DE3016117A1

DE3016117A1 - Einrichtung zum feststellen des klopfens fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3016117A1
Application number: DE19803016117
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Kikuchi; Yasuo Nakajima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1980-11-13
Also published as: JPS55143428A; GB2049238B; GB2049238A; US4333334A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feststellen des in einem Verbrennungsmotor auftretenden Klopfens, mit der die Größe des Klopfens feststellbar ist, beispielsweise um einen günstigen Betrieb des Motors dadurch sicherzustellen, daß die Zündeinstellung in Abhängigkeit von dem Klopf zustand gesteuert

Es ist bekannt, daß, obgleich fortwährendes starkes Klopfen in einem gewöhnlichen Terbrennungsmotor eine nachteilige Wirkung auf die Lebensdauer und andere Eigenschaften des Motors hat, ein optimaler Zustand in bezug auf die Leistung und ein optimales -Verhalten hinsichtlich des Treibstoffverbrauches unter der Bedingung einer relativ geringen Betriebsdrehzahl des Motors durch einen leichten KLopfzustand erhalten wird. Bei einer hierfür geschaffenen, herkömmlichen Einrichtung wird das Verhalten in bezug auf die abgegebene Leistung und den Treibstoffverbrauch dadurch verbessert, daß die Zündeinstellung in Abhängigkeit von dem festgestellten Klopfzustand des Motors verändert wird, um den Zustand eines leichten Klopfens aufgrund der oben erwähnten engen Beziehung zwischen dem Klopfen und der Zündeinstellung aufrechtzuerhalten. Es ist also für diese Art von Ausrüstung erforderlich, eine Einrichtung zum genauen Feststellen der Größe und des Zustandes des Klopfens zu entwickeln.

Eine herkömmliche Einrichtung zum Feststellen des Klopfens dieser Art ist gut bekannt und ist beispielsweise in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Einrichtung werden das -Ausgangssignal eines Schwingungs- oder Klopffühlers 1, der an dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, und ein Bezugssignal, welches von einem Bezugssignalgenerator 2 erzeugt wird, in einem Komparator 3 verglichen, um das Auftreten von Klopfen festzustellen, was der Fall ist, wenn ersteres Signal größer als letzteres ist, so daß das Klopfen gemäß einer vorbestimmten Steue-

0300A6/0749

rung gesteuert wirdo

Jedoch weist die herkömmliche Einrichtung zum Feststellen von Klopfen, welche die vorhergehend genannte einfache Ausgestaltung aufweist, einen Nachteil auf, der darin besteht, daß das Klopfen nicht genau festgestellt werden kann, da das Ausgangs= signal des Klopffühlers in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors verändert wird und große, nicht vom Klopfen herstammende, Geräuschkomponenten mit enthalten sindo

Deshalb wird eine Einrichtung, wie sie in den Figuren 2a und 2b gezeigt ist, in der Praxis verwandt« Bei der in Figo 2a gezeigten Einrichtung hat der als Klopffühler Λ verwandte Schwingungsfühler eine hohe Resonanzfrequenz in einem Bereich von 20 bis 25 KHz und ein flaches Ansprechverhalten in einem Frequenzbereich von ungefähr 0 bis 10 KHz₀ Sein Ausgangssignal wird durch ein Bandpass-Filter 4-, welches eine mit dem Frequenzbereich des Klopfens übereinstimmende Bandbreite aufweist, und durch einen Einweggleichrichter 5 einem Komparator 3 zugeführtο Ein Teil des Ausgangssignals, welches durch den Einweggleichrichter 5 hindurchgeht, wird während eines gewissen Zeitintervalls durch einen Mittelungsschaltkreis 6 gemittelt, um das vorhergehend erwähnte Bezugssignal zu bilden, welches dem Komparator 3 zugeführt wird, wobei zu ihm eine vorbestimmte Zahl addiert oder es mit einer vorbestimmten Zahl multipliziert wird_o Bei der vorhergehend erwähnten Schaltkreisausbildung kann selbst dann, wenn der Ausgangspegel des Klopffühlers 1 in Abhängigkeit von der Änderung der Betriebsbedingungen des Motors geändert wird, die richtige Unterscheidung des Klopfens bzw» das richtige Feststellen des Klopfens, unabhängig von der Betriebsbedingung des Motors, festgestellt werden, da das Bezugssignal, mit dem verglichen wird, ebenfalls mitverändert wird_o

Bei der in Fig„ 2b gezeigten Einrichtung wird ein Ausgangssignal des Klopffühlers 1, das das gleiche wie in Fig_o 2a ist, über ein Bandpass-Filter 4 einem Komparator 3 zugeführt.

