DE4011938A1 - Klopfdetektorvorrichtung fuer einen kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klopfdetektorvorrichtung zum Erfassen von Klopfen eines in einem Fahrzeug angebrachten Motors, wobei das Ausgangssignal eines Klopfsensors direkt von einem analogen Signal in digitale Daten gewandelt wird.

Herkömmliche Klopfregler in Fahrzeugen weisen einen Klopfsensor zum Erfassen des Klopfens in Abhängigkeit von einer abnormalen Verbrennung des Fahrzeugmotors auf und beugen dem Klopfen durch Regeln des Zündzeitpunktes vor. Der Regler kann den Zündzeitpunkt an der Klopfgrenze einregeln, wodurch die Leistungsausbeute des Motors verbessert wird.

Der Klopfsensor ist an einer geeigneten Stelle angebracht, um Schwingungen des Drucks in einer Brennkammer infolge abnormaler Verbrennung oder mechanische Vibrationen zu erfassen, die von der Brennkammer auf den Zylinderblock des Motors übertragen werden.

Die Erkennung des Auftretens von Klopfen ist in den JP-POSen 58-30477 (1983) und 61-8472 (1986) beschrieben. Demnach umfaßt eine herkömmliche Klopfdetektorvorrichtung einen Klopfsensor, eine Filterschaltung zum Herausfiltern einer Klopfkomponente durch Begrenzen des Frequenzbandes des Signals von dem Sensor, eine Spitzenwert-Halteschaltung zum Halten des Spitzenwertes der Signalwellen und einen Analog/Digital-Wandler zum Wandeln des Spitzenwertes von dem Analogsignal in ein digitales Signal. Ein Mikrocomputer berechnet aus den gewandelten digitalen Signalen einen Durchschnittswert mehrerer Spitzenwerte und stellt fest, ob Klopfen auftritt, indem er den Durchschnittswert mit einem vorbestimmten Wert eines Klopffeststellungspegels vergleicht.

Analoge Filter wie etwa die Filterschaltung und die Spitzenwert-Halteschaltung der herkömmlichen Vorrichtung verwenden Elemente wie Widerstände und Kondensatoren mit Toleranzen, so daß es nicht möglich ist, einen von einer Schaltungskonstante abhängigen Fehler auszuschließen. Jedes Element wird so ausgewählt, daß die Schaltungskonstante geeignet ist, was mehrere Herstellungsschritte erfordert. Viele Schritte und die Anzahl der Teile der in den analogen Schaltungen verwendeten Elemente erhöhen die Herstellungskosten.

Darüber hinaus werden die Elemente im Laufe ihres Lebens schlechter, so daß die Schaltungscharakteristika sich ändern. Damit sinkt die Verläßlichkeit der analogen Schaltung.

Wenn das Auftreten von Klopfen durch Verarbeiten der Signale von dem Klopfsensor ohne die analoge Schaltung ausgeführt wird, ist demzufolge eine schnelle Verarbeitung erforderlich, um präzise die Vibrationswellen in digitale Daten zu wandeln. Bei der herkömmlichen Vorrichtung besteht das Problem, daß die elektrische Last steigt, wenn die Klopferfassung ausgeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klopfdetektorvorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor zu schaffen, welche die von dem Klopfsensor abgegebenen Wellen mit hoher Geschwindigkeit ohne eine analoge Schaltung verarbeiten und aus wenigen Teilen mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die Klopfdetektorvorrichtung nach der Erfindung umfaßt eine Analog/Digital-Wandlungsschaltung zum direkten Wandeln eines Vibrationssignales von einem Klopfsensor während einer Klopferfassungszeit in digitale Daten in jeder Abtastperiode mit der Möglichkeit der Reproduktion des Vibrationssignales, eine Schaltung zum Setzen eines Klopfunterscheidungspegels in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl, eine Rechenschaltung zum Berechnen eines Klopfpegels auf der Grundlage eines Durchschnittswertes der digitalen Daten und eine Klopffeststellungsschaltung zum Feststellen, ob Klopfen auftritt, indem der Klopfpegel während der Klopferfassungszeit mit dem von der Setzschaltung gesetzten Klopferfassungspegel verglichen wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachstehenden Beschreibung, in welcher bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Klopferfassungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zum Erläutern der Arbeitsweise der Erfindung;

