
Motorladung.
Obwohl die vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung
das Klopfen durch Steuern der Zündzeitgabe unterdrücken,
ist es weiter möglich, einen anderen Betriebsparameter des
Motors so zu steuern, daß Klopfen unterdrückt wird.
Wenn auch die dargestellte ECU 40 getrennte Komponenten
aufweist, kann sie ebensogut einen Mikrocomputer besitzen,
der die Funktionen einiger der dargestellten Komponenten
oder aller Komponenten wahrnimmt.
Claims (29)
1. Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - einen Klopfsensor zur Erfassung eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - einen Verstärker mit veränderlichem Gewinn, der an den Klopfsensor zur Verstärkung des Klopfsignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeschlossen ist;
- - Mittel zur Erzeugung eines Vibrationspegelsignals, das den Pegel des Verstärkerausgangssignals anzeigt;
- - Mittel zur Erzeugung eines Schwellenwertsignals, das den Pegel des Vibrationspegelsignals anzeigt;
- - einen Komparator zum Vergleichen des Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals;
- - Motorsteuermittel, die auf den Komparator ansprechen und zur Steuerung eines Motorbetriebsparameters dienen, um auf der Basis des Vergleichsergebnisses des Komparators das Klopfen zu unterdrücken; und
- - Gewinnsteuermittel zur Veränderung des Gewinns des Verstärkers auf der Basis des Schwellenwertsignals.
2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zum Halten des
Schwellenwertsignals innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches aufweisen.
3. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zur Verringerung der
Verstärkung aufweisen, wenn das Schwellenwertsignal
größer als ein oberer Grenzwert wird oder diesem
entspricht.
4. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zur Vergrößerung der
Verstärkung aufweisen, wenn das Schwellenwertsignal
kleiner als ein unterer Grenzwert wird oder diesem
entspricht.
5. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zum stufenweisen Ändern der
Verstärkung zwischen mindestens zwei unterschiedlichen
Pegeln aufweisen.
6. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zum Ändern der Verstärkung
durch Hysterese aufweisen.
7. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zum Steuern der Zündzeitgabe
des Motors aufweisen.
8. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur Erzeugung des Vibrationspegels einen
Spitzenhaltekreis aufweisen, der in Reihe mit dem
Verstärker geschaltet ist.
9. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es weiter
einen Geschwindigkeitssensor zur Erfassung eines
Motorbetriebszustandes aufweist, der die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit anzeigt und ein
entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, wobei die
Gewinnsteuermittel folgende Komponenten aufweisen:
- - Mittel zur Verringerung der Verstärkung, wenn das Schwellenwertsignal größer als ein oberer Grenzwert wird oder diesem entspricht;
- - Mittel, die auf den Geschwindigkeitssensor ansprechen, um eine obere Motorumdrehungsgeschwindigkeit entsprechend dem oberen Grenzwert zu bestimmen;
- - Mittel zum Berechnen einer unteren Motorumdrehungsgeschwindigkeit, die kleiner als die obere Motorumdrehungsgeschwindigkeit ist; und
- - Mittel zur Vergrößerung des Gewinns, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als die untere Motorumdrehungsgeschwindigkeit wird oder dieser entspricht.
10. Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - einen Klopfsensor zur Erfassung eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - einen Verstärker mit veränderlichem Gewinn, der an den Klopfsensor zur Verstärkung des Klopfsignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeschlossen ist;
- - Mittel zur Erzeugung eines Vibrationspegelsignals, das den Pegel des Verstärkerausgangssignals anzeigt;
- - Mittel zur Erzeugung eines Schwellenwertsignals, das den Pegel des Vibrationspegelsignals anzeigt;
- - einen Komparator zum Vergleichen des Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals;
- - Motorsteuermittel, die auf den Komparator ansprechen und zur Steuerung eines Motorbetriebsparameters dienen, um auf der Basis des Vergleichsergebnisses des Komparators das Klopfen zu unterdrücken; und
- - Gewinn- und Schwellenwertsteuermittel zur Veränderung des Gewinns des Verstärkers und des Pegels des Schwellenwertsignals auf der Basis einer Motorbetriebsbedingung zur im wesentlichen gleichen Zeit.
11. Gerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Motorbetriebsbedingung die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit ist.
12. Gerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinn- und Schwellenwertsteuermittel folgende
Komponenten aufweisen:
- - Mittel zur Verkleinerung des Gewinns und des Schwellenwertsignals um einen im wesentlichen gleichen Prozentsatz, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit im ersten Bereich liegt; und
- - Mittel zur Erhöhung des Gewinns und des Schwellenwertsignals um einen im wesentlichen gleichen Prozentsatz, wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit in einem zweiten Bereich unterhalb des ersten Bereiches liegt.
13. Gerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Gewinnsteuermittel Mittel zur Veränderung der
Verstärkung und des Pegels des Schwellenwertsignals um
einen im wesentlichen gleichen Prozentsatz aufweisen.
14. Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - einen Klopfsensor zur Erfassung eines Klopfsignals;
- - einen Verstärker mit veränderlichem Gewinn, der an den Klopfsensor zur Verstärkung des Klopfsignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeschlossen ist;
- - Gewinnsteuermittel zur Veränderung des Gewinns des Verstärkers auf der Basis eines Motorbetriebszustandes;
- - Mittel zur Erzeugung eines Vibrationspegelsignals, das den Pegel des Verstärkerausgangssignals anzeigt;
- - Schwellenwerterzeugungsmittel zur Erzeugung eines Schwellenwertsignals mit einem Pegel, der den Pegel des Vibrationspegelsignals anzeigt, wobei das Signal durch einen ersten Algorithmus bestimmt wird, wenn der Gewinn des Verstärkers während einer vorgeschriebenen Periode konstant ist, während es durch einen zweiten Algorithmus bestimmt wird, wenn der Gewinn des Verstärkers während der vorgeschriebenen Periode durch die Gewinnsteuermittel verändert wird, wobei sich das Schwellenwertsignal schneller ändert, wenn es durch den zweiten Algorithmus und nicht durch den ersten Algorithmus bestimmt wird;
- - einen Komparator zum Vergleichen des Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals; und
- - Motorsteuermittel, die auf den Komparator ansprechen, um einen Motorbetriebszustand so zu steuern, daß auf der Basis des Vergleichsergebnisses des Komparators das Klopfen unterdrückt wird.
15. Gerät nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Algorithmus den Schwellenwert im wesentlichen
innerhalb der gleichen Zeit und im wesentlichen um den
gleichen Prozentsatz ändert, wie der Gewinn von den
Verstärkungssteuermitteln geändert wird.
16. Gerät nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Motorbetriebsbedingung die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit ist.
17. Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - einen Klopfsensor zur Erfassung eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - einen Verstärker mit veränderlichem Gewinn, der an den Klopfsensor zur Verstärkung des Klopfsignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals angeschlossen ist;
- - Mittel zur Erzeugung eines Vibrationspegelsignals, das den Pegel des Verstärkerausgangssignals anzeigt;
- - Mittel zur Erzeugung eines Schwellenwertsignals, das den Pegel des Vibrationspegelsignals anzeigt;
- - einen Komparator zum Vergleichen des Vibrationspegelsignals und des Schwellenwertsignals;
- - Motorsteuermittel, die auf den Komparator ansprechen und zur Steuerung eines Motorbetriebsparameters dienen, um auf der Basis des Vergleichsergebnisses des Komparators das Klopfen zu unterdrücken; und
- - Gewinnsteuermittel zur stufenweisen Umschaltung des Gewinns des Verstärkers innerhalb mindestens dreier unterschiedlicher Pegel auf der Basis eines Motorbetriebsbedingung.
18. Gerät nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Motorbetriebsbedingung die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit ist.
19. Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - Erzeugen eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - Verstärken des Klopfsignals mit einem bestimmten Verstärkungswert;
- - Erzeugen eins Vibrationspegelsignals, das den Pegel des verstärkten Klopfsignals über eine erste Periode anzeigt;
- - Erzeugen eines Schwellenwertes, der den Pegel des Vibrationspegelsignals über eine zweite Periode anzeigt;
- - Vergleiches des Vibrationspegelsignals mit dem Schwellenwertsignal;
- - Steuern eines Motorbetriebsparameters auf der Basis des Vergleichsergebnisses, um das Klopfen zu unterdrücken; und
- - Steuern der Verstärkung auf der Basis des Pegels des Schwellenwertsignals.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung der Verstärkung eine Veränderung der
Verstärkung in der Weise einschließt, daß das
Schwellenwertsignal innerhalb eines vorgeschriebenen
Bereiches bleibt.
21. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkung die Verringerung des Verstärkungswertes
einschließt, wenn der Schwellenwert größer als ein
oberer Grenzwert wird oder diesem entspricht.
22. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung der Verstärkung die Erhöhung des
Verstärkungswertes einschließt, wenn der Schwellenwert
kleiner als ein unterer Grenzwert wird oder diesem
entspricht.
23. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung der Verstärkung die stufenweise Änderung der
Verstärkung innerhalb mindestens zweier Pegel
einschließt.
24. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung des Gewinns folgende Schritte aufweist:
- - Verringern der Verstärkung, wenn der Schwellenwert größer als ein oberer Grenzwert wird oder diesem entspricht;
- - Messen der oberen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors entsprechend dem oberen Grenzwert;
- - Bestimmen einer unteren Umdrehungsgeschwindigkeit, die kleiner als die obere Umdrehungsgeschwindigkeit ist; und
- - Vergrößern der Verstärkung, wenn der Schwellenwert kleiner als die untere Umdrehungsgeschwindigkeit wird oder dieser entspricht.
25. Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Komponenten aufweist:
- - Erzeugen eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - Verstärken des Klopfsignals mit einem bestimmten Verstärkungswert;
- - Erzeugen eins Vibrationspegelsignals, das den Pegel des verstärkten Klopfsignals über eine erste Periode anzeigt;
- - Erzeugen eines Schwellenwertes, der den Pegel des Vibrationspegelsignals über eine zweite Periode anzeigt;
- - Vergleiches des Vibrationspegelsignals mit dem Schwellenwertsignal;
- - Steuern eines Motorbetriebsparameters auf der Basis des Vergleichsergebnisses, um das Klopfen zu unterdrücken; und
- - Ändern des Verstärkungspegels und des Pegels des Schwellenwertsignals im wesentlichen zur gleichen Zeit und auf der Basis einer Motorbetriebsbedingung.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gewinn
und der Schwellenwert im wesentlichen um den gleichen
Prozentsatz geändert werden.
27. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Motorbetriebsbedingung die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit ist.
