DE3523230A1

DE3523230A1 - Einrichtung und verfahren zum regeln des zuendzeitpunktes in einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3523230A1
Application number: DE19853523230
Authority: DE
Inventors: Yuji Yokosuka Kanagawa Nakajima; Katsunori Oshiage; Akito Yokohama Kanagawa Yamamoto
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE3523230C2; US4777920A; GB8516329D0; GB2163812B; GB2163812A

Description

j Einrichtung und Verfahren zum Regeln deö Zündzeitpunkts in einer Brennkraftmasbhine

Beschreibung 5

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunkts in einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Klopfgrades der Maschine.
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Bei Brennkraftmaschinen weist der Druck in den Brennkammern (Zylinderdruck) im allgemeinen eine Mehrzahl von Eigenresonanzfrequenzen auf, die von den Abmessungen des Zylinders, speziell vom Bohrungsdurchmesser abhängen. Der gedämpfte Druck ruft bei einer Brennkraftmaschine häufig ein metallisches, schlagendes oder klingendes Geräusch tervor, das als Klopfen bezeichnet wird.

Es sind schon verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, mit denen bei Brennkraftmaschinen das Auftreten des Klopfens vermieden werden soll, die mit Regelung des Zündzeifcpunkts arbeiten.

Solche Systeme sind beispielsweise in den JP-OSen 54-142 425 und 56-000554 beschrieben.

Diese konventionellen Systeme extrahieren akustische Signalkomponenten in einem spezifischen Frequenzband (oberhalb etwa 5 oder 6 KHz), das für das Klopfen charakteristisch ist mittels eines Klopfsensors aus dem von der Maschine ausgehenden akustischen Signalgemisch. Ein solcher Klopfsensor ist beispielsweise eine druckempfindlicher Sensor, der am Zylinderblock angebracht ist, oder ein in -

Form einer Unterlegscheibe ausgebildetes Element, das unter einer der Zündkerzen angebracht ist. Die konventionellen Systeme verarbeiten dann das extrahierte Signal und erzeugen ein Detektorsignal, das einer Verbrennungsdruckschwingung der Maschine entspricht, ermitteln das Vorhandensein oder Fehlen des Klopfens durch Vergleich des erzeugten Detektorsignals mit einem zuvor festgelegten Bezugspegel und verzögern den Zündzeitpunkt um einen vorbestimmten Winkel, wenn der Vergleich das Auftreten von Klopfen anzeigt.

In den in den vorgenannten Veröffentlichungen beschriebenen Systemen sind jedoch die nachfolgend erläuterten Nachteile festzustellen.

Das Verhältnis zwischen dem Klopfpegel und dem Zündzeitpunkt ändert sich mit dem Maschinenbetriebs^ zustand, was mitunter zu einem unwirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch und einer Herabsetzung des Maschinenausgangsdrehmoments aufgrund einer zu weiten Verzögerung des Zündzeitpunkts führt, wenn das Klopfen relativ schwach ist. Außerdem kann die feste Rate der Zündverzögerung nicht ausreichend sein, um schnell genug heftiges Klopfen zu unterdrücken. Andererseits ist die feste Verzögerung zu groß für schwaches Klopfen, was zu einer'unnötigen Verringerung des Maschinendrehmoments führt.

Angesichts der beschriebenen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit der bzw. dem der Zündzeitpunkt genau in Abhängigkeit vom Klopfgrad geregelt werden kann, wenn Klopfen festgestellt wird, so daß das Klopfen schnell unterdrückt werden kann,

ohne die Maschinenleistung zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 , bezüglich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des.-^JPatentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind gegenstand der Unteransprüche.

Insbesondere ist als vorteilhaft vorgesehen, daß die Korrektur des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von der Spitzenklopffrequenz vorgenommen wird, wenn schwaches Klopfen festgestellt wird, und in Abhängigkeit von der Klopfintensität, wenn starkes

IQ Klopfen festgestellt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an vorteilhaften Ausführungsformen näher, erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schemazeichnung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung.;

Fig. 2(A) und 2(B) vereinfachte Blockschaltbilder der in Fig. 1 gezeigten Steuereinheit;

Fig. 3 ein vereinfachtes Funktionsblockdiagramm ο« der Steuereinheit nach Fig. 1;

Fig. 4(A) und 4 (B) einen Schnitt und eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Zylinderdrucksensors;

Fig. 5 den Schaltkreisaufbau eines Ausführungsbeispiels für einen Ladungsverstärker;

Fig. 6 ein Blockschaltbild von Schwingungsenergiedetektorkreisen;

Fig. 7 den Schaltkreisaufbau eines Integrators in Fig. 6;

Fig. 8 das akustische Pegelspektrum während des Klopfens und während der Normalverbrennung;

Fig. 9(A), 9(B), 10(A) und 10(B) Kurvenformen zur Erläuterung, wie das Klopfen ermittelt wird; 15

Fig. 11 ein Zeitdiagramm für die Schwingungsenergiedetektorkreise nach Fig. 6;

Fig. 12(A) bis 12(C) ein Flufödiagramm, das in einem Hauptsteuerkreis zur Ermittlung des Klopfens und 2um Ableiten der Korrektur des Zündzeitpunktes abläuft;

Fig. 13 die typische akkumulierte Prozentverteilung des K/B-Wertes aus Fig. 12(A) für die unter schiedlichsten Klopfgrade;

Fig. 1¹J eine graphische Darstellung eines Beispiels des Zusammenhangs zwischen dem Geräuschpegels und der Maschinendrehzahl für jedes Klopfmuster;

Fig. 15 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem K/B-Wert nach Fig. 12(A) und der Korrektur des Zündzeitpunktes;

_j*_ 352323C

Fig. 16 ein Flußdiagramm eines Beispiels eines Zündzeitpunktregelvorgangs, der in einem Hauptsteuerkreis ausgeführt wird;

