DE4011938C2 - Klopfdetektoreinrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klopfdetektoreinrichtung zum Er­ fassen von Klopfen eines Fahrzeugmotors, wobei das Ausgangs­ signal eines Klopfsensors direkt aus einem analogen Signal in digitale Signale gewandelt wird (DE 31 21 120 A1).

Eine bekannte Klopfdetektoreinrichtung (DE 29 17 213 A1) weist einen Klopfsensor zum analogen Erfassen des Klopfens bei irre­ gulärer Verbrennung auf. Das gemessene Klopfsignal wird mit einem Referenzsignal in einem Klopfpegelkomparator verglichen, wobei dieses Referenzsignal drehzahlabhängig verändert wird.

Die Erkennung des Auftretens von Klopfen ist auch in den JP- POSen 58-30477 (1983) und 61-8472 (1986) beschrieben. Danach umfaßt eine herkömmliche Klopfdetektoreinrichtung einen Klopf­ sensor, 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 Spitzen­ wert-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 ausge­ wählt, 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 Schalterungscharakteristika 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 Klopfdetektor­ vorrichtung für einen Kraftfahrzeugmotor zu schaffen, welche die von dem Klopfsensor abgegebenene Wellen mit hoher Geschwin­ digkeit ohne eine analoge Schaltung verarbeiten und aus wenigen Teilen mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

In der nachstehenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen mit weiteren Einzelhalten näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Klopfdetektoreinrichtung nach der Erfindung nebst einem Motorüberwachungssystem;

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

Fig. 3, 4 Flußdiagramme der Vorgehensweise mit der Klopfdetektor­ einrichtung nach der Erfindung und

Fig. 5 eine Zeitdarstellung der Klopferfassung mittels der Klopfdetektoreinrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Motorüberwachungssystem und eine Klopfdetektoreinrichtung nach der Erfindung. Gemäß der Zeichnung weist ein Motor 1 eine Brennkammer 1a, einen Kühlmittelkanal 1b, eine Kurbelwelle 1c und einen Kurbelro­ tor 1d auf. Die Brennkammern 1a eines jeden Zylinders weisen einen mit einem Einlaßkanal 4 verbundenen Einlaß 2 und einen mit einem Auspuffrohr 5 verbundenen Auspuff-Anlaß 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 Kraftstoffeinspritz­ system umfaßt den Einspritzer 8, einen Druckregler 8a, ein Mengenteilrohr 8b, ein Kraftstoffilter 8c, eine Kraftstoff­ pumpe 8d und einen Kraftstofftank 8e. An dem Auspuffrohr 5 ist ein katalytischer Wandler 8 vorgesehen.

Der Kurbelrotor 1d ist fest um die Kurbelwelle 1c herum angebracht. Ein Kurbelwinkelsensor 11 ist der Außenseite des Rotors 1d gegenüber vorgesehen. An der Drosselklappe 7 ist ein Drosselpositionssensor 12 angebracht zum Erfassen des Öffnungsgrades der Drosselklappe 7. Ein Leerlaufschalter 12a, 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-Temperatursensor 14 liegt frei in dem Kühlmittelkanal 1b des Motors 1 und ein Abgas­ sensor, 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 12a, dem Einlaß-Luftmassensensor 13, dem Kühlmittel-Temperatur­ sensor 14 und dem Sauerstoffsensor 15. Die Einheit 10 wird beispielsweise von einem Mikrocomputer gebildet. Die Einheit 10 empfängt darüber hinaus ein Ausgangssignal von dem Kurbelwellensensor 11 über einen Wellenformkreis 11a und ist mit einer Zündschaltung 17 als eine Betätigungs­ antriebsschaltung verbunden.

Die Hauptüberwachungseinheit 10 steht ferner mit einer Hilfsklopfdetektor­ einheit 20 in Verbindung. Die Detektoreinheit 20 ist über die Wellenformschaltung 11a mit dem Kurbelwinkelsensor 11 und ferner über eine Verstärkerschaltung 19 mit einem Klopf­ sensor 18 verbunden.