030046/0749

Andererseits wird ein damit zu vergleichendes Bezugssignal durch einen Eunktionsverstärker 7 erzeugt, der in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert wird, die insbesondere einen wesentlichen Einfluß auf den Ausgangspegel des Klopf- fühlers 1 hat. Demgemäß kann das Bezugssignal in Abhängigkeit von der .änderung des Ausgangssignals des Klopffühlers i in ähnlicher Weise wie bei der Einrichtung gemäß Figur 2a geändert werden, so daß das Klopfen in richtiger Weise festgestellt wird»

Die Zustände der vorhergehend erwähnten Vergleiche zwischen dem Ausgangssignal des Klopffühlers und dem Bezugssignal sind in den !Figuren 3a bzw. $b dargestellt, wobei sich ersterer auf einen Betriebszustand mit niederer Drehzahl und geringer Last und letzterer auf einen Betriebszustand mit großer Drehzahl und großer Last bezieht.

Jedoch wird bei der vorhergehend erwähnten Einrichtung der Pegel des Bezugssignals in Abhängigkeit von der Änderung des Ausgangssignals des Klopf fühlers verändert, so daß die Gefahr besteht, daß die Zuverlässigkeit des Unterseheidens bzw. des Feststellens des Klopfens kleiner ist als in dem IaIl₃ in dem das Bezugssignal für den Vergleich auf einem gewissen vorbestimmten Pegel festgehalten wird«

Bei der Erfindung wurden die erwähnten Überlegungen berücksichtigt.

Eine Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zum Feststellen des Klopfens zu schaffen, die sehr zuverlässig

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die genannte große Zuverlässigkeit zum Feststellen bzw. Unterscheiden des Klopfens dadurch erzielt werden kann, daß das Bezugssignal auf einem gewissen festgelegten Pegel gehalten wird und daß das Ausgangssignal des Klopf fühlers, welches in Abhängigkeit

030046/0749

vom Betriebszustand des Motors geändert wird, dadurch gec steuert wird, daß ein Steuerschaltkreis vorgesehen ist, um (λ das vorstehend genannte Ausgangssignal auf einem gewissen konstanten Pegel, unabhängig von dem Betriebszustand des Motors,zu halten»

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei-. spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert» Es zeigen:

Figo 1 ein Blockdiagramm, in dem das Grundprinzip einer

herkömmlichen Einrichtung zum !feststellen des Klopfens, wie sie vorhergehend angegeben worden ist, dargestellt ist;

Fig» 2a

und 2b Blockdiagramme, die praktische Beispiele hierfür darstellen, wie sie vorhergehend erwähnt worden sind;

Figo 3a

und 3b Kxirvendarstellungen, die das Betriebsverhalten der

vorhergehend erwähnten Beispiele zeigen;

Figo 4 ein Blockdiagramm₅ in dem ein Beispiel einer Zünd-

einstellungseinrichtung dargestellt ist, bei der eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Feststellen bzw» Unterscheiden des Klopfens nach der Erfindung verwandt wird;

Fig» 5 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften, verwandten Klopffühlers;

Figo 6 ein Blockdiagramm, in dem ein Beispiel eines Treiberschaltkreises für ein Hall-Element dargestellt ist, welches bei der bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung verwandt wird;

030046/0749

Fig. 7

und 8 Kurvendarstellungen von Arbeitskennlinien von verwandten Hall-Elementen;

Fig. 9a

und 9b Kurvendarstellungen, die beispielhaft das Verhalten der bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung zeigen;

Fig.10a

bis 1Oe Kurven- bzw. Impulsdiagramme verschiedener Teile der bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung;

Fig.11a

bis 11 e Impulsformen verschiedener Teile der Zündeinstelleinrichtung, die in Fig. 4 dargestellt ist und

Fig. 12 ein Blockdiagramm, welches eine andere bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung zeigt.