Fig. 17 ein dreidimensionales Diagramm der Zusammenhänge zwischen der Maschinendrehzahl, der pro Umdrehung zugeführten Ansaugluftmenge und dem Voreilwinkel zur Verwendung bei der Berechnung eines Ausgangszündzeitpunktes nach Fig. 16;
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Fig. 18 eine graphische Darstellung zur Verwendung in einer weiten bevorzugten Ausführungsform für die Bestimmung der Korrektur des Zündzeitpunktes,

Fig. 19(A) und 19(B) ein anderes Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit nach Fig. 1;

Fig. 20(A) bis 20(C) ein Flußdiagramm zum Ermitteln des Klopfens und zum Ableiten einer Zündzeitpunktkorrektur;

Fig. 21 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen dem K/B-Wert und der Zündzeitpunktkorrektur zur Verwendung in dem Flußdiagramm nach ;'Fig. 20;»

Fig. 22 ein Flußdiagramm über das Ableiten des Zündzeitpunktes;

Fig. 23(A) und 23(B) ein Flußdiagramm zum Ermitteln des Klopfens und zum Ableiten der Zündzeitpunktkorrektur in einer vierten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 24 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem K/B~Wert und der Zündzeitpunktkorrektur zur Verwendung in dem Flußdiagramm nach den Fig. 23(A) und 23(B) und
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Fig. 25(A) und 25(B) ein Flußdiagramm zum Ermitteln des Klopfens und zum Ableiten der Zündzeitpunktkorrektur in einer fünften bevorzugten Ausführungsform.
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Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, um die Erfindung zu erläutern.

Fig. 1 zeigt ein allgemeines Maschinensteuersystem, bei dem die Einrichtung zur Regelung des Zündzeitpunktes nach der Erfindung anwendbar ist.

In eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist, wird eine gegebene Ansaugluftmenge über ein Luftfilter 1, einen Luftströmungsmesser 2 und eine Drosselklappe 3 in eine Ansaugzweigleitung 4 eingesaugt. Eine gegebene Kraftstoffmenge wird mit Hilfe eines Kraftstoffeinspritzers 5 zugeführt und mit der Luft durchmischt und in die Brennkammer 6 der Maschine eingesaugt.Das Luftkraftstoffgemisch wird dann mit Hilfe einer Zündkerze 7 gezündet und verbrannt. Das durch die Verbrennung des Gemischs entstehende Abgas wird an eine Abgasleitung abgegeben, durchläuft einen katalyfeischen Konverter 8 und einen Schalldämpfer 9-

Eine Steuereinheit zur Ausführung der allgemeinen Maschinenbetriebssteuerung empfängt verschiedene Signale, nämlich ein Luftansaugströmungsmengensignal von dem Luftströmungsmesser 2, ein Drosselklappen-

ORIGINAL INSPECTED

Stellungssignal von einem Drosselschalter 12, der den voll geöffneten Zustand der Drosselklappe 3 ermittelt, ein Maschinendrehzahlsignal von einem Kurbelwinkelsensor 13, ein Neutralstellungssignal von einem Neutralstellungsschalter 15, der die neutrale Stellung eines Getriebes 14 ermittelt und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem (Seschwindigkeit-Bsensor 16.

Außerdem empfängt die Steuereinheit 11 ein Kraftstofftemperatursignal von einem Kraftstofftemperat.ursensor 17, ein Sauerstoffkonzentrationssignal von einem Sauerstoffsensor 18, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas überwacht, ein Kühlwassertemperatursignal von einem Kühlwassertemperatursensor 19, ein Zylinderdrucksignal von einem Zylinderdrucksensor 21, der den Verbrennungsdruck überwacht. Die Steuereinheit 11 regelt die Menge des !dercMäschine über die verschiedenen Kraftstoffeinspritzer 5 zugeführten Kraftstoffs und den Zeitpunkt der Zündung durch die zugehörige Zündkerze 7 des in jeden Zylinder eingesaugten Luftkraftstoffgemischs. Beispielsweise speziell die Zündkerze 7 ist mit einer Sekundärwicklung einer Zündspule über einen Verteiler verbunden.

Wenn der Primärstrom der Zündspule von dem Verteiler unterbrochen'wird, dann erzeugt die zugehörige Zündkerze eine Funkenentladung aufgrund der hohen Spannung, die an der Sekundärwicklung der Zündspule erzeugt wird, so daß das Luftkraftstoffgemisch nahe der Zündkerze gezündet wird. Mit dem Ausdruck Zündzeitpunkt ist hier der Zeitpunkt gemeint, zu welchem die Steuereinheit 11 ein Signal zur Unterbrechung des Primärstroms der Zündspule abgibt, bezogen auf die Winkelstellung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.

Außerdem regelt die Steureinheit 11 die Leerlaufdrehzahl der Maschine durch Regelung der durch einen Byjpaß über ein Hüfsluftregelventil 23 strömende Luftmenge und regelt die Rate der Abgasrezirkulierung durch Beeinflussen des Strömungsquerschnitts eines Abgasrückführventils 25 über ein im Ein/Aus-Schaltbetrieb geregeltes Ventil 24.

Es sei weiter erwähnt, daß in Fig. 1 mit 26 eine Kraftstoffpumpe, mit 27 ein Dampfsteuerungstank, mit 28 ein BC-Ventil und mit 29 ein Rückschlagventil bezeichnet sind.

Die Fig. 2(A) und (B) und Fig. 3 zeigen ein Blockschaltbild und ein Funktionsblockschaltbild der Steuereinheit 11 einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Der Kurbelwinkelsensor 13 gibt ein Bezugssignal S«

immer dann ab, wenn im Falle einer Sechs-Zylinder-Maschi-

720° ne die Kurbelwelle sich um 120° gedreht hat (-!-g—~= 120°).

Im Falle einer Vier-Zylindermaschine wird alle 180° ein Bezugssignal abgegeben. Der Kurbelwinkelsensor 13 gibt immer dann ein Positionssignal S- ab, wenn sich die Kurbelwelle um 2° , oder alterntiv um 1° gedreht hat.