Fig. 3, 4 Flußdiagramme des Klopferfassungsverfahrens mittels der Vorrichtung; und

Fig. 5 eine Zeitdarstellung der Klopferfassung mittels der Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Motorüberwachungssystem und eine Klopfdetektorvorrichtung nach der Erfindung. Gemäß der Zeichnung weist ein Motor 1 eine Brennkammer 1 a, einen Kühlmittelkanal 1 b, eine Kurbelwelle 1 c und einen Kurbelrotor 1 d auf. Die Brennkammern 1 a eines jeden Zylinders weisen einen mit einem Einlaßkanal 4 verbundenen Einlaß 2 und einen mit einem Auspuffrohr 5 verbundenen Auspuff-Auslaß 3 auf. Ein Luftfilter 6 steht mit der stromaufwärtigen Seite des Einlaßkanales 4 in Verbindung. Der Kanal 4 weist in seinem Verlauf eine Drosselklappe 7 auf. An dem Einlaß 2 ist ein Einspritzer 8 angebracht. Ein Kraftstoffeinspritzsystem umfaßt den Einspritzer 8, einen Druckregler 8 a, ein Mengenteilrohr 8 b, ein Kraftstoffilter 8 c, eine Kraftstoffpumpe 8 d und einen Kraftstofftank 8 e. An dem Auspuffrohr 5 ist ein katalytischer Wandler 9 vorgesehen.

Der Kurbelrotor 1 d ist fest um die Kurbelwelle 1 c herum angebracht. Ein Kurbelwinkelsensor 11 ist der Außenseite des Rotors 1 d gegenüber vorgesehen. An der Drosselklappe 7 ist ein Drosselpositionssensor 12 angebracht zum Erfassen des Öffnungsgrades der Drosselklappe 7. Ein Leerlaufschalter 12 a, der mit dem Drosselpositionssensor 12 zusammenarbeitet, stellt einen Leerlauf des Motors fest. Der Einlaßkanal 4 ist mit einem Einlaß-Luftmassensensor 13 stromabwärts des Luftfilters 6 versehen. Ein Kühlmittel-Thermosensor 14 liegt frei in dem Kühlmittelkanal 1 b des Motors 1 und ein Abgassensor, wie etwa ein Sauerstoffsensor 15 liegt frei in dem Auspuffrohr 5 stromaufwärts des katalytischen Wandlers 9.

Eine Hauptüberwachungseinheit 10 empfängt verschiedene Ausgangssignale von dem Drosselsensor 12, dem Leerlaufschalter 12 a, dem Einlaß-Luftmassensensor 13, dem Kühlmittel-Thermosensor 14 und dem Sauerstoffsensor 15. Die Einheit 10 wird beispielsweise von einem Mikrocomputer gebildet. Die Einheit 10 empfängt darüber hinaus ein Ausgangssignal von dem Kurbelwinkelsensor 11 über eine Wellenformschaltung 11 a und ist mit einer Zündschaltung 17 als eine Betätigungsantriebsschaltung verbunden.

Die Einheit 10 steht ferner mit einer Hilfsklopfdetektoreinheit 20 in Verbindung. Die Detektoreinheit 20 ist über die Wellenformschaltung 11 a mit dem Kurbelwinkelsensor 11 und ferner über eine Verstärkerschaltung 19 mit einem Klopfsensor 18 verbunden.

Die Detektoreinheit 20 umfaßt eine zentrale Verarbeitungseinheit (nachstehend mit CPU bezeichnet) 21, einen Lesespeicher (ROM) 22, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 23, ein serielles Überwachungsinterface (SCI) 24, einen Analog/Digital-Wandler (A/D) 25, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zeitgeber 26 a bis 26 d, ein Eingabe/Ausgabe-Interface (I/O) 27 und eine Busleitung 28, um die genannten Elemente untereinander zu verbinden. Die Wellenformschaltung 11 a ist durch das Interface 27, die Hauptkontrolleinheit 10 ist durch das SCI 24 und die Verstärkerschaltung 19 des Klopfsensors 18 ist durch den Wandler 25 angeschlossen.