Zunächst wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches in Fig. 4 gezeigt ist und bei dem eine Einrichtung zum Feststellen bzw· Unterscheiden des Klopfens verwandt wird, um das Klopfen dadurch zu unterdrücken, dad die Zündeinstellung aufgrund des Feststelens des Klopfens verändert wird, wobei davon ausgegangen ist, daß der Zündzeitpunkt die größte Wirkung auf das Klopfen ausübt. In der Fig. 4 bezeichnen E einen Verbrennungsmotor, 1 einen Klopf fühler, der an dem Zylinderblock Eq des Motors E zua Feststellen der durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungen angeordnet ist, 10 eine Einrichtung zum Feststellen des Klopfens und 30 eine Zündzeitpunkt-Vorverstelleinrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunktes zur Steuerung einer Zündvorrichtung 50, welche ein Zündsignal an einen Verteiler 40 gibt.

03Q046/0749

Bei dem vorhergehend erwähnten Klopffühler 1_t wie er in Fig. gezeigt ist, ist ein Magnet 12 vorgesehen, dessen Resonanzfrequenz mit der Klopffrequenz übereinstimmt, wobei zwischen den Magnetpolen 13 ein Hall-Element 14· angeordnet ist. Der -Klopffühler ist an dem Zylinderblock E_Q des Motors E mittels eines Schraubabschnittes Ha befestigt, der in den Zylinderblock Eq eingeschraubt ist. Das Hall-Element 14- ist an einer Abdeckung 16 mittels eines elastischen Teils oder eines Isolators 15 befestigt und mit Verbindungsleitungen 17 und 18 verbunden, die durch das elastische Teil oder den Isolator I5 hindurchgehen. Gemäß Fig. 6 ist das Hall-Element 14- über die Verbindungsleitungen 18 mit Ausgangsanschlüssen sowie über die Verbindungsleitungen 1? mit einer konstanten Gleichstromquelle 19 verbunden, die als Quelle für einen Eingangsstrom des Hall-Elementes vorgesehen ist. Ferner sind die Verbindungsleitungen 17 parallel mit veränderbaren Gleichstromquellen 20 und 21 verbunden, welche miteinander in Reihe und mit entgegengesetzter Polarität zu der Quelle 19 geschaltet sind. Bei diesen veränderbaren Gleichstromquellen 20 und 21 werden ihre Ströme oder Spannungen in Abhängigkeit von der Änderung des Betriebszustandes des Motors, beispielsweise der Drehzahl, der Last und anderer Größen, geändert. Ferner ist der maximale Wert der Summe der Spannungen, die von diesen veränderbaren Gleichstromquellen 20 und 21 erhalten werden, kleiner als die maximale Spannung der Gleichstromquelle 19·

Die Vorrichtung 10 zum Feststellen des Klopfens umfaßt ein Hochpass-Filter 22, welches die Hochfrequenzkomponenten des Ausgangssignals des Hall-Elementes 14- hindurchläßt, und einen Bezugssignalgenerator 23 zur Erzeugung eines Bezugssignals, dessen Pegel vorhergehend festgelegt worden ist, sowie einen Komparator 24, um diese Signale miteinander zu vergleichen. Ferner wird in einem Zähler 25 der Ausgang des Komparators 24-in Übereinstimmung mit dem Zündzeitpunktsignal, welches von dem Verteiler 40 geliefert wird, gezählt, und es wird immer dann ein KlopfUnterscheidungssignal gebildet, wenn das Zählergebnis einen vorbestimmten Wert erreicht.

030048/0749

Die vorhergehend erwähnte Zündzeitpunkt-Vorverstelleiiirichtung 30 enthält eine Verzugswinkel-Einstelleinrichtung 31, na ein Verzugswinkelsignal aufgrund des Ausgangs des Zählers 25 zu erzeugen, und eine Zündzeitpunkt-Einstelleinrichtung 32, umdas Zündsignal gemäß einem sägezahnförmigen Integrationssignal zu steuern, welches auf dem vorhergehend erwähnten Zündzeitpunktsignal basiert, so daß die Zündzeit durch. Steuerung der erwähnten Zündvorrichtung 50 gemäß dem genanntem Zündzeitsignal gesteuert wird.

Nachfolgend wird das Verhalten der bevorzugten Ausführraigsf orm gemäß Fig. 4- beschrieben.

Wenn ein Klopfen in dem Motor E auftritt, schwingt der an dem Fühler 1 befestigte Magnet 12 mit der Klopf schwingung »it, indem er in Abhängigkeit von der KLopf schwingung in. Schwingung versetzt wird. Als Ergebnis hiervon wird ein zwischen den Magnetpolen 13 gebildetes Magnetfeld verändert, wodurch eine Änderung der Ausgangs spannung des Hall-Elementes 14- ia Abhängigkeit von den El opf schwingungen bewirkt wird. Als Folge hiervon wird die Ausgangs spannung des Hall-Elementes 14, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in Übereinstiimrrong mit dear aaagnetischen Flußdichte in der ßichtung verändert, die senkrecht zu der des Eingangsstromes ist. Ferner, wie es in. Fig· 8 gezeigt ist, wird die Ausgangsspannung des Hall-Elementes 14-linear gemäß dem Eingangsstrom geändert. Es ist also möglich, die Änderung des Ausgangspegels des KLopfftihlers 1 ia Abhängigkeit von der Änderung seiner Schwingungsampliliu&e zu bestimmen, indem der Ausgangspegel des Klopffühlers 1 gemäß seinem Eingangsstrom verändert wird, um sein vorhergehend erwähntes Verhalten in dem Fall auszunutzen, daß seine Schwingungsamplitude entsprechend den Untergrund- bzw. Geraizschschwingungen verändert wird, die in den EL opf fühler 1 gelangen.

Das heißt, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 6 besehrieben wurde, es wird, obgleich der in den Klopf fühler 1 gelangende Untergrund mit der Änderung der Motordrehzahl tmd der

030046/0749

ORIGINAL INSPECTED

Last des Motors E zunimmt und somit die Ausgangsamplitude des Klopffühiers 1 zunimmt, der von der Gleichstromquelle 19 zu t] dem Hall-Element 14 gelangende Eingangsstrom mit der Zunahme der von dea Gleichstromquellen 20 und 21 angelegten Spannungen verringert, so daß, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, die Vorspannung für die Ausgangsspannung des Klopffühlers 1 verringert wird, beispielsweise von der in Fig. 9a gezeigten zu der gemäß Fig. 9b. Als Ergebnis hiervon kann der Pegel des maximalen Wertes des Ausganges des Klopffühlers 1 auf einem ziemlich konstanten Pegel gehalten werden.

Nebenbei gesagt,, kann die vorhergehend erwähnte Steuerung des Ausgangspegels des Klopffühlers 1 in gleicher Weise erfolgen, wenn das Hall-Element 14 durch ein magnetisches Widerstandselement ersetzt wird.

Als nächstes wird das von dem Klopffühler 1 abgeleitete Ausgangssignal, wie es in Fig. 10a gezeigt ist, umgeformt, wie es in Fig. iöb dargestellt ist, indem es durch ein Hochpass-Filter 22 Mndurch geht, damit es mit dem konstanten Pegel des Bezugssignals in dem Komparator 24 verglichen werden kann. Als Ergeirais hiervon wird das Ausgangssignal des Komparators als Impulssignale ausgebildet, welche erzeugt werden, wenn immer durch das Klopfen hervorgerufene Schwingungsspitzen den konstanten Pegel des Bezugssignals überschreiten, wie es in Fig. iOc gezeigt ist. Ferner, x*enn immer die Anzahl dieser Impulssigpale, die während eines jeden Intervalls der Hückstellsignale erzeugt werden, welche durch das Zündzeitpunktsignal gemäß Fig. 1Oe bewirkt werden, einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei die Anzahl dieser Impulssignale in dem Zähler 25 gezählt wird, dann ergeben sich Impulse, wie sie in Fig. 10d gezeigt sind, als Ergebnis der Unterscheidung bzw. des Eeststellens der Größe des Klopfens, wobei dieses Feststellen aufgrund des Vermögens der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt.

Ferner wird in der Zündzeitpunkt-Vorverstelleinrichtung 30» wie sie in den Figuren 11a bis 11e gezeigt ist, mit der gleich-

0300A6/0749

mäßigen Vorverstell-Integration gemäß Fig. 11c bei Jeder Rückflanke des Zündzeitpunktsignals gemäß Fig. 11b begonnen und dann bezüglich eines gewissen Gleichspannungspegels abgeschnitten, um eine Vorverstellung des Zündzeitsignals einzustellen. Das heißt, zu den Zündzeitpunktsignalen wird vorhergehend eine Gleichvorspannung addiert, welche so ausgewählt wird, daß der Terzögerungswinkel davon O Grad wird, und dann wird eine andere Vorspannung mit einer Signalform hinzuaddiert, welche den entsprechenden Verzögerüngswinkeln entspricht, wie es in Fig. 11d gezeigt ist. Die Vorspannung mit der vorher genannten Signalform kann dadurch gebildet werden, daß eine elektrische Ladung eines aufgeladenen Kondensators in Abhängigkeit von dem Klopffeststellsignal von dem Zähler 25, wie es in Fig. 11a gezeigt ist, über einen geeigneten ¥iderstand entladen wird, ferner kann die ErholungsZeitdauer des Verzögerungswinkelsignals, das in Fig. 11d gezeigt und durch die vorhergehend genannte Vorspannung bestimmt ist, wahlweise bzw. beliebig eingestellt x^erden, indem der Widers tandswert des genannten Entladewiderstandes entsprechend ausgewählt wird. Ferner kann den Zündzeitpunktsignalen eine weitere Vorspannung hinzuaddiert werden, v/eiche einem gewissen Versögerungswinkel in bezug auf die Versögerungswinkelsignalspannung entspricht und seitlieh auf einen Zeitpunkt eingestellt ist, zu dem das Klopffeststellsignal in der Mitte seiner Erholungszeitdauer angewandt wird. Gemäß diesem Vorgehen ist es möglich, den Verzögerungswinkel des Zündzeitpunktsignals in Abhängigkeit von der Größe des Klopfens zu steuern. Das heißt, die erforderliche Vorverstellung wird gemäß dem Verzögerungswinkel vorgenommen, der sich aus diesen Maßnahmen bzw. Operationen und der gleichmäßigen bzw. gleichförmigen Vorverstellung ergibt, so daß nur dann, wenn der Verzögerungswinkel bewirkt wird, das in Fig. 11e gezeigte Zündzeitsignal an die Zündvorrichtung 50 gegeben wird, um einen Funken an der Zündkerze hervorzurufen. Infolgedessen sieht man, daß der Verzögerungswinkel des Zündzeitsignals stufenweise in Abhängigkeit von der Größe des Klopfens gesteuert wird, wie es in den Figuren 11a bis 11e gezeigt ist, wodurch nachteilige Wirkungen des Klopfens verhindert werden.

030046/0749

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung ist in Fig. 12 dargestellte Bei dieser Ausführungsform wird das Ausgangssignal des Klopffühlers 1, unabhängig von den Betriebsbedingun- gen des Motors, durch einen Schaltkreis 27 mit automatischer Verstärkungssteuerung, nämlich einem AGC-Schaltkreis,auf einem nahezu "bzw«, ziemlich konstanten Pegel gehalten und mit dem konstanten Pegel des Bezugssignals, welches von dem Bezugsignalgenerator 23 abgeleitet wird, in dem Komparator 24-verglichen* In Figo 12 "bezeichnet 1 einen Klopf fühler und 26 ein Filter, so daß der Klopf fühler 1 eine flache Frequenzansprechcharakteristik oder auch eine Resonanzcharakteristik, die mit der Klopf frequenz übereinstimmt, aufweisen kann_o In dem Fall, daß der Klopffühler 1 die flache Frequenzansprechcharakteristik hat, ist das Filter 26 als ein Bandpass-Filter ausgebildet, wobei die Klopffrequenz in dem hindurchgehenden Frequenzband enthalten ist» Andererseits, wenn der Klopffühler mit einer Resonanzeigenschaft ausgebildet ist, wird das Filter als Hochpass-Filter ausgebildet«, Ferner weist der Schaltkreis mit automatischer Verstärkungssteuerung eine solche Arbeitsweise auf, daß ein nahezu konstantes Ausgangssignal von ihm erhalten wird, und zwar unabhängig von der Amplitude des Ausgangssignals des Filters 26„ Dieses von dem Schaltkreis 27 erhaltene Ausgangssignal und das von dem Bezugssignalgenerator 23 erzeugte Aus gangs signal werden zusammen einem Komparator 24-zugeführt, von dem ein Ausgangssignal an den Zähler 25 immer dann abgegeben wird, wenn das Ausgangssignal des Schaltkreises 2? mit automatischer Verstärkungsregelung das Bezugssignal überschreitet= In dem Zähler 25 wird das Klopfen immer dann festgestellt, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsimpulsen von den Komparator 24- während jedes Zündintervalls eingegeben wird.