Ein Zylinderdrucksensor 21 überwacht den Brennkammerdruck, wie er sich in den Schwingungen des Motorblocks ausdrückt, und gibt ein Zylinderdrucksignal Sp₁ an einen elektrischen Ladungsverstärker 31 ab.

Der Zylinderdrucksensor 21 kann aus einem piezoelektrischen Element bestehen, äie in den Fig. 4(A) und 4(B) gezeigt. Der Sensor 21 umgibt die Zündkerze 7 nachiiFig. 1 als eine Unterlegscheibe und die Zündkerze

ORIGINAL INSPiECTED

ist fest in den Zylinderkopf 6A eingeschraubt. Der Sensor 21 gibt ein elektrisches Ladungssignal S₁ entsprechend dem Druck in dem Maschinenzylinder (Zylinderdruck )ab , dem die Zündkerze 7 zugeordnet ist, an der der Sensor 21 angebracht ist.

Der Ladungsverstärker 31 in der Steuereinheit ist im Detail in Fig. 5 dargestellt. Wie Fig. 5 zeigt, wird das Ladungssignal S. vom Zylinderdrucksensor einem Ladungs/Spannungs-Wandlerkre&sszugeführt, der aus Widerständen R₁ und R«, zwei äntiparallel-geschalteten Dioden D₁ und D_? und einem ersten Operationsverstärker OP. besteht. Der Widerstand R₁ und die zwei Dioden D₁ und Dp, die zwischen den invertierenden und den nicht-invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkrs OP₁ geschaltet sind, dienen als Schutzkreis, die den Operationsverstärker OP₁ gegen Eingangspegel schützen, die die zulässige Größe des Operationsverstärkers OP₁ übersteigen. Der Ladungs/-Spannungs-Wandlerkreis wandelt das Ladungssignal S₁ in eine entsprechende Spannung um. Ihm ist ein invertierender Verstärker nachgeschaltet, bestehend aus Widerständen R_ bis R«, einer Diode D- und einem zweiten Operationsverstärker OPp. Ein Nominaldetektorsignal Su , das am Ausgangsanschluß des zweiten Operationsverstärkers OPp ansteht, wird über die Diode D_ an ein Bandpaßfilter 32 abgegeben.

Das Bandpassfilter 32 überträgt nur jene Komponenten des Signals S₁,, die Frequenzen aufweisen, die in eine vorbestimmtes Frequenzband (von etwa 6 bis 17 KHz) fallen, das auf die Resonanzfrequenzen des Klopfens bezieht. Das extrahierte Signal wird dann von dem Bandpaßfilter an erste und zweite Schwingungsenergxedetektorkreise 33 und 34 als reguläres Detektor-

ORfQfNAL

signal S₅ abgegeben.

Der erste Schwingungsenergiedetektorkreis 33 erzeugt periodisch einen Wert Sg, der sich auf die Verbrennungsdruckschwingungsenergie bezieht, über eine Periode, während der Klopfen nicht auftreten kann. Diese periodische Zeit kann durch das Bezugssignal S- und das Positionssignal S-, die vom Kurbelwinkelsensor 13 bezogen werden, bestimmt werden. Der erste Schwingungsenergiedetektorkreis32 kann das Detektorsignal Su beispielsweise integrieren, um einen integrierten Wert zu erzeugen, der die Schwingungsenergie aigibt.

Der zweite Schwingungsenergiedetektorkreis 3Ö ist wie der erste aufgebaut, erzeugt jedoch einen Wert S₇, der Verbrennungsdruckschwingungsenergie über eine Periode, während der Klopfen auftreten kann.

Der erste Schwingungsenergiedetektorkreis 33, wie in Fig. 6 gezeigt, enthält: a) einen Absolutwert-Integratorkreis 33A, der eine Vollwellengleichrichtung und Integration des regulären Detektorsignals S^ vom Bandpaßfilter 32 ausführt; b) erste und zweite voreinstellbare Zähler 33B und 33C, die auf Werte voreingestellt shd, die einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechen und die die Zählung der Positionssignalimpulse S- vom Kurbelwinkelsensor 13 in Abhängigkeit von dem Bezugssignal S- beginnen und c) einen Flip-Flop-Kreis (F/F) 33D, der die Betriebsweise des Absolutwert-Integratorkreises 33A in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der voreinstellbaren Zähler 33B und 33C steuert.

Der zweite Schwingungsenergiedetektorkreis weist die gleichen Elemente und den gleichen Aufbau wie der erste Schwingungsenergiedetektorkreis 33 auf, d.h. einen Absolutwertintegratorkreis 34A, voreinstellbare Zähler 34B, 34C, und einen Flip-Flop-Kreis (F/F) 34D, die sämtlich identisch mit ihren entsprechenden Gegenstücken sind.

Es sei angenommen, daß die vorliegende Erfindung bei eine Sechs-Zylindermaschine angewendet sei und

daß das Bezugssignal Sp 70° vor dem oberen Totpunkt (OT) eines jeden Verdichtungstaktes der Zylinder erzeugt • wird, und daß die Schwingungsenergiewerte in dem Bereich zwischen 40° vor OT im Verdichtungstakt und 60° nach OT, jeweils auf die Kolbenstellung bezogen, und daß dann die entsprechenden voreinstellbaren Zähler mit den folgenden Werten voreingestellt sind:

(1) voreinstellbarer Zähler 33B

< ein Kurbelwinkel von 30° (der Kurbelwinkel

beduetet einen Winkel, um den sich die Maschinenkurbelwelle gedreht hat)

(2) voreinstellbarer Zähler 33C

< ein Kurbelwinkel von

Ϊ3) voreinstellbarer Zähler 33B

<—- ein Kurbelwinkel von (4) voreinstellbarer Zähler 34C < ein Kurbelwinkel von 110°.

