DE3025516C2 - Arrangement for detecting knocking in a liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist in der auf einer Anmeldung älteren Zeitrangs basierenden DE-OS 30 02 090 beschrieben.The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1. Such an arrangement The arrangement is described in DE-OS 30 02 090 based on an earlier application.

Um schwerwiegenden Beschädigungen von Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen, die zum Antrieb von Fahrzeugen eingesetzt sind, durch Klopfen entgegenzuwirken, sind zwei grundsätzliche Maßnahmen bekannt. Eine erste Maßnahme besteht darin, die Brennkraftmaschine nur bei solchen Ladedrücken und Zündwinkeln zu betreiben, bei denen von vornherein das Auftreten von Klopferscheinungen ausgeschlossen ist. Der Nachteil dieser Maßnahme liegt darin, daß man, insbesondere wenn man den erforderlichen Sicherheitsabstand zu den zum Klopfen führenden Werten der genannten Betriebsgrößen berücksichtigt, die Sicherheit gegen Klopfen erkauft mit einem nicht optimalen Betrieb der Maschine hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Abgaszusammensetzung. Die zweite Maßnahme besteht gleichsam in einer Regelung des Ladedrucks oder des Zündzeitpunkts in der Weise, daß beim Auftreten des Klopfens kurzzeitig zumindest eine dieser Betriebsgrößen verstellt wird, bis das Klopfen wieder verschwunden ist. In order to counteract serious damage to internal combustion engines, in particular those used to drive vehicles, by knocking, two basic measures are known. A first measure is to operate the internal combustion engine only at boost pressures and ignition angles at which the occurrence of knocking phenomena is excluded from the outset. The disadvantage of this measure is that, especially if one takes into account the necessary safety margin to the knocking values of the above-mentioned operating parameters, the security against knocking is bought at the price of less than optimal operation of the machine with regard to fuel consumption and exhaust gas composition. The second measure consists, as it were, of regulating the boost pressure or the ignition point in such a way that when knocking occurs, at least one of these operating variables is briefly adjusted until the knocking has disappeared again.

Für die letzibeschriebene Maßnahme ist es erforderlich, die Klopferscheinungen mittels eines Sensors zu erfassen, der üblicherweise als Vibrationssensor ausgebildet und am Motorblock befestigt ist. Wie die einschlägige Patantliteratur zeigt, ergibt sich dabei eine den Aufwand für derartige Anordnungen praktisch bestimmende Schwierigkeit dadurch, daß der Sensor nicht nur die auf Klopferscheinungen zurückgehenden Vibrationen oder Schwingungen erfaßt, sondern auch andere Vibrationen, beispielsweise Ventilgeräusche oder Lagergeräusche. Bei bekannten Anordnungen (iieser Art ist es demgemäß erforderlich, auf verhältnismäßig umständliche und aufwendige Weise die auf diese Störgeräusche zurückzuführenden Anteile in den Sensorsignalen zu eliminieren. Wie sich gezeigt hat, überträgt der Kühlwassermantel des Motorblocks demgegenüber überwiegend Laufbuchsenschwingungen, d. h. Änderungen des Drucks in den Brennräumen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die trotz Verwendung nur eines Drucksensors Schwingungen von allen Brennräumen der Maschine erfaßt For the last measure described, it is necessary to detect the knocking phenomena by means of a sensor which is usually designed as a vibration sensor and is attached to the engine block. As the relevant patent literature shows, there is a practical difficulty determining the expense of such arrangements because the sensor detects not only the vibrations or oscillations due to knocking, but also other vibrations, for example valve noises or bearing noises. In known arrangements (of this type, it is accordingly necessary to eliminate the components in the sensor signals that can be attributed to this interference noise in a relatively laborious and costly manner. As has been shown, the cooling water jacket of the engine block, on the other hand, mainly transmits liner vibrations, i.e. changes in the pressure in the combustion chambers The invention is based on the object of creating an arrangement according to the preamble of claim 1 which, despite the use of only one pressure sensor, detects vibrations from all combustion chambers of the engine

ίο Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.ίο The inventive solution to this problem is characterized by the features of claim 1.

Insbesondere bei Maschinen, die mit stark wechselnder Drehzahl betrieben werden, sind die in denIn particular for machines that are operated with rapidly changing speeds, those in the Patentansprüchen 3 und 4 beschriebenen Maßnahmen zweckmäßig, da die bei NichtVorhandensein der Klopferscheinungen gelieferten Sensorsignale drehzahlabhängig sind. Die Erzeugung drehzahlabhängiger Bezugssignale im Rahmen einer Vorrichtung zurClaims 3 and 4 described measures expedient, since the absence of the Sensor signals supplied are speed-dependent. The generation of speed-dependent Reference signals in the context of a device for Ermittlung der Stärke des Klopfens einer Brennkraftmaschine ist an sich aus der DE-OS 29 17 213 bekannt. Da beim Klopfen im Vergleich zum klopffreien Betrieb im Drucksensor Signale mit höheren Frequenzen erzeugt werden, kann es zweckmäßig sein, gemäßDetermination of the strength of the knocking of an internal combustion engine is known per se from DE-OS 29 17 213. Since signals with higher frequencies are generated in the pressure sensor when knocking in comparison to knock-free operation, it can be useful according to Patentanspruch 5 dem Drucksensor einen Hochpaß nachzuschalten, der Frequenzen unterhalb etwa 5 kHz unterdrückt.Claim 5 to connect a high-pass filter downstream of the pressure sensor, the frequencies below about 5 kHz suppressed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß als Drucksensoren übliche Sensoren, beispielsweiseAnother advantage of the invention can be seen in the fact that conventional sensors, for example der piezoelektrischen Bauart oder Membrandrucksensoren, Einsatz finden können. Die verwendeten Sensoren müssen lediglich gegen die Kühlflüssigkeit resistent sein und die auftretenden Temperaturen aushalten.the piezoelectric type or membrane pressure sensors can be used. The used Sensors only have to be resistant to the coolant and the temperatures that occur endure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur erläutert, die, da die einzelnen Bausteine Stand der Technik sind, lediglich eine schematische Darstellung beinhaltet.An embodiment of the invention is explained below with reference to the figure, which, since the individual modules are state of the art, only a schematic representation is included.