Aus dem Vorhergehenden ergibt sich im Hinblick auf die Einrichtung zum Feststellen des Klopfens nach der Erfindung, daß es möglich ist, das von dem Klopffühler erhaltene Ausgangssignal auf einem nahezu bzw» ziemlich konstanten Pegel, unab-

030046/0749

hängig von den Betriebsbedingungen des Motors, dadurch zu halten, daß ein Steuerschaltkreis vorgesehen ist, um. das vorgenannte Ausgangs signal auf einem nahezu konstanten Pegel zu halten, und daß ferner das genannte konstant gehaltene Aus- gangssignal des Klopffühlers und das konstant eingestellte Bezugssignal miteinander verglichen werdei, um. dadurch das Klopfen festzustellen. Es kann aufgrund der Erfindung eine wesentliche Wirkung dahingehend erzielt werden, daß die Zuverlässigkeit des Unterscheidens bzw. Feststeilens des Klopfens in hohem Maße aufgrund eines zuverlässigen Bezugssignals zum Vergleichen verbessert worden ist, welches dadurch sichergestellt wird, daß es dauerhaft und stabil auf einem vorbestimmten konstanten Pegel gehalten wird.

Zusammenfassend wird also durch die Erfindung eine Einrichtung zum Feststellen bzw. Unterscheiden des Klopfens geschaffen, bei der das von einem Klopffühler erhaltene Ausgangssignal auf einem nahezu bzw. ziemlich konstanten Pegel, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, gehalten wird, indem ein Steuerschaltkreis vorgesehen ist, durch den das Ausgangssignal· des Klopffühlers so gesteuert wird, daß es auf dem nahezu konstanten Pegel gehalten wird und daß ferner das konstant gehaltene Ausgangssignal des Klopffühlers und ein konstant eingestelltes Bezugssignal miteinander zum Feststellen des Klopfens verglichen werden, so daß dadurch eine bemerkenswerte Wirkung insofern erzielt wird, daß die Zuverlässigkeit des Feststeilens bzw. Unterscheidens des Klopfens äußerst stark aufgrund eines zuverlässigen Bezugssignals zum Vergleichen verbessert wird, welches dadurch sichergestellt ist, daß es andauernd und stabil auf einem konstanten Pegel gehalten wird.

030046/0749

ORIGINAL INSr co I

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

DlPL ING.

H. KINKELDEY

DR-ING

3016117 ^W· STOCKMAIR

DR-ING. - AoE (CALTECHJ

K. SCHUMANN

_# DRBERNAT.-OPL-PHYS

P. H. JAKOB

DlPL-INQ

Θ. BE2OLD

OR. BER NAX- DIF=L-CHEM.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

24. April 1980 P 14 979-46/hö

NISSAN MOTOR CO., LTD.