Es sei hervorgehoben, daß das Ausgangssignal des voreinstellbaren Zählers 34C (das Signal, das abgegebenwird, wen der Kurbelwinkel von 110° erreicht ist) an einer Hauptsteuereinheit 35, die später noch beschrieben wird, als ein externes Unterbrechungsanforderungssignal S_INT gesandt wird.

Fig. 7 zeigt ein spezielles Beispiel für einen Absolutwert-Integratorkreis 33A in dem ersten Schwingungsenergiedetektorkrifäis 33. Das Ausgangssingfal Sg von dem Flip-Flop-Kreis 33D in Fig. 6 gelangt zu einem Analogschalter AS, der geschlossen wird, wenn das Ausgangssignal Sg niedrigen Pegel "L" hat. Wenn der Analogschalter AS geschlossen ist, dann gelangt das Detektorsignal S₅ vom Bandpaßfilter 32 zum nichtintervierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP-, durch den das Detektorsignal S₁. verstärkt wird. Der nichtinvertierende Verstärker enthält Widerstände R₁₀ bis R₁ u , den Operationsverstärker OP- und einen Kondensator Cp.

Danach gelangt das verstärkte Detektorsignal zu einem Halbwellengleichrichter. Der Halbwellengleichrichter besteht aus einem Kondensator, Widerständen R₁₁. bis R-igj einem Operationsverstärker OPw und Dioden D₁, und D_n.. Das Halbwellen-gleichgerichtete Ausgangssignal und das verstärkte Detektorsignal werden danach zusammengesetzt (d.h. konsequenterweise vollwellen-gleichgerichtet) und mit Hilfe eines Integrators integriert, der aus einem Operationsverstärker 0P(- , Widerständen R_iq bis R_??, einem Kondensator C₁. und einer Zenerdiode ZD besteht.

Der integrierte Wert wird daher als ein Integrationssignal Sg vom Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OP₁- abgegeben. Außerdem wird der Integrationswert verriegelt, sobald der Analogschalter AS öffnet. Es sei betont, daß ein Rücksetzkreis, bestehend aus einem Widerstand Rp, und einem Transistor Q. in Betrieb gesetzt wird, d.h. der Transistor Q₁ wird leitfähig gemacht, um die Anschlüsse des Kondensators Ch kurzzuschließen, so daß die elektrische

ft

Ladung auf dem Kondensator C^, entladen wird, d.h. der Integrator rückgesetzt wird, wenn das Bezugssignal S~ an die Basis des Transistors Q- angelegt wird. Es sei auch bemerkt, daß, da der Absolutwert-Integratorkreis 34A und der zweite Schwingungsenergiedetektorkreis 34 den gleichen Aufbau und die gleiche Betriebsweise aufweisen, die Beschreibung des Kreises 34A hier entfallen kann.

Der Hauptsteuerkreis 35 besteht aus einem Mikrocomputer, der, wie in Fig. 2(B) gezeigt, ein I/O-Tor einschließlich Analog/Digital und Digital/Analog-Wandler, ein ROM 37, ein RAM 38 und eine CPU 36 aufweist.

Der Hauptsteuerkreis 35 empfängt die verschiedensten Detektorsignale, nämlich das Bezugs- und das Positionssignal S~ bzw. S-. vom Kurbelwinkelsensor 13,· die Integrationssignals Sg und S₇ von den ersten und zweiten Schwingungsenergiedetektorkreisen 33 und 34, das externe Unterbrechungsanforderungssignal S_INT von dem zweiten Schwingungsenergiedetektorkreis 34 und verschiedene andere Detektorsignale, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 be---· schrieben worden sind.

Bei dieser Ausführungsform ermittelt der Haupte steurkreis 35 das Auftreten von Klopfen, ermittelt dessen Intensität, wenn Klopfen auftritt, zählt die Anzahl von Klopfauftritten, leitet einen Korrekturwert für den Zündzeitpunkt ab, führt die Zündung aus, indem der Endzustand eines Leistungstransistors 41, der mit eineB^:Züridspüiee22 eines Zündkreises 40 verbunden ist, beeinflußt wird.

Die Zündzeitpunktregelung (Ein/Aus-Steuerung des Leistungstransistors 41) wird durch Einstellung der Winkelpositionswerte entsprechend dem bestimmten Zündzeitpunkt (Voreilwinkelwert; Einschälfceeitdauerwinkel) in einem Voreilwinkelregister (ADV) im I/O-Tor 39 (nicht dargestellt) und einem Zündzeitpunktdauerregister (DWELL)'(nicht dargestellt) ausgeführt, weiterhin durch Vergleichen der Werte dieser Regeister mit dem Wert eines Zählers (nicht dargestellt), der die Impulse des Positionssignals S, zählt und durch Abgeben eines Befehlssignals, um den Transistor 41 ein- und auszuschalten, wenn die zwei Werte mit dem Zählerwert in Übereinstimmung gelangen. Der Zündkreis 40 erregt die laufende Zündkerze 7, indem eine Hochspannung über die Funkenstrecke der Zündkerze 7 gelegt wird, wenn die Hochspannung in der Sekundärwicklung der Zündspule 22 erzeugt wird, wenn der Transistor 41 ein- und ausgeschaltet wird.

Fig. 3 zeigt ein Funktionsblockdiagramm des Hauptsteuerkreises 35 nach Fig. 2 (B), das sich speziell auf die Zündzeitpunkfesregelung bezieht.

Ein Verhältnisberechnungsblock 35A berechnet ein Verhältnis (oder eine Differenz) zwischen dem Integrationssignal Sg aus dem ersten Schwingungsenergiedetektorkreis 33 und dem Integrationssignal S„ vom zweiten Schwingungsenergiedetektorkreis 34 und gibt das errechnete Verhältnis als ermittelten Verbrennungsdruckschwingungsenergiewert ab.