Zu dem Kurbelwinkelsensor 11 gehören elektromagnetische Erfassungsansätze 1 e (oder Schlitze) auf dem Rotor 1 d. Ein magnetischer Fluß ändert sich, wenn die Ansätze 1 e sich entsprechend der Drehung des Rotors 1 d dem Sensor 11 nähern oder sich von diesem entfernen. Der Sensor 11 erzeugt einen Wechselstrom in Abhängigkeit von der magnetischen Flußänderung und der Wellenformkreis 11 a wandelt den Wechselstrom in Impulse, und zwar als Kurbelwinkelsignale.

Beispielsweise bei einem 6-Zylinder-Motor, der alle 120° einen oberen Totpunkt (TDC) der Zylinder aufweist, gibt die Wellenformschaltung 11 a die Kurbelwinkelsignale alle 30° ab, und zwar ab 10° vor dem oberen Totpunkt (BTDC). Somit werden Kurbelwinkelsignale 10, 40, 70 und 100° voT an die Hauptüberwachungseinheit 10 abgegeben, um den Zündzeitpunkt und dergleichen zu berechnen. Ein Zündzeitpunktsignal wird an die Zündschaltung bei einem entsprechend den Kurbelwinkelsignalen alle 30° berechneten Zündzeitpunkt abgegeben.

Darüber hinaus gibt der Sensor 11 alle 120° Signale, welche 10° voT angeben, an die Klopfdetektoreinheit 20 ab, um die Unterbrechungsverarbeitung zu beginnen.

Der Klopfsensor 18 ist mit einer Konstantspannungsversorgung V _CC über einen Widerstand R verbunden und wird beispielsweise von einem Klopfsensor des Resonanztyps gebildet, welcher einen Oszillator mit einer im wesentlichen der Vibration durch Klopfen entsprechenden Eigenfrequenz und ein piezoresistives Element zum Wandeln einer von dem Oszillator erfaßten Vibrationssteigerung in elektrische Signale umfaßt. Der Sensor 18 erfaßt diejenige Vibration, welche sich in dem Zylinderblock des Motors in Abhängigkeit von einem Verbrennungsdruck bei dem Kompressions-(Zünd)Hub fortpflanzt, und gibt eine analoge Vibrationswelle in Form eines elektrischen Signales aus.

Das analoge Wellensignal wird mittels des Konverters 25 der Einheit 20 in digitale Daten verwandelt, nachdem die Schaltung 19 das Signal auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt hat. Zum Zwecke der A/D-Wandlung wird mit hoher Geschwindigkeit abgetastet, um die Vibrationswellen präzise zu wandeln.

Die CPU 21 beginnt eine innere Unterbrechungsverarbeitung mittels der ersten bis dritten Zeitgeber 26 a bis 26 c in Abhängigkeit von den Signalen des Kurbelsensors 11, um ein in dem ROM 22 gespeichertes Programm für die Klopferfassung auszuführen. Die CPU 21 lädt eine Unterscheidungspegel-Tabelle (nachstehend mit MP _KN abgekürzt und in Fig. 2 mit Bezugszahl 36 bezeichnet) und setzt einen Unterscheidungspegel direkt oder durch Interpolationsberechnung. Auf der anderen Seite wandelt der A/D-Wandler 25 die Signale von dem Klopfsensor 18 während einer Klopferfassungszeit, um einen Klopfpegel zu berechnen. Die CPU 21 stellt fest, ob Klopfen auftritt, indem der Klopfpegel mit dem Unterscheidungspegel verglichen wird, und gibt das entsprechende Ergebnis über das SCI 24 an die Hauptüberwachungseinheit 10.

Wenn die Detektoreinheit 20 ein Signal abgibt, welches das Auftreten von Klopfen anzeigt, verzögert die Haupteinheit 10 unverzüglich einen Zündzeitpunkt des entsprechenden Zylinders, um Klopfen zu verhindern.

Nachstehend ist der Aufbau der Detektoreinheit 20 unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Die Detektoreinheit 20 umfaßt eine A/D-Wandlungsschaltung 30 (Wandler 25), eine Setzschaltung 31 zum Setzen der Abtastperiode, eine Recheneinheit 32 zum Berechnen der Motordrehzahl, eine Setzschaltung 33 zum Setzen der Klopferfassungszeit, eine Rechenschaltung 34 zum Berechnen eines Klopfpegels, eine Setzschaltung 35 zum Setzen eines Unterscheidungspegels, die Unterscheidungspegel-Tabelle (MAP _KN ) 36 und eine Klopffeststellschaltung 37. Die Einheit 20 führt ausschließlich das Klopferfassungsverfahren bei hoher Geschwindigkeit aus.