2, Takara-Cho, Kanagawa-Ku,

Yokohama City, Japan

Einrichtung zum Feststellen des Klopfens für einen Verbrennungsmot or

Patentansprüche

V 1J Einrichtung zum Feststellen der Größe des Klopfens in einem Verbrennungsmotor, bei der ein Ausgangssignal eines Klopffühlers,mit dem durch Klopfen hervorgerufene Schwingungen feststellbar sind, mit einem Bezugssignal zum Feststellen des Klopfens verglichen wird, dadurch gekennzeichnet daß ein Steuerschaltkreis (19, 20, 21) vorgesehen ist, durch den der Pegel des Ausgangssignals des Klopf fühlers (1,14) auf einem nahezu konstanten Pegel, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors, haltbar ist, um den gesteuerten Pegel dieses Ausgangssignals mit dem Bezugssignal, welches einen konstanten Pegel hat, zum Feststellen des Klopfens zu vergleichen»

030046/0749

TELEFON (OOÖ) 22 20 62 TELEX Ο5-2Θ3ΒΟ TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
2. Einrichtung nach. Anspruch. 1, dadurch. gekennzeichnet, daß ein Filter (22), welches wenigstens die Komponenten des Ausgangssignals selektiv hindurchläßt, welche nahe einer durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungsfrequenz mitschwingen, und ein Zähler (25) zum Zählen von Signalimpulsen zum Feststellen des Klopfens vorgesehen sind, wobei diese von Impulssignalen erzeugt werden, wenn der gesteuerte Pegel des Ausgangssignals den konstanten Pegel des Bezugssignals überschreitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als ein Bandpass-Filter ausgebildet ist, wenn der Klopffühler (1, 14) eine flache Frequenz-Ansprechcharakteristik hat.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als ein Hochpass-FiIter ausgebildet ist, wenn der Klopf fühler (1, 14) eine Resonanz-Frequenz-Ansprechcharakteristik hat, die "bei der durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungsfrequenz mitschwingt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klopf fühler (1) einen Magneten (12), der eine Resonanzfrequenz aufweist, die nahezu mit einer durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungsfrequenz übereinstimmt, und ein Hall-Element (14) umfaßt, welches in einem durch den Magneten (12) gebildeten magnetischen Feld angeordnet ist, und daß durch den Steuerschaltkreis (19, 20, 21) dem Hall-Element (14) ein in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors gesteuerter Gleichstrom zuführbar ist, um e'inen Pegel der Aus gangs spannung des Hall-Elementes (14) auf einem nahezu konstanten Pegel zu halten.
6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis eine Gleichstromquelle (19) zum Zuführen von einem konstanten Gleichstrom zu dem Hall-Element (14) und wenigstens eine veränderbare Gleichstrom-

030046/0749

quelle (20 "bzw. 21) enthält, um einen veränderbaren Gleichstrom mit einer Polarität, die derjenigen des konstanten Gleichstroms entgegengesetzt ist, zuzuführen, wobei der veränderbare Gleichstrom wenigstens in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors veränderbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Klopffühler (1) einen Magneten (12), welcher eine Resonanzfrequenz aufweist, die nahe mit einer durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungsfrequenz übereinstimmt und ein Feldplattenelement (magneto-resistiveelement) aufweist, welches in dem von dem Magneten (12) gebildeten Magnetfeld angeordnet ist, und daß durch den Steuerschaltkreis ein Gleichstrom gesteuert wird, welcher dem FeIdplattenelement in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors zuführbar ist, um den Pegel einer Ausgangsspannung des Feldplattenelementes auf einem nahezu konstanten Pegel zu halten.
8. Einrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersehaltkreis eine Gleichspannungsquelle zum Zuführen eines konstanten Gleichstroms zu dem Feldplattenelement und wenigstens eine veränderbare Gleichstromquelle aufweist, um einen veränderbaren Gleichstrom mit einer Polarität, die derjenigen des konstanten Gleichstroms entgegengesetzt ist, zuzuführen, wobei der veränderbare Gleichstrom wenigstens in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors veränderbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klopffühler (1) als ein Schwingungsfühler ausgebildet ist und daß der Steuerschaltkreis einen Schaltkreis (27) mit automatischer Verstärkungsregelung enthält, um den Pegel einer Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Schwingungsfühlers auf einem nahezu konstanten Pegel zu halten, wobei die Frequenzkomponente zu einer durch das Klopfen hervorgerufenen Schwingungsfrequenz in Beziehung steht.

030046/0749