Ein K&opfdetektorblock 35B vergleicht den ermittelten Schwingungswert aus dem Verhältnisberechnungsblock 35A mit einem Bezugswert von einem Bezugswertgeneratorblock 35C, um zu ermitteln, ob Klopfen

aufgetreten ist. Der Bezugswertgeneratorblock 35C enthält eine in dem ROM 37 des Hauptsteuerkreises gespeicherte Tabelle.

Ein Korrekturableitblock 35D leitet einen Korrekturwert für den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Verhältnisberechnungsblocks 35A ab, wenn Klopfen festgestellt wird.

Ein Zündzeitpunkt-Steuerblock 35E korrigiert den Ausgangszündzeitpunkt, der auf der Grunälage der Ansaugluftmenge und der Maschinendrehzahl ermittelt worden ist, mit Hilfe des Korrekturwertes, der von dem Korrekturableitblock 35D erzeugt wird und beeinflußt den Zündkreis 40 entsprechend den Ergebnissen dieser Korrektur.

Es sei hervorgehoben, daß, obgleich der Hauptsteuerkreis 35 den übrigen Maschinenbetrieb beeinflußt, dieser Betrieb hier nicht diskutiert werden soll. Es sei weiterhin bemerkt, daß, obgleich der obenbeschriebene Zylinderdrucksensor 21 und der Ladungsverstärker 31 nur für einen Zylinder dargestellt und erläutert worden sind, solche Sensoren und Verstärker für die anderen Zylindern ebenfalls installiert sind, so daß'der Ausgang eines jeden Ladungsverstärkers über einen Multiplexer dem Bandpaßfilter 32 zugeführt ist. In gleicher Weise kann dies auf den Zündkreis 40 angewandt werden, d^h. ein Zündkreis 40 kann für jeden Zylinder vorgesehen sein oder es kann ein konventioneller Verteiler oder ein entsprechendes Äquivalent installiert sein, um alle Zündkerzen 7 gemeinsam mit dem Leistungstransistor 41 und der Zündspule 22 zu verbinden.

ι 35

Die Theorie der Klopfermittlung, die bei dieser Ausführungsform angewandt wird, soll anschließend unter Bezugnahme auf Fig. 8 und die folgenden Zeichnungen erläutert werden.
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Fig. 8 zeigt ein Beispiel des Leistungssprektrums der Zylinderdruckschwingungen während des Klopfens und während des Normalbetriebes. Die Zylinderdruckschwingung bei Abwesenheit von Klopfen wird durch die untere Kurve dargestellt, während die Kurve relativ großer Intensität (Pegel) durch die obere Kurve dargestellt wird und dem Klopfzustand entspricht. Fig. 8 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die von der Anmelderin mit Hilfe einer Vier-Zylindermaschine von 1800 cm³ Hubraum bei voller Belastung und einer Maschinendrehzahl von 4800 U/min ausgeführt worden sind. Die Anmelderin hat weiterhin gefunden, daß sich ähnliche Spektren bei anderen Maschinenarten ergeben.

Wie man aus Fig. 8 entnehmen kann, besteht ein erheblicher Unterschied in den Leistungspegeln in Einheiten von Decibel (DB) zwischen den beiden Kurven in dem Frequenzband zwischen 6 und etwa 17 kHz.

Das elektrische Ladungssignal von jedem Zylinderdrucksensor wird in das entsprechende Spannungssignal umgewandelt und die Signalkomponenten, die Frequenzen aufweisen, die in das obenbeschriebene Frequenzband fallen, werden aus dem gewandelten Spannungssignal extrahiert, um die Signalwellenformen zu erzeugen, die in den Fig. 9 (A) und 9 (B) dargestellt sind (nachfolgend als Extraktionssignale bezeichnet), während des normalen Betriebs bzw. während des Klopfens.

Die Leistungs 0 eines Signals eines x(t) in einem speziellen Frequenzband läßt sich im allgemeinen ausdrücken durch die Gleichung:

0 = (1/2T) L x²(t)dt (1)

ΪΎ

Mit anderen Worten, die Leistung 0 ist der Mittelwert über die Zeit des Quadrates der Signalamplitude.

Die Integration des Absolutwertes des Extraktionssignals nach den Fig. 9(A) und 9(B) führt zu dem folgenden Ausdruck:

2Ti_Tl*<t> Ι« =|r I_T V(t) ^dt

Da die rechte Seite der obigen Gleichung (2) den quadratischen Mittelwert (RMS) des Signals x(t) darstellt, kann man die linke Seite der obigen Gleichung (2) als Repräsentanten für die Leistung des Signals x(t) oder wenigstens als eine Funktion erster Ordnung der Leistung ansehen.

Es sei auch betont, daß es praktisch nicht von „_ Bedeatung ist, daß das Signal x(t) eine Mehrzahl von

Frequenzkomponenten enthalten kann, obgleich das Signal x(t) in beiden Gleichungen (1) und (2) hier als nur eine einzige Frequenzkomponente enthaltend angenommen worden ist.

Das Integrationssignal ist in Fig. 10(A) dargestellt, worin der absolute Integrationssignalwert (in Fig. 9(A) dargestellt) integriert wird, während Klopfen nicht auftreten kann, speziell über den

_o_ Winkelbereich von 40° vor OT bis OT. In gleicher 35

Weise wird das andere Integrationssignal durch Fig. 10(B) ausgedrückt, worin der absolute Extraktionssignalwert über eine Periode integriert wird, in welcher Klopfen auftreten kann, speziell über den Kurbelwinkelbereich, der von OT bis 40° nach OT reichen kann, und im Falle der Fig. 10(B) ist Klopfen tatsächlich aufgetreten. Weil Klopfen nur nach der Zündung des Luft-Kraftstoffgemischs-· auftritt, kann man die erste Integrationsperiode als "Vorzündung" und letztere als "Nachzündung" bezeichnen. Die "Vorzündung"-Periode darf in diesem System nicht mit der sogenannten Pilotzündung verwechselt werden, die bei manchen Brennkraftmaschinen verwendet wird.