Die Wandlungsschaltung 30 wandelt die analogen Signale von dem Klopfsensor 18 mittels des Wandlers 25 in digitale Daten, und zwar in jeder von der Setzschaltung 31 gesetzten Abtastperiode während der von der Setzschaltung 33 gesetzten Klopferfassungszeit.

Die Setzschaltung 31 für die Abtastperiode setzt die Abtastperiode für die A/D-Wandlung in der Schaltung 30 während der von der Schaltung 33 gesetzten Erfassungszeit, um die Abtastperiode an die Wandlungsschaltung 30 und die Rechenschaltung 34 für den Klopfpegel abzugeben. Die Abtastperiode wird in dem dritten Zeitgeber 26 c als Periode T _S gesetzt und beträgt etwa 30 µs, um die Vibrationswellen originalgetreu wiederzugeben.

Die Rechenschaltung 32 für die Motordrehzahl erfaßt die entsprechend einem Kurbelwinkel von 30° vergangene Zeit in Abhängigkeit von den Signalen des Kurbelsensors 11 und berechnet die Motordrehzahl S _E .

Die Zeitsetzschaltung 33 setzt die Klopferfassungszeit entsprechend einer Periode, in welcher Klopfen auftreten kann. Da der Bereich, in dem Klopfen auftritt, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bezüglich des Kurbelwinkels wandert, können der Beginn und das Ende der Zeitspanne entsprechend der von der Schaltung 32 berechneten Motordrehzahl S _E variiert werden. Die Zeitspanne kann aber auch auf einen vorbestimmten weiten Kurbelwinkelbereich festgelegt werden, in dem jegliches Klopfen auftritt. Daher wird die Zeitspanne auf der Grundlage von Experimenten gesetzt. Die Schaltung 33 gibt ferner Erfassungszeitsignale an die Wandlungsschaltung 30, die Setzschaltung 31 für die Abtastperiode und die Rechenschaltung 34 für den Klopfpegel.

Die Klopferfassungszeit wird direkt mittels der vorbestimmten Tabelle oder durch Interpolationsberechnung entsprechend der Motordrehzahl S _E gesetzt, wodurch ein Beginn T 1 S der Klopferfassungszeit in den ersten Zeitgeber 26 a und ein Ende T 1 E der Zeit in den zweiten Zeitgeber 26 b gesetzt wird.

Die Rechenschaltung 34 für den Klopfpegel zieht einen Zwischenwert P 0 einer Amplitude der Vibrationswellen von den digitalen Daten Pi bei jedem Abtastzeitpunkt während der Klopferfassungszeit ab. Die bei jedem Abtastzeitpunkt resultierenden Werte werden integriert. Ein Durchschnittswert P 2 wird durch Teilen des integrierten Wertes durch die Anzahl N _S von Abtastungen nach der A/D-Wandlung während der Klopferfassungszeit berechnet. Somit wird der Durchschnittswert P 2 während der Erfassungszeit mittels der folgenden Gleichung berechnet und derselbe wird als Klopfpegel an die Schaltung 37 abgegeben.

P 2 = 1/N _S Σ |Pi-P 0|

Die Setzschaltung 34 für den Unterscheidungspegel lädt MAP _KN 36 unter Berücksichtigung der Motordrehzahl S _E als Parameter, um den Unterscheidungspegel direkt oder durch Interpolationsberechnung zu setzen, und gibt den Pegel an die Feststellungsschaltung 37 ab.

Die Feststellungspegel P _KN in der Tabelle MAP _KN 36 können auf der Grundlage eines Durchschnittswertes des Ausgangssignals des Klopfsensors 18 während einer Periode gewählt werden, in welcher kein Klopfen auftritt. Die von der Motordrehzahl S _E abhängigen Unterscheidungspegel werden durch Addieren des Durchschnittswertes zu einem vorbestimmten Offset-Wert ermittelt. Da es möglich ist, die Berechnung des Feststellungspegels P _KN während einer Periode, in welcher kein Klopfen auftritt, zu unterlassen, wird dadurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht.

Die Feststellungsschaltung 35 vergleicht den von der Rechenschaltung 34 berechneten Klopfpegel P 2 mit dem Feststellungspegel P _KN aus der Setzschaltung 35. Wenn P 2<P _KN stellt die Schaltung 37 fest, daß in dem Motor kein Klopfen auftritt. Wenn P 2P _KN , stellt die Schaltung 37 fest, daß Klopfen auftritt, und gibt das Klopffeststellungssignal über das SCI 24 an die Hauptschaltung 10.

Das Verfahren des Setzens des Feststellungspegels für das Klopfen ist nachstehend beschrieben.

Die beschriebenen Verarbeitungen werden in der Verarbeitung der internen Unterbrechung durch die ersten bis dritten Zeitgeber 26 a bis 26 c gemäß den Fig. 5(c) bis 5(e) ausgeführt. Zunächst wird die Klopfdetektoreinheit 20 in einem Schritt ST 1 einer Hauptroutine nach Fig. 3A unter Verwendung eines Unterbrechungsvektors sowie verschiedener Flaggen und Register initialisiert.

Als zweites schreitet das Verfahren in Schritt ST 2 fort. Die CPU 21 kann jeweils bei einem Kurbelwinkel von 30° und Vielfachen davon entsprechend den Signalen von dem Kurbelwinkelsensor 11 unterbrochen werden, um daraufhin eine Leerlaufverarbeitung in Schritt ST 3 auszuführen. Wenn eine Unterbrechung auftritt, geht die CPU 21 in einen Stand-by-Zustand und führt die Klopferfassungsverarbeitung aus.

Sodann beginnt die CPU 21 in Schritt ST 5 nach Fig. 3B eine interne Unterbrechungsverarbeitung, um eine Zeitspanne T 30 entsprechend 30° des Kurbelwinkels zu berechnen, wenn der Sensor 11 das einem Kurbelwinkel von 10° voT entsprechende Signal gemäß Fig. 5(a) an die CPU 21 gibt. Die Zeitspanne T 30 entspricht der Zeitspanne zwischen Signalen, die alle 30° des Kurbelwinkels von dem Kurbelwinkelsensor 11 abgegeben werden.

Danach wird in Schritt ST 6 die Drehzahl S _E in Abhängigkeit von der in Schritt ST 5 berechneten Zeitspanne T 30 berechnet. Sodann wird mit Schritt ST 7 fortgefahren.

In Schritt ST 7 wird der Beginn T 1 S der Klopferfassungszeitspanne, d. h., der Beginn T 1 S des Wandelns der Signale von dem Klopfsensor 18 in digitale Signale, in den ersten Zeitgeber 26 a in Abhängigkeit von der in Schritt ST 6 berechneten Maschinendrehzahl S _E gesetzt. Sodann folgt Schritt ST 8.

In Schritt ST 8 ermöglicht es die CPU 21, von dem ersten Zeitgeber 26 a unterbrochen zu werden. Sodann wird in Schritt ST 9 eine Zeitspanne TAD 1 der Klopferfassungszeit Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl S _E berechnet, woraufhin zu der Hauptroutine zurückgekehrt wird.

(Klopferfassungsverfaren)

Wenn die interne Unterbrechung durch den ersten Zeitgeber 26 a bei der Zeit T 1 S auftritt, wird ein Ende T 1 E (=T 1 S + TAD 1) der Klopferfassungszeit in Schritt ST 10 gemäß Fig. 4A in den zweiten Zeitgeber 26 b gesetzt. In Schritt ST 11 erlaubt es die CPU 21, von dem zweiten Zeitgeber 26 b unterbrochen zu werden.

Sodann folgt Schritt ST 12. Die Abtastperiode TS für die A/D-Wandlung wird in den dritten Zeitgeber 26 c gesetzt. Ferner ermöglicht es die CPU 21 in Schritt ST 13 von dem Zeitgeber 26 c unterbrochen zu werden, und die CPU 21 beendet die Unterbrechung durch den ersten Zeitgeber 26 a, um zu der Hauptroutine zurückzukehren.

Daher beginnt die Unterbrechung durch den dritten Zeitgeber 26 c gemäß Fig. 4B unmittelbar nach dem Ende der Unterbrechung durch den ersten Zeitgeber 26 a. Die Abtastung des A/D-gewandelten Wertes von dem Klopfsensor 18 wird bei jeder in Schritt ST 12 gesetzten Abtastperiode T _S ausgeführt.

In Schritt ST 20 gemäß Fig. 4B werden digitale Daten Pi ausgelesen. Diese werden mittels des Wandlers 25 von der analogen Vibrationswelle des Sensors 18 gewandelt. In Schritt ST 21 berechnet die CPU einen Differenzwert zwischen den digitalen Daten Pi und dem Zwischenwert P 0 der Amplitude der Vibrationswelle, d. h., die Stärke des Klopfens |Pi-P 0|.

In Schritt ST 22 addiert die CPU 21 die vorliegende Klopfstärke zu einem integrierten Wert K _NP*, der das Resultat der Integration der Klopfstärke bis zu der vorherigen Abtastzeit darstellt, um den neuen integrierten Wert "K _NP (K _NP = K _NP*+|Pi-P 0|)" zu berechnen. Sodann folgt Schritt ST 23.

In Schritt ST 23 wird die Anzahl N _S der Abtastungen bis zum aktuellen Zeitpunkt durch Zuaddieren von "1" zu der Anzahl N _S* der Abtastungen bis zur vorherigen Abtastung berechnet (N _S = N _S*+1). In Schritt ST 24 wird die folgende Abtastzeit in den A/D-Wandler 25 gesetzt, wodurch die Routine endet. Zum nächsten Abtastzeitpunkt werden die Schritte ST 20 bis ST 24 erneut durchlaufen.

Die Abtastperiode T _S wird etwa auf 30 µs gesetzt, um präzise die Vibrationswellen von dem Klopfsensor 18 zu digitalisieren.

Die Unterbrechung durch den zweiten Zeitgeber 26 b beginnt, wenn das Verfahren das Ende T 1 E der Abtastung erreicht hat.

Sodann verbietet die CPU 21 in Schritt ST 30 gemäß Fig. 4C eine Unterbrechung durch den dritten Zeitgeber 26 c, wobei die Abtastung des A/D-gewandelten Wertes ausgeführt wird. In Schritt ST 31 wird die MAP _KN 36 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl S _E als Parameter geladen. In Schritt ST 32 wird der Feststellungspegel P _KN direkt oder durch Interpolationsberechnung gesetzt.

In Schritt ST 33 berechnet die CPU 21 den Durchschnittswert P 2 der während der Klopferfassung gewandelten digitalen Daten Pi als Klopfpegel mittels der Gleichung "P 2 = K _NP /N _S ".

In Schritt ST 34 vergleicht die CPU 21 den in Schritt ST 33 berechneten Klopfpegel P 2 mit dem in Schritt ST 31 gesetzten Unterscheidungspegel P _KN .

Wenn der Klopfpegel P 2 unter dem Unterscheidungspegel P _KN liegt, stellt die CPU 21 in Schritt ST 35 fest, daß kein Klopfen auftritt. Wenn jedoch der Klopfpegel P 2 über dem Unterscheidungspegel P _KN liegt, wird mit dem Schritt ST 36 fortgefahren und die CPU 21 stellt fest, daß Klopfen auftritt, wobei sie das Signal, welches das Auftreten von Klopfen angibt, über das SCI 24 an die Hauptüberwachungsschaltung 10 abgibt. Sodann wird mit Schritt ST 37 fortgefahren.

In Schritt ST 37 setzt die CPU 21 die Zahl N _S der Abtastungen und den integrierten Wert K _NP der Klopfstärke während der Klopferfassungszeit zurück und kehrt zur Hauptroutine zurück.

Gemäß dem beschriebenen Verfahren nimmt die Klopferfassungeinheit 20 die Vibrationswellen von dem Klopfsensor 18 auf, um zu entscheiden, ob Klopfen auftritt. Wenn festgestellt wird, daß Klopfen auftritt und das Klopffeststellungssignal an die Hauptüberwachungseinheit 10 abgegeben wird, gibt die Einheit 10 unverzüglich Zündsignale an die Zündschaltung 17 um einen Winkel zu verzögern, um dadurch ein Klopfen des Motors zu verhindern.

Obwohl im Zusammenhang mit der Beschreibung des Ausführungsbeispiels dargelegt worden ist, daß eine Hilfsklopferfassungseinheit 20 zum Erfassen von Klopfen vorgesehen ist, ist die Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann die Hauptüberwachungseinheit 10 Klopfen erfassen.

Auch ist der Klopfsensor 18 nicht auf einen Sensor des Resonanztyps zum Erfassen von mechanischen Vibrationen des Motors beschränkt, die sich in dem Zylinderblock fortpflanzen. Beispielsweise verwendet die Erfindung Klopfsensoren, welche den Verbrennungsdruck oder das Vibrationsrauschen des Motors als Welle erfassen.

In dem Fall, daß die Hilfsüberwachungseinheit zum ausschließlichen Verarbeiten der Ausgangssignale des Klopfsensors neben der Hauptüberwachungseinheit zum Überwachen des Zündzeitpunktes vorgesehen ist, ist es möglich, die Abtastperiode der Hilfseinheit ohne Rücksicht auf die Haupteinheit zu verkürzen, so daß die abgetasteten digitalen Daten die von dem Klopfsensor abgegebenen analogen Wellen reproduzieren können.

Wie oben detailliert erläutert, umfaßt die erfindungsgemäße Klopfdetektorvorrichtung die Klopferfassungsschaltung zum Setzen des Klopferfassungspegels entsprechend der Motordrehzahl, die A/D-Wandlungsschaltung zum direkten oder interpolierenden Wandeln der Vibrationswellen von dem Klopfsensor während der Klopferfassungszeit in digitale Daten in jeder Abtastperiode und die Klopffeststellungsschaltung zum Feststellen, ob Klopfen auftritt, indem der Unterscheidungspegel mit dem Durchschnittswert der von der A/D-Wandlungsschaltung während der Klopferfassungszeit gewandelten digitalen Daten verglichen wird. Demzufolge ist es möglich, die Vibrationswellen von dem Klopfsensor mit hoher Geschwindigkeit und unabhängig von einer analogen Schaltung zu verarbeiten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist damit besser, was die Verläßlichkeit bei der Klopferfassung und die Verarbeitungsgeschwindigkeit ohne Steigerung der Last angeht, weil die Schaltungselemente nicht von der Betriebszeit und den Charakteristika der analogen Schaltung beeinflußt sind.

Darüber hinaus muß keine Schaltungskonstante betreffend die Elemente in der analogen Schaltung gesetzt werden, weshalb die durch diese Konstante hervorgerufenen Fehler eliminiert sind. Somit bewirkt die Erfindung Vieles: Die Klopferfassung ist präzise, die Anzahl der Elemente der Schaltung ist geringer und es ist möglich, die Herstellungskosten zu senken.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (3)

1. Klopfdetektorvorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einem Klopfsensor (18) zum Erfassen analoger Vibrationswellen des Motors (1) und einem Kurbelwinkelsensor (11) zum Erzeugen von Signalen, welche einem vorbestimmten Kurbelwinkel des Motors (1) entsprechen, gekennzeichnet durch
erste Rechenmittel (32), die entsprechend den Signalen von dem Kurbelwinkelsensor (11) die Drehzahl des Motors (1) berechnen;
erste Setzmittel (33) zum Setzen einer Klopferfassungszeit in einem Zyklus des Motors (1), wobei die Klopferfassungszeit einer Periode entspricht, in der Klopfen möglich ist;
Wandlungsmittel (30) zum Wandeln von mittels des Klopfsensors (18) erfaßten analogen Wellen in digitale Daten in jeder Abtastperiode;
zweite Rechenmittel (34) zum Berechnen eines Klopfpegels des Motors (1) auf der Grundlage eines Durchschnittswertes der digitalen Daten von den Wandlungsmitteln (30) während der Klopferfassungszeit, welche von den ersten Setzmitteln (33) gesetzt ist;
zweite Setzmittel (35), die entsprechend der mittels der ersten Rechenmittel (32) berechneten Drehzahl des Motors einen Unterscheidungspegel setzen; und
Feststellungsmittel (37) zum Feststellen, ob Klopfen auftritt, indem das Klopfpegelausgangssignal der zweiten Rechenmittel (34) mit dem Unterscheidungspegel verglichen wird, der von den Setzmitteln (35) gesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Setzmittel (34) die Klopferfassungszeit entsprechend der Drehzahl des Motors (1) setzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Setzmittel (35) eine Tabelle (36) beinhalten, welche mehrere Unterscheidungspegel in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors (1) speichert.