28. Verfahren zur Unterdrückung des Klopfens bei einem
Verbrennungsmotor,
dadurch gekennzeichnet, daß es
folgende Schritte aufweist:
- - Erzeugen eines Klopfsignals, das Motorvibrationen anzeigt;
- - Verstärken des Klopfsignals mit einem bestimmten Verstärkungswert;
- - Erzeugen eins Vibrationspegelsignals, das den Pegel des verstärkten Klopfsignals über eine erste Periode anzeigt;
- - Erzeugen eines Schwellenwertsignals für den Vergleich mit dem Vibrationspegelsignal auf der Basis eines ersten Algorithmus, wenn der Gewinn während einer zweiten Periode konstant ist, und auf der Basis eines zweiten Algorithmus, wenn sich während der zweiten Periode der Gewinn ändert, wobei der zweite Algorithmus eine schnellere Änderung des Schwellenwertes bewirkt als der erste Algorithmus;
- - Vergleichen des Vibrationspegelsignals mit dem Schwellenwertsignal; und
- - Steuern des Motorbetriebsparameters auf der Basis des Vergleichsergebnisses, so daß das Klopfen unterdrückt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste
Algorithmus den Pegel des Schwellenwertsignals auf der
Basis eines Durchschnittswertes des
Vibrationspegelsignals über eine dritte Periode
berechnet, die länger als die erste Periode ist, und
daß der zweite Algorithmus den Schwellenwert um den
gleichen Prozentsatz ändert, wie sich der Gewinn
ändert.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2224478A JP2795976B2 (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 内燃機関用ノック制御装置 |
JP2255136A JPH04134167A (ja) | 1990-09-27 | 1990-09-27 | 内燃機関用ノック検出装置 |
JP2263875A JPH04143440A (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 内燃機関用ノック検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4128577A1 true DE4128577A1 (de) | 1992-03-05 |
DE4128577C2 DE4128577C2 (de) | 1996-01-11 |
Family
ID=27330911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4128577A Expired - Lifetime DE4128577C2 (de) | 1990-08-28 | 1991-08-28 | Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem Verbrennungsmotor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5205258A (de) |
KR (1) | KR940004349B1 (de) |
DE (1) | DE4128577C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995010032A1 (de) * | 1993-10-05 | 1995-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur klopferkennung |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5404854A (en) * | 1992-10-12 | 1995-04-11 | Nippondenso Co., Ltd. | Knock control system for internal combustion engine |
GB9501380D0 (en) * | 1995-01-24 | 1995-03-15 | Sun Electric Uk Ltd | Engine and rotary machine analysis |
DE19536110B4 (de) * | 1995-09-28 | 2005-09-29 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
US6479523B1 (en) * | 1997-08-26 | 2002-11-12 | Emory University | Pharmacologic drug combination in vagal-induced asystole |
US7904176B2 (en) | 2006-09-07 | 2011-03-08 | Bio Control Medical (B.C.M.) Ltd. | Techniques for reducing pain associated with nerve stimulation |
JP4355254B2 (ja) * | 2004-05-14 | 2009-10-28 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関用ノッキング検出装置 |
DE102007049150A1 (de) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Klopferkennungssystem sowie Verfahren für eine Verstärkungsregelung für ein Klopfsignal |
EP2116834A1 (de) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | Robert Bosch GmbH | Klopferkennungs- Vorrichtung und Verfahren für einen Verbrennungsmotor |
CN102713551B (zh) | 2010-01-20 | 2014-12-10 | Sem股份公司 | 分析发动机性能的设备和方法 |
JP5434994B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2014-03-05 | 株式会社デンソー | 内燃機関の異常燃焼検出装置及び内燃機関の制御装置 |
JP5464202B2 (ja) | 2011-12-12 | 2014-04-09 | 株式会社デンソー | 内燃機関の電子制御装置 |
US9945303B2 (en) * | 2013-05-07 | 2018-04-17 | Sem Ab | System and method for controlling the performance of an engine |
EP3974639A4 (de) * | 2019-08-02 | 2022-08-24 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Brennkraftmaschine und stromerzeugungssystem |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2832594A1 (de) * | 1977-07-26 | 1979-02-15 | Exxon Research Engineering Co | Vorrichtung und verfahren zur zuendzeitpunktsteuerung beim klopfen von brennkraftmaschinen |
DE3045178A1 (de) * | 1979-11-30 | 1981-07-02 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Zuendverzoegerungswinkel-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine |
DE3342466A1 (de) * | 1983-11-24 | 1985-06-05 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur erkennung klopfender verbrennungen bei brennkraftmaschinen |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4312214A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-26 | Chrysler Corporation | Knock detector for internal combustion engine |
JPS5738667A (en) * | 1980-08-14 | 1982-03-03 | Hitachi Ltd | Knock controller |
JPS5965225A (ja) * | 1982-10-05 | 1984-04-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のノツキング検出装置 |
JPS61157766A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | 内燃機関の点火時期制御方式 |
GB2198850B (en) * | 1986-11-27 | 1990-12-19 | Lucas Ind Plc | Knock detection system |
KR940001935B1 (ko) * | 1990-04-26 | 1994-03-11 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 내연기관용 녹제어장치 및 방법 |
-
1991
- 1991-08-23 US US07/749,348 patent/US5205258A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-28 KR KR1019910014946A patent/KR940004349B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-08-28 DE DE4128577A patent/DE4128577C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2832594A1 (de) * | 1977-07-26 | 1979-02-15 | Exxon Research Engineering Co | Vorrichtung und verfahren zur zuendzeitpunktsteuerung beim klopfen von brennkraftmaschinen |
DE3045178A1 (de) * | 1979-11-30 | 1981-07-02 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Zuendverzoegerungswinkel-steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine |
DE3342466A1 (de) * | 1983-11-24 | 1985-06-05 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur erkennung klopfender verbrennungen bei brennkraftmaschinen |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995010032A1 (de) * | 1993-10-05 | 1995-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur klopferkennung |
US5743233A (en) * | 1993-10-05 | 1998-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Method for detecting knocking |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5205258A (en) | 1993-04-27 |
DE4128577C2 (de) | 1996-01-11 |
KR920008323A (ko) | 1992-05-27 |
KR940004349B1 (ko) | 1994-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3137016C2 (de) | Vorrichtung zur Erkennung des Klopfens einer Brennkraftmaschine | |
DE19647161C2 (de) | Steuerverfahren und Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
DE10064088B4 (de) | Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
DE102008014672B4 (de) | Klopfdetektionsmodul mit Detektionszonen sowie Verfahren zum Detektieren eines Klopfens | |
DE3504039C2 (de) | ||
DE3221640C2 (de) | ||
DE3311968C2 (de) | ||
DE4127960C2 (de) | Klopfunterdrückungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor | |
DE4132832C2 (de) | Klopfgrenze-Regelverfahren und -Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
EP1309841B1 (de) | Klopferkennung bei brennkraftmaschinen mit modifizierung bei änderung einer filtercharakteristik oder zylinderindividueller änderung | |
DE4128577C2 (de) | Gerät zur Unterdrückung des Klopfens bei einem Verbrennungsmotor | |
DE3907850A1 (de) | Steuerapparat zur zuendzeitpunkteinstellung fuer einen verbrennungsmotor | |
DE3308541A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erkennung des klopfens bei brennkraftmaschinen | |
DE3783591T2 (de) | Maschinensteuerung durch die bestimmung der verbrennungsqualitaet. | |
DE3410403C2 (de) | Verfahren zum Steuern der einer Brennkraftmaschine nach Beendigung einer Kraftstoffabsperrung zugeführten Kraftstoffmenge | |
DE3916024C2 (de) | Klopfunterdrückungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine | |
DE2551610B2 (de) | Zündzeitpunktsteuersystem für eine Brennkraftmaschine | |
DE19605407C2 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Zündwinkels für eine Brennkraftmaschine mit adaptiver Klopfregelung | |
DE3207455C2 (de) | ||
DE4126961A1 (de) | Klopfregelungsverfahren und vorrichtung fuer verbrennungskraftmaschinen | |
DE3420465A1 (de) | Einrichtung zum unterdruecken von motorklopfen in einem verbrennungsmotor | |
EP0722562B1 (de) | Verfahren zur klopferkennung | |
EP1276981B1 (de) | Verfahren zur anpassung eines adaptionskennfelds einer adaptiven brennkraftmaschinen-klopfregelung und verfahren zur adaptiven klopfregelung einer brennkraftmaschine | |
DE4006992A1 (de) | Klopfunterdrueckungseinrichtung fuer eine brennkraftmaschine | |
DE4033560C2 (de) | Klopferkennungsvorrichtung für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |