DE4142068A1

DE4142068A1 - Einrichtung fuer die erfassung von motorklopfen

Info

Publication number: DE4142068A1
Application number: DE4142068A
Authority: DE
Inventors: Yasunori Iwakiri
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1992-06-25
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: US5311765A; JP3038924B2; JPH04221730A; DE4142068C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Erfassung des Klopfens eines Motors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere eine Einrichtung für die Erfassung von Motorklop fen, die die Klopfintensität aus dem Wellenformmuster des Zylinderin nendrucks ermittelt.

Nachdem für die Steuerung von Fahrzeugen und von Fahrzeugmotoren elektronische Steuerungstechniken in großem Umfang in Gebrauch ge kommen sind, sind viele Verfahren vorgeschlagen worden, die auf die Lösung des Problems des Motorklopfens gerichtet sind. Zusätzlich zur Verbesserung der Form der Verbrennungskammer, der Verbesserung der Gasströmung und der Verhinderung des Klopfens durch die Erhö hung des Oktanwerts des Kraftstoffs werden bei in Massenproduktion hergestellten Fahrzeugen Klopfsteuerungstechniken angewendet, die auf optimale Kraftstoffverbrauchseigenschaften und/oder optimale dy namische Eigenschaften in jedem Fahrzustand unabhängig von den un terschiedlichen Arten des Kraftstoffs und den zeitabhängigen Verände rungen des für den Motor geforderten Oktanwertes abzielen, indem die Voreilung der Zündperiode auf eine Grenze vorgeschoben wird, bei der ein Klopfen vom menschlichen Ohr kaum wahrgenommen werden kann. Einige dieser Techniken werden inzwischen auf jeden Zylinder eines Sechszylindermotors angewendet.

Die Erfassung und die Quantifizierung des Klopfens stellen wichtige Faktoren für fahrzeuginterne elektronische Klopfsteuerungstechniken dar. Die in Kraftfahrzeugen eingebauten Klopfsteuerungsgeräte ver wenden als mögliche Klopferfassungsparameter beispielsweise den Zy linderinnendruck, die Motorvibration, den Zündfunken, das Klopfge räusch und den Ionenstrom im Zylinder.

Eine solche Erfassungseinrichtung (Detektor) ist aus /Automobile Technology. von Jidosha Gÿutsu, Band 20, Nr. 11, veröffentlicht in Japan 1986, bekannt. Dieser Detektor umfaßt einen an der Zündkerze angebrachten Sensor für den Zylinderinnendruck für die Erfassung des Drucks in der Verbrennungskammer, die Entnahme der Hochfrequenz komponenten im Bereich der Klopffrequenz aus dem Wellenformmu ster des Zylinderinnendrucks, das durch die Ausgabe des Drucksensors erhalten wird, die Umwandlung der Vibrationsintensität in eine Zahl und die Verwendung einer statistischen Verarbeitung, um einen Klopf pegel zu bestimmen.

In dem obenerwähnten Klopfdetektor werden jedoch die Erfassungser gebnisse durch die Position und die Spezifikation des Zylinderinnen drucksensors oder durch die Position des Zylinders in der Zylinder reihe, in dem die Klopferfassung ausgeführt wird, leicht beeinflußt. Um diesen Einfluß zu beseitigen, mußte die Klopferfassungslogik für jeden Motortyp optimiert werden, wodurch die Anzahl der Operationen und außerdem die Kosten erhöht wurden, ferner wurde die Klopferfas sungsgenauigkeit negativ beeinflußt, wenn die Logik nicht geeignet op timiert war.

Obwohl der an der Zündkerze angebrachte Zylinderinnendruckssensor den Vorteil besitzt, daß für den Motor keine besondere Abwandlung er forderlich ist, nimmt dieser Sensor zusätzlich zum Verbrennungsdruck auch die mechanischen Schwingungen des Motors auf. Wenn die Hoch frequenzsignalkomponenten der Wellenform der Sensorausgabe ver wendet werden, ist es schwierig, die durch ein Rauschen verursachten Frequenzen abzutrennen, so daß es bisher schwierig war, die Erfas sungsgenauigkeit der Klopfkomponenten zu erhöhen. Da insbesondere die Hochfrequenzvibrationen zunehmen, wenn der Motor bei hoher Drehzahl läuft, ist im Stand der Technik die Erfassung der Klopfkom ponenten äußerst schwierig.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorklop fen mit hoher Genauigkeit und unter Verwendung einer üblichen Logik unabhängig vom Motortyp und von Unterschieden zwischen den ein zelnen Sensoren zu erfassen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrich tung für die Erfassung von Motorklopfen zu schaffen, die nur wenige Operationen erfordert und niedrige Kosten verursacht.

Diese Aufgaben werden bei einer Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, die sich auf besondere Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung beziehen, angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungs formen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines eine erfindungsge mäße Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen aufweisenden Motors;

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Erläuterung eines Teils der Konstruktion der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen;

Fig. 3 einen Graphen für die Erläuterung der Grenzfrequenz, die in der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Erfas sung von Motorklopfen verwendet wird;

Fig. 4 einen Graphen für die Erläuterung einer Beziehung zwi schen dem Verbrennungsdruck und dem Kurbelwinkel;

Fig. 5 eine schematische Darstellung von auf den Motor bezo genen Symbolen, die in der vorliegenden Beschreibung für die Berechnung des Kompressionsverhältnisses ver wendet werden;

Fig. 6 einen Graphen für die Erläuterung einer Wellenform des Verbrennungsdrucks;

Fig. 7a, 7b Wellenformmuster für die Analyse des Verbrennungs drucks;

Fig. 8 einen Graphen für die Erläuterung eines Wellenformmu sters bezüglich der durch das Klopfen erzeugten Wärme;

Fig. 9 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Konstruktion der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen, die den Punkt des Beginns der Klopf wärme erfaßt;

Fig. 10 einen Graphen für die Erläuterung eines in der erfin dungsgemäßen Einrichtung für die Erfassung von Mo torklopfen gesetzten Referenzwertes eines Hochfre quenz-Oszillationspegels;

Fig. 11 ein Flußdiagram für die Erläuterung einer Verarbeitung zum Setzen eines Klopferfassungs-Zustandsbits in der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen;

Fig. 12 einen Graphen für die Erläuterung einer Beziehung zwi schen dem Klopfen und einer Hochfrequenz Oszillati ons-Wellenform;

Fig. 13 ein Flußdiagram für die Erläuterung einer Verarbeitung zum Ermitteln der Klopfintensität in der erfindungsge mäßen Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen; und

Fig. 14 einen Graphen für die Darstellung des mechanischen Rauschens.

In Fig. 1 ist ein Teil des Aufbaus eines Steuersystems für einen Ver brennungsmotor gezeigt, in dem eine erfindungsgemäße Einrichtung für die Erfassung des Klopfens des Motors eingesetzt wird. In einem Motor 1 wird über ein Luftfilter 2 und einen Ansaugkrümmer 3 Luft in eine Verbrennungskammer 17 angesaugt, ferner wird mit einer Ein spritzeinrichtung 4 auf der Grundlage eines Einspritzsignals Si in diese Ansaugluft Kraftstoff eingespritzt. Das in die Verbrennungskammer 17 angesaugte Luft-/Kraftstoff-Gemisch wird mittels einer Zündkerze 5 aufgrund eines Zündsignals Sp gezündet und verbrannt, anschließend wird das Abgas aus einem Auspuffkrümmer 6 ausgestoßen.

Von einem Luftströmungsmesser 7 wird ein in die Verbrennungskam mer 17 angesaugtes Luftvolumen Qa gemessen, wobei dieses Luftvo lumen Qa durch eine im Ansaugkrümmer 3 eingebaute Drosselklappe 8 gesteuert wird. Ferner erfaßt ein im Ansaugkrümmer 3 eingebauter Ansaugluft-Drucksensor 9 den Ansaugunterdruck im Ansaugkrümmer 3.

Von einem Kurbelwinkelsensor 10 wird der Drehwinkel einer Kurbel welle 16 erfaßt. Die Ausgangsimpulse von diesem Sensor 10 werden gezählt, um so die Drehzahl N des Motors 1 zu berechnen.

Im Auspuffkrümmer 6 ist ein O₂-Sensor 11 eingebaut, der die Sauer stoffkonzentration im Abgas mißt. An einem Wasser-Kühlmantel 31 ist ein Temperatursensor 12 angebracht, der die Temperatur des durch den Wasser-Kühlmantel 31 strömenden Kühlmittels erfaßt.

Der Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 17 wird von ei nem Zylinderinnendrucksensor 13 erfaßt. Dieser Zylinderinnendrucksensor 13 ist am Zylinderkopf des Motors 1 etwa als Unterlegscheibe der Zündkerze 5 befestigt und gibt ein Signal aus, das sich im Verhält nis zum Druck in der Verbrennungskammer 17 verändert. Eine weitere mögliche Konstruktion des Zylinderinnendrucksensors 13 besteht darin, daß in die Zündkerze 5 ein druckempfindliches Element eingebaut wird.

Eine in Fig. 9 gezeigte Fahrzustand-Erfassungseinrichtung 14 umfaßt den Luftströmungsmesser 7, den Luftansaugsensor 9, den O₂-Sensor 11 und den Temperatursensor 12, die weiter oben erwähnt worden sind.

Die Fahrzustand-Erfassungseinrichtung 14, der Zylinderinnendrucksen sor 13 und der Kurbelwinkelsensor 10 geben an eine Steuereinheit 20 Signale aus. Die Steuereinheit 20 umfaßt elektronische Schaltungen auf der Basis eines Mikrocomputers und erfaßt aus den Eingangssignalen ein Klopfen, führt eine für die Unterdrückung und Steuerung des Klop fens oder für eine andere Verbrennungssteuerung erforderliche Be rechnung aus und gibt an die Einspritzeinrichtung 4 und die Zündkerze 5 ein Einspritzsignal Si bzw. ein Zündsignal Sp aus.

In Fig. 2 sind diejenigen Teile der Steuereinheit 20 gezeigt, die die Klopferfassung betreffen. Das Ausgangssignal vom Zylinderinnen drucksensor 13 wird in ein Filter 21 für die Ausblendung hoher Fre quenzen eingegeben. Nach der Beseitigung vorgegebener Hochfre quenzkomponenten wird von einem A/D-Umsetzer 22 eine A/D-Um setzung ausgeführt, anschließend wird das sich ergebende Signal in eine Klopfintensitäts-Berechnungsschaltung 23 eingegeben.

Die Hochfrequenzkomponenten müssen ausgeblendet werden, um ein Rauschen zu beseitigen, das andernfalls die Berechnung des Gesamt betrages der in der Verbrennungskammer 17 erzeugten Wärme unge nau machen würde. Die Grenzfrequenz, die für die Ausblendung dieser Hochfrequenzkomponenten erforderlich ist, ist konstant und unabhän gig von der Drehzahl N des Motors 1, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Für das Filter 21 für die Ausblendung hoher Frequenzen kann bei spielsweise ein Analogfilter verwendet werden. Dieses Filter umfaßt ein Widerstandselement, dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Oszillationsfrequenz des Eingangssignals variiert; es ist so beschaffen, daß es ein gewünschtes Frequenzband durchläßt, indem die Dämp fungscharakteristik des Eingangssignals frequenzabhängig ausgebildet wird. Das Filter kann entweder ein Bessel-Filter oder ein Butterworth- Filter sein.

Die Klopfintensitäts-Berechnungsschaltung 23 umfaßt einen Berech nungsteil 26 für die Berechnung der erzeugten Wärme, einen Klopf wärmebeginn-Erfassungsteil 27, der den Beginn der Erzeugung von Klopfwärme erfaßt, einen Klopfwärme-Berechnungsteil 28 und einen Klopfintensitäts-Berechnungsteil 29.

Der Berechnungsteil 26 für die Berechnung der erzeugten Wärme be rechnet auf der Grundlage einer Verbrennungsdruck-Wellenform, aus der die Hochfrequenzkomponenten durch das Filter 21 für die Aus blendung hoher Frequenzen die Hochfrequenzkomponenten ausgeblen det worden sind, einer Kurbelwinkeleingabe vom Kurbelwinkelsensor 10 und verschiedener Signale, die den Betriebszustand des Motors 1 betreffen und von der Betriebszustand-Erfassungseinrichtung 14 einge geben werden, die während einer Umdrehung der Kurbelwelle 16 er zeugte Gesamtwärme.

Der Klopfwärmebeginn-Erfassungsteil 27 erfaßt den Beginn der Erzeu gung der Klopfwärme, die während der betreffenden Umdrehung der Kurbelwelle 16 erzeugt wird.

Der Klopfwärme-Berechnungsteil 28 berechnet die während derselben Umdrehung der Kurbelwelle 16 durch das Klopfen erzeugte Wärme.

Der Klopfintensitäts-Berechnungsteil 29 berechnet das Verhältnis der berechneten insgesamt erzeugten Wärme zur Klopfwärme, bestimmt auf der Grundlage dieses Verhältnisses die Klopfintensität und gibt über eine Klopfintensitätssignal-Ausgangsschaltung 30 ein bestimmtes Ergebnis aus.

Dieses Signal wird in eine (nicht gezeigte) Zündzeitpunkt-Steuerschal tung in der Steuereinheit 20 eingegeben und als Information für die Klopfsteuerung verwendet.

Die Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen ist ferner mit ei nem Hochpaßfilter 41, einem Komparator 42, einem Gatter 43 und ei ner Referenzwert-Setzeinrichtung 15 versehen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, um den Beginn des Klopfens zu erfassen.

Die Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors 13 wird in ein parallel zum Filter 21 für die Ausblendung hoher Frequenzen angeordnetes Hochpaßfilter 41 eingegeben. Dieses Hochpaßfilter 41 läßt nur be stimmte Hochfrequenzkomponenten dieses Signals hindurch und gibt diese an den Komparator 42 aus. In den Komparator 42 wird im voraus ein vorgegebener Referenzwert eingegeben, wobei an das Gatter 43 ein Signal mit hohem Pegel ausgegeben wird, wenn die eingegebenen Hochfrequenzkomponenten diesen Referenzwert übersteigen. Wenn die Ausgabe des Komparators 42 hohen Pegel besitzt, liest das Gatter 43 den vom Kurbelwinkelsensor 10 erfaßten Kurbelwinkel und gibt ein Synchronisationssignal an die Klopfintensitäts-Berechnungsschaltung 23 aus. Aufgrund dieses Signals führt die Klopfintensitäts-Berechnungs schaltung 23 eine Verarbeitung bezüglich eines Klopferfassungs-Zu standsbits FKN, das später beschrieben wird, aus.

Der in den Komparator 42 eingegebene Referenzwert wird von der Re ferenzwert-Setzeinrichtung 15 gemäß der Ausgabe der Betriebszustand- Erfassungseinrichtung 14 gesetzt. Wie in Fig. 10 gezeigt, verändert sich der Referenzwert bei einer Drehzahl oberhalb von 4000 min-¹ im wesentlichen linear zur Drehzahl des Motors 1. Unterhalb von 4000 min-¹ wird der Referenzwert im wesentlichen konstant gehalten, da der Pegel des mechanischen Rauschens im erfaßten Frequenzbereich bis zu dieser Drehzahl nicht variiert, wie in Fig. 14 gezeigt ist; auf diese Weise kann der Punkt, an dem das Klopfen beginnt, bis zu einer hohen Drehzahl erfaßt werden.

Nun wird die Klopferfassungsverarbeitung unter Verwendung der obenbeschriebenen Konstruktion beschrieben.

Der Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer 17 eines jeden Zylinders zeigt in jedem Takt eine Spitze. In Fig. 4 ist die Wellenform des Verbrennungsdrucks gezeigt, nachdem die Hochfrequenzkompo nenten beseitigt worden sind. Die Berechnung der erzeugten Wärme beginnt, wenn dieses Drucksignal den Wert P₀ übersteigt, der folgen dermaßen definiert ist:

P₀= Funktion (Tp oder Ladedruck),

wobei Tp eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge ist, der Ladedruck einen Ansaugdruck bezeichnet und P₀ als Funktion dieser Parameter darge stellt wird. Tp und der Ladedruck werden anhand der Signale von der Betriebszustand-Erfassungseinrichtung 14 und des Kurbelwinkelsensors 10 erhalten.

Die Berechnung der erzeugten Wärme wird folgendermaßen ausge führt. Zunächst wird anhand der folgenden Beziehung ein Kompressi onsverhältnis rc berechnet:

rc = (vc + VST)NC = ε,

wobei VC und VST das Volumen der Verbrennungskammer 17 bzw. das Hubvolumen des Kolbens 16 sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Das Gesamtvolumen V(R) von VC und VST beim Kurbelwinkel R ist durch die folgende Beziehung gegeben:

V (R) = VST · {1/(rc-1) + (1 + cosR)/2 + B/2 · [1-(1-((sinR)/B)²)^-1/2]}

B = 2CL/STL - 2CL/2R = CL/R

wobei r den Umlaufradius der Kurbelwelle 16 und CL die Länge der die Kurbelwelle 16 mit dem Kolben 18 verbindenden Pleuelstange 19 bezeichnen.

Ferner wird aus den Verbrennungsdrücken P₁ und P₂ und den Zylin dervolumina V₁ und V₂ bei 60° und bei 44° vor dem oberen Totpunkt, die aus der Wellenform des Drucks in der Verbrennungskammer 17 während des Verbrennungsprozesses abgelesen werden können, ein polytropischer Index PN ermittelt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Hier bei wird die folgende Beziehung verwendet:

PN = (lnP₂-lnP₁)/(lnV₁-lnV₂)

In der Praxis wird ein Verbrennungsdruck P(I) und ein Volumen V(I) progressiv berechnet, um die gesamte erzeugte Wärme zu bestimmen. Diese Berechnung wird für jeden Einheitskurbelwinkel berechnet; wenn beispielsweise P(I) und V(I) dem momentanen Kurbelwinkel ent sprechen, werden für den unmittelbar folgenden Kurbelwinkel die Werte P(I+ 1) bzw. V(I+ 1) berechnet, wie in Fig. 7a gezeigt ist. Die Differenz zwischen einem Druck zum Zeitpunkt t₁, der dem Parameter I entspricht, und einem Druck zum Zeitpunkt t₂, der dem Parameter I+1 entspricht, enthält einen Druckanstieg aufgrund der Verbrennung und einen Druckanstieg aufgrund der Kolbenverschiebung.

Ein für die Berechnung der erzeugten Wärme erforderlicher Koeffizi ent Fx ist durch die folgende Beziehung gegeben:

FX = Cv/R

wobei:

Cv
= spezifische Wärme bei konstantem Volumen (= 0,33)
R	= Gaskonstante (= 29,13)

Wenn das Zylindervolumen bei Beginn der Kompression durch V(1) = VST dargestellt wird, kann die gesamte erzeugte Wärme Q aus

Q = Σ_I=1;N Fx · {[P(I+1) - P(I)] - [(V(I)/V(I+1))^PN - 1] · P(I)} · V(I)

ermittelt werden. Dann wird die durch das Klopfen erzeugte Wärme berechnet. Die durch das Klopfen erzeugte Wärme ist in Fig. 8 durch den schraffierten Bereich dargestellt.

In dieser Verarbeitung ermittelt die Steuereinheit 20 zunächst auf der Grundlage der Hochfrequenz-Oszillationen in einem bestimmten Wel lenlängenbereich (30 bis 40 kHz) einen Punkt, bei dem die Erzeugung der Klopfwärme beginnt. Diese Hochfrequenz-Oszillation wird mittels des Hochpaßfilters 41 aus der Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors 13 entnommen. Dann setzt die Steuereinheit 20 einen Punkt fest, bei dem die Erzeugung der Klopfwärme endet. Dieser Punkt wird bei spielsweise dann gesetzt, wenn die gesamte Wärmeerzeugung Null wird. Im allgemeinen wird das mechanische Motorrauschen, das sich entsprechend der Motordrehzahl wie in Fig. 14 gezeigt ändert, mit der spezifischen Oszillation der durch das Klopfen erzeugten Drucksignale vermischt. Wenn jedoch wie oben beschrieben das Klopfen in einem Hochfrequenzbereich erfaßt wird, kann die Wirkung des mechanischen Rauschens vernachlässigt werden.

In Fig. 11 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das der Erläuterung der Ver arbeitung bezüglich eines Klopferfassungs-Zustandsbits FKN dient, wobei die Verarbeitung synchron zu denjenigen Zeitintervallen ausge führt wird, in denen das Ausgangssignal des Gatters 43 hohen Pegel besitzt.

Zunächst wird in einem Schritt 51 der momentane Kurbelwinkel R ein gelesen und in einem Schritt S2 mit einem vorgegebenen Wert R₃ verglichen. Der Wert R₃ wird in der Umgebung des oberen Totpunktes gesetzt. Wenn R R₃ gilt, wird der Kurbelwinkel R in einem Schritt S3 mit einem vorgegebenen Wert R₄ verglichen. Der Wert R₄ wird beispielsweise so festgesetzt, daß sein Wert durch ′′oberer Totpunkt + 50°" gegeben ist.

Der Erfinder hat experimentiell bestätigt, daß der Pegel der Hochfre quenzkomponenten der Oszillationswellenform, die vom Zylinderin nendrucksensor 13 ausgegeben wird, in einer angenäherten Entspre chung mit demjenigen Kurbelwinkel, bei dem das Klopfen beginnt, schnell variiert, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Daraus kann geschlossen werden, daß das Klopfen bei einer Verschiebung um 50° vom oberen Totpunkt auftritt.

Wenn daher vom Gatter 43 ein Synchronisationssignal ausgegeben wird und R im Bereich zwischen R₃ und R₄ liegt, wird festgestellt, daß das Klopfen begonnen hat, so daß das Klopferfassungs-Zustandsbit FKN im Schritt S5 auf den Wert "1" gesetzt wird. Wenn jedoch R nicht im Be reich zwischen R₃ und R₄ liegt, wird das Klopferfassungs-Zustandsbit FKN auf "0" zurückgesetzt, so daß die Routine beendet ist.

Die aufgrund des Klopfens erzeugte Wärme Q wird dadurch ermittelt, daß zwischen den Punkten, bei denen das Klopfen beginnt bzw. endet, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine gerade Linie gezogen wird und die schraffierte Fläche oberhalb dieser geraden Linien berechnet wird.

Dann kann die Klopfintensität auf der Grundlage des Verhältnisses S = Q_B/Q_A bestimmt werden, wobei Q_A die gesamte erzeugte Wärme und Q_B diejenige Wärme ist, die aufgrund des Klopfens auftritt und auf die oben beschriebene Weise ermittelt wird.

In Fig. 13 ist ein Flußdiagram gezeigt, das der Erläuterung einer Ver arbeitung für die Bestimmung der Klopfintensität dient. Diese Verar beitung wird synchron zu einem Einheitskurbelwinkel (z. B. 1°) ausge führt.

Zunächst wird in einem Schritt S11 der Kurbelwinkel R gelesen und in einem Schritt S12 mit einem vorgegebenen Wert R₁ verglichen. Bei spielsweise wird R₁ gleich einem Kurbelwinkel gesetzt, der der Zün dung entspricht, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Wenn R R₁ gilt, wird der Kurbelwinkel R in einem Schritt S13 mit einem vorgegebenen Wert R₂ verglichen. Beispielsweise wird R₂ gleich einem unteren Totpunkt gesetzt, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Kurbelwinkel, der für die Bestimmung des Punktes, bei dem das Klopfen beginnt, erforderlich ist, zwischen dem Zündungs-Kurbelwin kel und dem unteren Totpunkt liegen muß.

Wenn daher der Kurbelwinkel R im Bereich zwischen R₁ und R₂ liegt, wird in einem Schritt S14 festgestellt, ob das Klopferfassungs-Zu standsbit FKN gesetzt worden ist. Wenn hingegen der Kurbelwinkel R nicht in dem Bereich zwischen R₁ und R₂ liegt, ist die momentane Routine beendet.