Im Bereich der mittleren Brennräume des Motor-In the area of the central combustion chambers of the engine

blocks 1 ist der Drucksensor 2 bekannten Aufbaus so angeordnet, daß er Druckschwankungen im Kühlwassermantel des Motorblocks 1 erfaßt. Die elektrischen Sensorsignale 3 gelangen in die Schwellwerteinrichtung 4, in der sie mit einem drehzahlabhängigen Schwellwertblocks 1, the pressure sensor 2 of known structure is arranged so that it detects pressure fluctuations in the cooling water jacket of the engine block 1. The electric Sensor signals 3 reach the threshold value device 4, in which they are assigned a speed-dependent threshold value verglichen werden. Überschreiten die Amplituden der Drucksignale 3 diesen Schwellwert, so liefert die Schwellwerteinrichtung 4 Ausgangssignale 5, die beispielsweise als Steilsignale für einen Zündwinkelgeber in an sich bekannter Weise ausgenutzt werden.be compared. If the amplitudes of the pressure signals 3 exceed this threshold value, the delivers Threshold device 4 output signals 5, for example as steep signals for an ignition angle sensor can be exploited in a manner known per se.

Die figürlich dargestellte Einrichtung enthält ferner den Drehzahlgeber 6, der eine mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine zunehmende Ausgangsspannung 7 als Schwellwertspanmmg an die .Schwellwerteinrich tung 4 liefert. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Anstieg der von dem Drucksensor erfaßten Schwingungs- oder Druckerscheinungen infolge einer Erhöhung der Drehzahl deir Maschine nicht automatisch zur Gewinnung von Ansteuersignalen 5 für eine Zündverstelleinrichtung oder dergleichen führt. The device shown in the figures also contains the speed sensor 6, which supplies an output voltage 7 , which increases with the speed of the internal combustion engine, as a threshold voltage to the device 4. This ensures that an increase in the pressure sensor detected vibration or pressure effects due to an increase of the rotational speed deir machine does not automatically for obtaining drive signals for a 5 Zündverstelleinrichtung or the like leads.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß diese Ausgangsspannung 7 nur einen Bestandteil der Schwellwertspannung bildet, also ihr eine weitere Spannung unterlagen ist.Of course, it is also possible that this output voltage 7 is only a component of the threshold voltage forms, so it is subject to another tension.

Zwischen Drucksensor 2 und SchweliwertcinrithtungBetween pressure sensor 2 and threshold value device

h5 4 ist der Hochpaß 8 vorgesehen, der nur die beim Klopfen auftretenden höherfrequenten Signale durchlaßt, so daß auch ein frequenzmäßiges Unterscheidungskriierium gegeben ist.h5 4, the high pass 8 is provided, which is only used when Knocking allows higher-frequency signals to pass through, so that a frequency-wise distinction criterion given is.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zum Erkennen des Klopfens einer flüssigkeitsgekühlten Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem Drucksensor für den Kühlflüssigkeitsdruck nahe dem Motorblock der Maschine und einer Auswerteeinrichtung für die Sensorsignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (2) im Bereich der mittleren Brennräume der Maschine angeordnet ist1. Arrangement for detecting knocking of a liquid-cooled multi-cylinder internal combustion engine with a pressure sensor for the coolant pressure near the engine block of the machine and an evaluation device for the sensor signals, characterized in that the pressure sensor (2) is in the area of the central combustion chambers of the Machine is arranged 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Schwellwerteinrichtung (4) für die Amplituden der Sensorsignale (3) enthält.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation device contains a threshold device (4) for the amplitudes of the sensor signals (3). 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung ferner Mittel (6) zur Gewinnung drehzahlabhängiger Schwellwertsigna!·; enthält.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the evaluation device further comprises means (6) for obtaining speed-dependent threshold value signals! ·; contains. -1. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (7) eines Drehzahlsensors (6) zumindest einen Bestandteil des Schwellwertsignals bildet.-1. Arrangement according to Claim 3, characterized in that the output signal (7) of a speed sensor (6) forms at least one component of the threshold value signal. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Hochpaß mit einer unteren Grenzfrequenz von einigen kHz enthält.5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation device has a high-pass filter with a lower limit frequency of a few kHz contains.