Die Integrationssignale, die durch die Fig. 10(A) und 10(B) dargestellt sind, entsprechen der Zylinderdruckschwingungsenergie. Mit anderen Worten, die Integrationssignale stellen die obige Gleichung (2 5''dar, aus der jedoch der Term (1/2T) entfernt ist.

Im Falle von Fig. 10(A), die für die "Vorzündung" und klopffreie "Nachzündung" gilt, steigt der Integrationssignalwert linear an, solange kein Klopfen auftritt. Dies spiegelt die Erzeugung eines konstanten Energiepegels unabhängig vom Kurbelwinkel wieder.

Der folgende Zusammenhang wird bei Abwesenheit von Klopfen befriedigt:

0° T=+40°

T=-40° x(t)dt = 0° x(t)dt (3)

wobei der obere Totpunkt bei T=O⁰ liegt. 35

23 ■■■-■'■■

Andererseits kann man aus Fig. 10(B) erkennen, daß eine Steigerung der Energie aufgrund des Klopfens im Expansionstakt nach OT auftritt.

Im allgemeinen ermittelt das menschliche Ohr das Klopfen aus der Differenz zwischen der relativen Intensität zwischen den Schaltdruckpegeln, die vom normalerweise erzeugten Hintergrundgeräusch erzeugt werden und jenen Pegeln, die von den Klopfschwingungen hervorgerufen werden.

Wenn daher die Schwingungsenergien aufgrund des Zylinderdrucks im Falle von Nicht-Klopfen und im^vFalle von Klopfen direkt miteinander verglichen werden, dann läßt sich die Klopfintensität in enger Entsprechung zur menschlichen Empfindlichkeit ermitteln.

Die Erfahrung zeigt, daß Klop'fen nicht auftritt, bevor der Kolben den oberen Totpunkt (OT) erreicht.

Der Integrationssignalwert, der vor OT erzeugt wird, kann daher als erwarteter Wert der Zylinderdruckschwingungsenergie während des Expansionstaktes nach OT bei Abwesenheit von Klopfen verwendet werden, was bei Gleichung (3) der Fall ist.

Der Vergleich zwischen den Integrationswerten der Zylinderdruckschwingungen innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkelbereiches vor und nach OT hat die gleiche Wirkung, wie wenn man die Zylinderdruck-Schwingungsenergien während des Normalbetriebes und während des laufenden Verdichtungstaktes miteinander vergleicht. Dieser Vergleich führt daher zu Klopf-v; ermittlungsergebnissen, die jenen mit dem:rmenschlichen Gehör gewonnenen eng entsprechen.

Zahlreiche Versuche der Anmelderin ergaben, daß das Verhältnis, das durch die Gleichung (3) ausgedrückt wird, fast bei allen Maschinenbetriebszuständen für alle üblichen Maschinenarten gilt. 5

Es sei hervorgehoben, daß ein Integrationsintervall so ausgewählt werden muß, daß das durch die Gleichung (3) wiedergespiegelte Verhältnis stets genau ist. Beispielsweise schwingt die Zündkerze 7, so daß sie den obigen Zusammenhang aufgrund von Vibrationen, die durch das Schließen und Öffnen der die zugehörigen Einlaß- und Auslaßkanäle schließenden und öffnenden Ventile hervorgerufen werden , stören. Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird daher das Intervall zwischen H0° vor und nach OT dazu verwendet, solche zusätzlichen Schwingungen zu vermeiden.

ns ■. - .

Die Betriebsweise der ersten und zweiten Schwingungsenergiedetektorkreise 33 und 3^ wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert.
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Zunächst gibt der Ladungsverstärker 31 im Kurbelwinkelbereich zwischen 0° und 120° das Detektorsignal S₁. ab, wie in (C) in Fig. 11 gezeigt. Nachdem das Detektorsignal S₁, durch das Bandpaßfilter 32 gelaufen ist, wird das Detektorsignal S₁-, das obenbeschriebene Extraktionssignal, das in (D) in Fig. 11 dargestellt ist, den ersten und zweiten Schwingungsenergiedetektorkreisen 33 und 34 zugeführt. Es sei bemerkt, daß das Detektorsignal S₁- von den Resonanzfrequenzkomponenten des Klopfens dominiert wird.

Die Integrationskreise 33A und 3^A in den Fig. 6 und 7 werden zum Zeitpunkt t. in Abhängigkeit von dem

Bezugssignal Sp (in Fig. 11 rait (A) eingezeichnet) vom Kurbelwinkelsensor 13. rückgesetzt, das als 0° definiert ist, Position (Of.) des Kurbelwinkels (70° vor OT). Zur gleichen Zeit werden die obenbeschriebenen Voreinstellwerte in die voreinstellbaren Zähler 33B, 33C, 34B, 34C eingestellt, die dann die Zählung der Positionssignalimpulse Sp, die in (B) in Fig. 11 dar gestellt sind, beginnen.

Danach invertiert der Ausgangspegel des voreinstellbaren Zählers 33B des ersten Schwingungsenergiedetektorkreises 33 zu einem Zeitpunkt tp von 30° Kurbelwinkel nach dem Zeitpunkt t.., so daß der Ausgangspegel Sg des Flip-Flop-Kreises 33D auf'den nidrigen Pegel "L" invertiert. Der Integrationskreis 33A wird somit in Betrieb gesetzt, um die Integration des Absolutwertes des Detektorsignals S,- vom Bandpaßfilter 32 über die "Vorzündung"-Periode zu beginnen.

Danach invertiert der Ausgangspegel des voreinstellbaren Zählers 33C wieder zum Zeitpunkt t_=70°, was dem oberen Totpunkt entspricht, so daß der Ausgangspegel So des Flip-Flop-Kreises 33D wieder auf den hohen Pegel "H" invertiert. Als Folge davon hält der Integrationskreis 33A den Integrationsendwert vom Zeitpunkt t_' bis zum Zeitpunkt t,- das nächste Bezugssignal Sp empfangen wird. Der Integrationskreis 33A gibt daher das "Vorzündung"-Integrationssignal Sg entsprechend der Schwingungsenergie während der "Vorzündung"-Periode ab, wie in<(E) von Fig. 11 gezeigt.

In gleicher Weise invertiert der Ausgangspegel des voreinstellbaren Zählers 34B zum Zeitpunkt t,=70°, so da der Ausgangspegel S_g des Flip-Flop-Kreises

auf den Pegel "L" invertiert, wie in (H) von Fig. 11 gezeigt. Der Absolutwert-Integrationskreis 3^A wird daher in die Lage versetzt, die Integration des Absolutwertes des Detektorsignals S- vom Bandpaßfilter über die "Nachzündung"-Periode zu beginnen.

Danach invertiert der Ausgangspegel des vorein-#:-:t stellbaren Zählers 34C wieder zum Zeitpunkt t^=110°, so daß der Ausgangspegel Sq des Flip-Flop-Kreises 3^D wieder auf den höheren "H"-Pegel invertiert. Als Folge davon hält der Integrationskreis 34A den "Nachzündung"-Integrationsendwert vom Zeitpunkt tj,, bis zum Zeitpunkt t,- das nächste Bezugssignal Sp empfangen wird.

Der Absolutwert-Integrationskreis 3^A gibt das "Nachzündung"-Integr&tionssignal S₇ entsprechend der Schwingungsenergie über die Periode, während der Klopfen auftreten kann, ab, wie in (F) von Fig. 11 gezeigt.

Das Verfahren zur Ermittlung des Auftretens des Klopfens und zum Ableiten des Korrekturwertes für den Zündzeitpunkt wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 12(A) bis 12(C) erläutert.

Die CPU 36 des Hauptsteuerkreises 35 nach Fig.3 beginnt die Ausführung des Programms nach Fig. 12, wenn der zweite Schwingungsenergiedetektorkreis 3^ ein externes Unterbrechungsanforderungssignal Sy_NT zum Zeitpunkt E₁, (40° nach OT) abgibt.

Wie in Fig. 12(A) gezeigt, gibt die CPU 36 einen Befehl an den A/D-Wandler ab, der Bestandteil des I/0-Tores 39 ist, um die Digitalumwandlung des In-te-

grationssignals Sg zu beginnen, das von dem ersten Schwingungsenergiedetektorkreis. 33 beliefert wird. Dies wird im Anfangs-SOHRITT 1 ausgeführt.

im nächsten SCHRITT 2 gibt die CPU 36 einen Befehl ab, um das digitalisierte Integrationssignal Sg in eine vorbestimmte Adresse des RAM 38 als Menge B zu speichern, die der Schwingungsenergie während der "Vorzündung"-Periode zugeordnet ist.

In den nächsten SCHRITTEN 3 und 4 gibt die CPU nachfolgende Befehle an den A/D-Wandler ab, um den digitalisierten Integrationssignalwert S„ vom zweiten Schwingungsenergiedetektorkreis 34 in eine weitere vorbestimmte Adresse des RAM 38 als eine Menge K zu speichern, die der Schwingungsenergie während der "Nachzündung"-Periode zugeordnet ist.

Im nächsten SCHRITT 5 wählt und liest die CPU einen Bezugswert SL aus einer im ROM 37 gespeicherten Bezugstabelle aus, der durch die laufende Maschinendrehzahl spezifiziert wird.

Es sei beachtet, daß die Maschinendrehzahl dadurchgemessen werden kann, daß man die Zahl der Positionssignalimpulse S, vom Kurbelwinkelsensor 13, die pro Zeiteinheit-empfangen werden,in einer separaten Verarbeitungsroutine (nicht dargestellt) zählt und den Zählwert vorübergehend in einer vorbestimmten Adresse des RAM 38 speichert.

Im nächsten SCHRITT 6 liest die CPU 36 die zwei Mengen B und K aus, die in den vorangehenden Stufen erhalten wurden, und errechnet das Verhältnis K/B (oder die Differenz K-B), um die Menge K zu nor-

normieren. Der Verhältniswert wird einfach ausgedrückt als der K/B-Wert.

Der oben erwähnte Bezugswert SL wird nachfolgend kurz erläutert.

Die kumulative prozentuale Verteilung des K/B-Wertes für die verschiedenen Arten von Klopfphänomena in der Sechszylindermaschine ist in Fig. 13 gezeigt.

10

In Fig. 13 ist die kumulative Prozentsatzverteilung des K/B-Wertes bei völliger Abwesenheit von Klopfen durch die Linie I dargestellt. Die Linie II steht für gerade wahrnehmbares Klopfen, die Linie III für leichtes Klopfen, die Linie IV für mäßiges Klopfen und die Linie V für starkes Klopfen. Obgleich die kumulativen Prozentsatzverteilungen, die in Fig. 13 dargestellt sind, Versuchsergebnisse sind, die unter geregelten Bedingungen erhalten wurden, lassen sich ähnliche Ergebnisse für fast alle Maschinen und die meisten Betriebszustände erhalten.

Der Bezugswert SL für die Versuchsbedingungen wird auf den Wert SL=2.6 eingestellt, wie in Fig.13 gezeigt. Wie später erläutert, erlaubt dies ungefähr 50% Ermittlung von mäßigem Klopfen und mehr als 90% Ermittlung von starkem Klopfen.

Beispielhafte Verhältnisse zwischen den oberen Pegeln der verschiedenen Klopfgrade, die oben beschrieben ,sind , und der Maschinendrehzahl sind in Fig. 14 aufgetragen, in der die ausgezogene Linie

: die Leistungspegeländerung angibt, wenn kein Klopfen

; auftritt, die gestrichelte Linie leichtem Klopfen

j 35 entspricht· und die strichpunktierte Linie mittlereai Klopfen entspricht.

Wie man aus Fig. 14 entnehmen kann, würde eine menschliche Kontrolle zu einem relativ breiten Bereich zulässiger Klopfintensität führen, da die Funktionale Empfindlichkeit des menschlichen Ohres durch den Einfluß mechanischer Schwingungen der Maschine bei hohen Drehzahlen vermindert ist.