Wenn im Schritt S14 festgestellt wird, daß FKN = 1 ist, wird ge schlossen, daß ein Klopfen aufgetreten ist, so daß eine entsprechende Wärmemenge, die aufgrund des Klopfens erzeugt wird, in einem Schritt S15 berechnet wird. Wenn andererseits im Schritt S14 FKN = 0 ist, wird die Wärmemenge Q_C die nicht durch das Klopfen erzeugt wird, in einem Schritt S16 berechnet. Q_C stellt die Differenz dar, die durch die Subtraktion der Klopfwärme Q_B von der insgesamt erzeugten Wärme Q_A erhalten wird.

Anschließend wird das Verhältnis der obenerwähnten zwei Größen S = Q_B/Q_C ermittelt, um in einem Schritt S17 die Klopfintensität zu berech nen. Dann wird in einem Schritt S18 aus dem Verhältnis S ein Klopf pegel bestimmt und das entsprechende Intensitätssignal ausgegeben, worauf die Routine beendet ist. Auf diese Weise kann ein Klopfen un abhängig vom Typ des Motors, von der Einbauposition des Zylinderin nendrucksensors 13 und den Unterschieden zwischen den einzelnen Sensoren mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, ohne daß irgend eine Veränderung der Erfassungslogik erforderlich ist.

Die obige Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die der Erläuterung der vorliegenden Erfindung dient, soll nicht als begrenzend angesehen werden, da der Fachmann viele Abwandlungen ausführen kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Einrichtung für die Erfassung des Klopfens eines Motors (1), der eine Kurbelwelle (16) und eine Verbrennungskammer (17) umfaßt, mit
einer Einrichtung (13) für die regelmäßige Erfassung eines Verbrennungsdrucks in der Verbrennungskammer (17) und für die Ausgabe einer entsprechenden Druckwellenform,
einer Einrichtung (14) für die Erfassung eines Betriebszu standes des Motors (1) und
einer Einrichtung (10) für die Erfassung eines Drehwinkels der Kurbelwelle (16), gekennzeichnet durch,
eine Einrichtung (21) für die Beseitigung von Hochfrequenz komponenten aus der Wellenform,
eine Einrichtung (41) für die Entnahme von Hochfrequenz komponenten aus der Wellenform,
eine Einrichtung (21) für die Berechnung der Gesamtmenge der in der Verbrennungskammer (17) während einer Umdrehung der Kurbelwelle (16) erzeugten Wärme (Q_A) auf der Grundlage der von der Hochfrequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung (21) verarbeiteten Wellenform und auf der Grundlage des Betriebszustandes des Motors (1),
eine Einrichtung (15) zum Setzen eines Referenzpegels be züglich der entnommenen Hochfrequenzkomponenten auf der Grund lage des Betriebszustandes des Motors (1),
eine Einrichtung (27; 42, 43) für die Bestimmung eines Start punktes für die Erzeugung von Klopfwärme (Q_B) während einer Um drehung der Kurbelwelle (16) auf der Grundlage der entnommenen Hochfrequenzkomponenten und des von der Setzeinrichtung (15) ge setzten Referenzpegels,
eine Einrichtung (42, 43) zum Setzen eines Endpunktes der Erzeugung von Klopfwärme während einer Umdrehung der Kurbel welle (16),
eine Einrichtung (28) für die Berechnung der Klopfwärme (Q_B), die während einer Umdrehung der Kurbelwelle (16) erzeugt wird, auf der Grundlage des Startpunktes und des Endpunktes der Er zeugung der Klopfwärme und auf der Grundlage der von der Hochfre quenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung (21) verarbeiteten Wellen form und
eine Einrichtung (29) für die Bestimmung der Klopfintensität auf der Grundlage der gesamten Wärmemenge (Q_A) und der Klopf wärmemenge (Q_B).

2. Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzpegel bis zu einer vorgegebenen Motordrehzahl konstant gehalten wird und oberhalb die ser bestimmten Motordrehzahl im wesentlichen linear mit der Motor drehzahl variiert.

3. Einrichtung für die Erfassung von Motorklopfen gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzkomponenten- Entnahmeeinrichtung Hochfrequenzkomponenten zwischen 30 kHz und 40 kHz entnimmt.