Die Detektoreinheit 20 umfaßt eine zentrale Verarbeitungs­ einheit (nachstehend mit CPU bezeichnet) 21, einen Lese­ speicher (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 26a bis 26c, ein Ein­ gabe/Ausgabe-Interface (I/O) 27 und eine Busleitung 28, um die genannte Elemente untereinander zu verbinden. Die Wellenformschaltung 11a ist durch das Interface 27, die Hauptkontrolleinheit 10 ist durch das SCI 24 und die Ver­ stärkerschaltung 19 des Klopfsensors 18 ist durch den A/D-Wandler 25 angeschlossen.

Zu dem Kurbelwinkelsensor 11 gehören elektromagnetische Erfassungsansätze (Vorsprünge) 1e (oder Schlitze) auf dem Rotor 1d. Ein magnetischer Fluß ändert sich, wenn die Ansätze 1e sich entsprechend der Drehung des Rotors 1d dem Sensor 11 nähern oder sich von diesem entfernen. Der Sensor 11 erzeugt einen Wechselstrom in Abhängigkeit von der magnetischen Flußände­ rung und der Wellenformkreis 11a 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 11a die Kurbelwinkelsignale alle 30° ab, und zwar ab 10° vor dem oberen Totpunkt (voT). 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 Kurbelwin­ kelsignalen 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 beispiels­ weise 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 Os­ zillator erfaßten Vibrationssteigerung in elektrische Signale umfaßt. Der Sensor 18 umfaßt 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 A/D-Wandlers 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 26a bis 26c in Abhängigkeit von den Signalen des Kurbelsensors 11, um ein in den ROM 22 gespeichertes Programm für die Klopferfassung auszuführen. Die CPU 21 lädt eine Unterscheidungspegel- Tabelle (nachstehend mit MAP_NK abgekürzt und in Fig. 2 mit Bezugszahl 36 bezeichnet) und setzt einen Unterscheidungs­ pegel direkt oder durch Interpolationsberechnung. Auf der anderen Seite wandelt der A/D-Wandler 25 die Signale von Klopfsensor 18 während einer Klopferfassungszeit, um einen Klopfpegel zu berechnen. Die CPU 21 stellt fest, ob Klopfen auftritt, indem der Klopfpegel mit dem Unterscheidungs­ pegel verglichen wird, und gibt das entsprechende Ergebnis über das SCI 24 an die Hauptüberwachungseinheit 10.

Wenn die Detektoreinheit 20 ein Signal angibt, 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-Wandlerschaltung 30 (Wandler 25), eine Abtastperioden- Setzschaltung 31 zum Setzen der Abtastperiode, eine Drehzahl-Berechnungs­ schaltung 32 zum Berechnen der Motordrehzahl, eine Setzschaltung 33 zum Setzen der Klopferfassungszeit, eine Klopfpegel-Berechnungs­ schaltung 34 zu Berechnen eines Klopfpegels, eine Referenzpegel-Setz­ vorrichtung 35 zum Setzen eines Referenz- bzw. Feststellungs- bzw. Unterscheidungspegels, eine Diskriminierpegel-Tabelle (MAP_KN) 36 und eine Klopffest­ stellschaltung 37. Die Einheit 20 führt ausschließlich das Klopferfassungsverfahren bei hoher Geschwindigkeit aus.

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

Die Abtastperioden-Setzschaltung 31 setzt die Abtast­ periode für die A/D-Wandlung in der Wandlerschaltung 30 während der von der Schaltung 33 gesetzten Erfassungszeit, um die Abtastperiode an die Wandlerschaltung 30 und die Klopfpegel-Berechnungs­ schaltung 34 abzugeben. Die Abtastperiode wird in dem dritten Zeitgeber 26c als Periode T_S gesetzt und beträgt etwa 30 µs, um die Vibrationswellen originalge­ treu 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 Setzschaltung 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 Drehzahl-Berechnungsschaltung 32 berechneten Motordreh­ zahl 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 Klopfpegel-Berechnungsschaltung 33 gibt ferner Erfassungszeitsignale an die Wand­ lungsschaltung 30, die Abtastperioden-Setzschaltung 31 und die Klopfpegel-Berechnungsschaltung 34.

Die Klopferfassungszeit wird direkt mittels der vorbe­ stimmten Tabelle oder durch Interpolationsberechnung ent­ sprechend der Motordrehzahl S_E gesetzt, wodurch ein Beginn T1S der Klopferfassungszeit in den ersten Zeitgeber 26a und ein Ende T1E der Zeit in den zweiten Zeitgeber 26b gesetzt wird.

Die Klopfpegel-Berechnungsschaltung 34 zieht einen Zwischenwert P0 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 Durchschnitts­ wert P2 wird durch Teilen des integrierten Wertes durch die Anzahl N_S von Abtastungen nach A/D-Wandlung während der Klopferfassungszeit berechnet. Somit wird der Durchschnitts­ wert P2 während der Erfassungszeit mittels der folgenden Gleichung berechnet und derselbe wird als Klopfpegel an die Schaltung 37 abgegeben:

P2 = 1/N_S Σ | Pi - P0 |

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 können auf der Grundlage eines Durchschnittswertes des Ausgangs­ signals 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 Klopffeststellschaltung 37 vergleicht den von der Rechen­ schaltung 34 berechneten Klopfpegel P2 mit dem Feststellungs­ pegel P_KN aus der Referenzpegel-Setzschaltung 35. Wenn P2 < P_KN stellt die Schaltung 37 fest, daß in dem Motor kein Klopfen auftritt. Wenn P2 P_KN, stellt die Schaltung 37 fest, daß Klopfen auftritt, und gibt das Klopffeststellungssignal über das SCI 24 an die Hauptübertragungseinheit 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 26a bis 26c gemäß den Fig. 5(c) bis 5(e) ausge­ führt. Zunächst wird eine Klopfdetektoreinheit 20 in einem Schritt ST1 einer Hauptroutine nach Fig. 3A unter Verwendung eines Unterbrechungsvektors sowie verschiedener Flaggen und Register initialisiert.

Als zweites schreitet das Verfahren in Schritt ST2 fort. Die CPU 21 kann jeweils bei einem Kurbelwinkel von 30° und Vielfachen davon entsprechend den Signalen von dem Kurbel­ winkelsensor 11 unterbrochen werden, daraufhin eine Leerlaufverarbeitung in Schritt ST3 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 ST5 nach Fig. 3B eine interne Unterbrechnungsverarbeitung, um eine Zeitspanne T30 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 T30 entspricht der Zeitspanne zwischen Signalen, die alle 30° des Kurbelwinkels von dem Kurbelwinkelsensor 11 abgegeben werden.

Danach wird in Schritt ST6 die Drehzahl S_E in Abhängigkeit von der in Schritt ST5 berechneten Zeitspanne T30 berechnet. Sodann wird mit Schritt ST7 fortgefahren.

In Schritt ST7 wird der Beginn T1S der Klopferfassungszeit­ spanne, d. h. der Beginn T1S des Wandelns der Signale von dem Klopfsensor 18 in digitale Signale, in den ersten Zeit­ geber 26a in Abhängigkeit von der in Schritt ST6 berechneten Maschinendrehzahl S_E gesetzt. Sodann folgt Schritt ST8.

In Schritt ST8 ermöglicht es die CPU 21, von dem ersten Zeitgeber 26a unterbrochen zu werden. Sodann wird in Schritt ST9 eine Zeitspanne TAD1 der Klopferfassungszeit in Abhän­ gigkeit von der Maschinendrehzahl S_E berechnet, woraufhin zu der Hauptroutine zurückgekehrt wird.

Wenn die interne Unterbrechung durch den ersten Zeitgeber 26a bei der Zeit T1S auftritt wird ein Ende T1E (= T1S + TAD1) der Klopferfassungszeit in Schritt ST10 gemäß Fig. 4A in den zweiten Zeitgeber 26b gesetzt. In Schritt ST11 erlaubt es die CPU 21, von dem zweiten Zeitgeber 26b unter­ brochen zu werden.

Sodann folgt Schritt ST12. Die Abtastperiode TS für die A/D-Wandlung wird in den dritten Zeitgeber 26c gesetzt. Ferner ermöglicht es die CPU 21 in Schritt ST13, von dem Zeitgeber 26c unterbrochen zu werden, und die CPU 21 beendet die Unterbrechung durch den ersten Zeitgeber 26a, um zu der Hauptroutine zurückzukehren.

Daher beginnt die Unterbrechung durch den dritten Zeitgeber 26 gemäß Fig. 4B unmittelbar nach dem Ende der Unter­ brechung durch den ersten Zeitgeber 26a. Die Abtastung des A/D-gewandelten Wertes von dem Klopfsensor 18 wird bei jeder in Schritt ST12 gesetzten Abtastperiode T_S ausgeführt.

In Schritt ST20 gemäß Fig. 4B werden digitale Daten Pi ausgelesen. Diese werden mittels des A/D-Wandlers 25 von der analogen Vibrationswelle des Klopfsensors 18 gewandelt. In Schritt ST21 berechnet die CPU einen Differenzwert zwischen den digitalen Daten Pi und dem Zwischenwert P0 der Amplitude der Vibrationswelle, d. h. die Stärke des Klopfens |Pi = P0|.

In Schritt ST22 addiert die CPU 21 die vorliegenden Klopf­ stärke zu einem integrierten Wert K_{NP *} , der das Resultat der Integration der Klopfstärke bis zu der vorherigen Ab­ tastzeit darstellt, um den neuen integrierten Wert "K_NP (K_NP = K_{NP *} + |Pi - P0|)" zu berechnen. Sodann folgt Schritt ST23.

In Schritt ST23 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). Im Schritt ST24 wird die folgende Abtast­ zeit in den A/D-Wandler 25 gesetzt, wodurch die Routine endet. Zum nächsten Abtastzeitpunkt werden die Schritte ST20 bis ST24 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 26b beginnt, wenn das Verfahren das Ende T1E der Abtastung erreicht hat.

Sodann verbietet die CPU 21 in Schritt ST30 gemäß Fig. 4C eine Unterbrechung durch den dritten Zeitgeber 26c, wobei die Abtastung des A/D-gewandelten Wertes ausgeführt wird. In Schritt ST31 wird die MAP_KN 36 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl S_E als Parameter geladen. In Schritt ST32 wird der Feststellungspegel P_KN direkt oder durch Interpo­ larisationsberechnung gesetzt.

In Schritt ST33 berechnet die CPU 21 den Durchschnittswert P2 der während der Klopferfassung gewandelten digitalen Daten Pi als Klopfpegel mittels der Gleichung "P2 = K_NP/N_S".

In Schritt ST34 vergleicht die CPU 21 den in Schritt ST 33 berechneten Klopfpegel P2 mit dem in Schritt ST31 gesetzten Unterscheidungspegel P_KN.

Wenn der Klopfpegel P2 unter dem Unterscheidungspegel P_KN liegt, stellt die CPU 21 in Schritt ST35 fest, daß kein Klopfen auftritt. Wenn jedoch der Klopfpegel P2 über dem Unterscheidungspegel P_KN liegt, wird mit Schritt ST36 fort­ gefahren und die CPU 21 stellt fest, daß Klopfen austritt, wobei sie das Signal, welches das Auftreten von Klopfen angibt, über das SCI 24 an die Hauptüberwachungseinheit 10 angibt. Sodann wird mit Schritt ST37 fortgefahren.

In Schritt ST37 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 zu­ rück.

Gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren nimmt die Hilfsklopfdetektor­ einheit 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 diese unverzüglich Zündsignale an die Zündschaltung 17 um den Zündwinkel zu verzögern und dadurch ein Klopfen des Motors zu verhindern.

Der Klopfsensor 18 muß nicht ein Sensor des Resonanztyps zum Erfassen von mechanischen Vibrationen des Motors sein. Beispielsweise können auch Klopfsensoren, welche den Verbrennungsdruck oder das Vibrationsrauschen des Motors als Welle erfassen, eingesetzt werden.

In dem Fall, daß die Hilfsklopfdetektoreinheit zum aus­ schließlichen Verarbeiten der Ausgangssignale des Klopfsensors neben der Hauptüberwachungseinheit zum Überwachen des Zündzeitpunkts vorgesehen ist, ist es möglich, die Abtast­ periode der Hilfsklopfdetektoreinheit ohne Rücksicht auf die Hauptüberwachungseinheit zu verkürzen, so daß die abgetasteten digitalen Daten die von dem Klopfsensor abgegebenen analogen Wellen reprodu­ zieren können.

Mit der oben detailliert erläuterten Klopfdetektoreinrichtung ist es möglich, die von dem Klopfsensor erfaßten Vibrationswellen mit hoher Geschwindigkeit und unabhängig von einer analogen Schaltung zu verarbeiten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet daher hohe Verläßlichkeit bei der Klopferfassung und hohe Verarbeitungs­ geschwindigkeit ohne Steigerung der Last, weil die Schaltungselemente nicht von der Betriebszeit und den Cha­ rakteristika 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 gering und die Herstellungskosten sind niedrig.

Claims (1)

1. Klopfdetektoreinrichtung für den Motor (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer Kurbelwelle (1c), einem Kurbelrotor (1d) am einen Ende der Kurbelwelle (1c) und mehreren Vorsprüngen (1e) am Umfang des Kurbelrotors zum Markieren von Dreh­ winkeln der Kurbelwelle (1c),
einem Kurbelwinkelsensor (11), der zum Erfassen der Vor­ sprünge (1e) und zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignales vorgesehen ist,
einem Wellenformkreis (11a), der auf Erhalt des genannten Kurbelwinkelsignales Rechteckpulse formt und ein Pulssignal erzeugt,
einem am Motor angeordneten Klopfsensor (18) zum analogen Erfassen von durch Klopfen aufgrund irregulärer Verbren­ nung bedingten Schwingungen des Motors (1) und Erzeugen von Klopfsignalen;
einer Verstärkerschaltung, die dem Klopfsensor (18) nach­ geschaltet ist und ein verstärktes Klopfsignal erzeugt,
einer Drehzahl-Berechnungsvorrichtung (32), welche aus dem Pulssignal eine Motordrehzahl (S_E) berechnet und ein Motordrehzahlsignal erzeugt;
einer Klopfbestimmungszeit-Setzvorrichtung (33), welche aus den Kurbelwinkelsignalen und den Motordrehzahlsignalen eine Klopfbestimmungszeitdauer motordrehzahlabhängig bestimmt und ein Erfassungszeitdauersignal abgibt;
einer Abtastperioden-Setzvorrichtung (31), welche auf das Erfassungszeitdauersignal hin die Abtastperiode des Klopfsignals bestimmt und ein Abtastperiodensignal ab­ gibt;
einer A/D-Wandlerschaltung (30), welche auf das Klopfsignal, das Erfassungszeitdauersignal und das Abtastperioden­ signal hin das Klopfsignal nur während der Klopfbestimmungs­ zeitdauer in digitale Daten wandelt und ein digita­ lisiertes Signal erzeugt;
einer Klopfpegel-Berechnungsvorrichtung (34), welche aus dem digitalisierten Signal, dem Erfassungszeitdauersignal und dem Abtastperiodensignal beim Klopfpegelsignal (P2) durch Mitteln der digitalen Daten während einer vorbe­ stimmten Zeitdauer berechnet;
einer Referenzpegel-Setzvorrichtung (35, 36), welche dem Motordrehzahlsignal einen Referenzpegel aus einer Tabelle (MAP_KN) zuordnet und ein Referenzpegelsignal erzeugt; und
einer Klopffeststellschaltung (37), welche auf Erhalt des Klopf­ pegelsignals und des Referenzpegelsignals das Klopfpegel­ signal (P2) mit dem Referenzpegelsignal (P_KN) vergleicht und das Auftreten von Klopfen dann fest­ stellt, wenn das Klopfpegelsignal (P2) größer als das Referenzpegelsignal (P_KN) ist.