Die Maschinenleistungsfähigkeit läßt sich beachtenswert steigern, indem an den Bezugswert SL entsprechend der Maschinendrehzahl variiert. Der Bezugswert SL kann aber auch bei 2.6 oder einigen anderen Werten festgelegt werden.

Es sei nocheinmal auf Fig. 12 Bezug genommen. Die folgenden Abkürzungen werden in den Fig. 12(B) und 12(C) verwendet:

KFLG: ein Kennzeichen, das die Anwesenheit oder Abwesenheit von Klopfen darstellt.

BCNT: ein Wert, der die Zahl darstellt, wie oft Zündung stattgefunden hat, seit das Kennzeichen KFLG zum letzten Mal rückgesetzt worden isfei, nachfolgend als Zählwert BCNT bezeichnet.
25

KCNT: ein Wert, der:^:.die Anzahl der Zündungen angbit, die seit dem Setzen des Kennzeichens KFLG ausgeführt worden sind, nachfolgend als KCNT-Wert oder Wert KCNT bezeichnet.

ADVFBK: der Korrekturwert, der zu dem Bezugswert des Zündwinkels addiert wird, nachfolgend als Korrektur-ADVFBK bezeichnet. Der Zündzeitpunkt wird vorverlegt, wenn die Korrektur ADVFBK positiv ist und wird verzögert, wenn sie negativ ist.

Das Kennzeichen KFLG, die Zählwerte KCNT, BCNT und die Korrektur-ADVFBK werden in vorbestimmten Adressen des RAM 38 gespeichert, die diesen Werten

zugeordnet sind.
5

Wie in Fig. 12(B) dargestellt, vergleicht die CPU 36 den K/B-Wert, der im vorausgehenden SCHRITT errechnet worden ist, mit dem Bezugswert SL, um zu ermitteln,ob der K/B-Wert > SLr ist. Dies wird im SCHRITT 7 durchgeführt. Wenn K/B > SL (JA) im SCHRITT 7, wird Klopfen ermittelt und die Routine geht zum Schritt 18 über, der später beschrieben wird. Wenn Κ/Β ί SL (NEIN) im SCHRITT 7, dann wird kein Klopfen ermittelt und die Routine geht zum SCHRITT 8 über, wo die CPU 36 ermittelt, ob das Kennzeichen KFLG auf "0" gesetzt ist. Wenn Klopfen aufgetreten ist, dann ist das Kennzeichen KFLG auf "1" im SCHRITT 20 gesetzt, wie später noch erläutert wird.

Wenn das Kennzeichen KFLG den Wert "Q" im SCHRITT hat, d.h. wenn zuvor kein Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem SCHRITT 9 über, wo der Zählerwert BCNT um 1(+1) erhöht wird. Immer wenn im Schritt 8 gefunden worden ist, daß das Kennzeichen KFLG = "0" ist, dann wird der Inhalt des Zählers BCNT im SCHRITT 9 erhöht. Im nächsten SCHRITT 10 ermittelt die CPU 36, ob der Zählerstand von BCNT die Größe 28 übersteigt (BCNT > 28). Wenn BCNT i 28 im SCHRITT 10, dann endet die Routine.

Wenn BCNT 28, dnan geht die Routine zu einem SCHRITT 11 über, wo die Korrektur des Zündzeitpunktes ADVFBK um 1 (+1) erhöht wird, wodurch der Zündzeitpunkt um 1° vorverlegt wird. Im nächsten SCHRITT 12 wird der Zählerstand BCNT gelöscht. Die Verarbeitungsroutine endet dann.

Wenn andererseits im SCHRITT 8 das Kennzeichen KFLG die Größe "1" hat, d.h. wenn zuvor Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem SCHRITT über. Im SCHRITT 13 erhöht die CPU 36 den Zählerwert KCNT um eins (+1) und danach bestimmt sie, ob der Zählerwert KCNT die Größe 28 im Schritt 34 über-:' λ steigt (KCNT> 28). Wenn KCNT ί 28 im SCHRITT 14, dann endet die Routine. Wenn KCNT >28, dann wird das Kennzeichen KFLG im SCHRITT 15 rückgesetzt, der Zählerwert KCNT wird in einem SCHRITT 16 gelöscht und der Zählerwert BCNT wird in einem SCHRITT 17 gelöscht.

Wenn der K/B-Wert größer als der Wert SL im Schritt 7 ist, d.h. Wenn Klopfen erkannt worden ist, d.h. wenn Klopfen erkannt worden ist, dann geht die Routine zu einem SCHRITT 18 über, wo ein?Verzögerungswinkel X entsprechend dem laufenden K/B5Wert errechnet wird. Der Verzögerungswinkel X ist zuvor im ROM 37 in Form einer Tabelle gespeichert worden, in der jeder Verzögerungswert X einem errechneten K/B-Wert entspricht. Die CPU 36 findet den Verzögerungswert X daher durch eine wohlbekannte Tabellennachschlagtechnik. In der Praxis steigt der Verzögerungswert X, wenn der K/B-Wert steigt.

Im nächsten SCHRITT 19 ermittelt die CPU 36, ob das Kennzeichen KFLG gleich "0" ist, um das erste Auftauchen von Klopfen zu bestätigen. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Kennzeichen KFLG augenblicklich ¹¹O" ist, d.h. wenn dies das erste Auftreten von Klopfen ist, dann geht die Routine zu einem Schrit 20 über, wo das Kennzeichen KFLG auf "1" gesetzt wird. Im nächsten SCHRITT 21 wird dann der Zählerwert KCNT gelöscht und die Verarbeitungsroutine endet.

Wenn andererseits das Kennzeichen KFLG nicht gleich "O" ist, d.h. wenn dies.der zweite oder spätere Zyklus ist, in welchem Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem SCHRITT 22 über, wo die CPU 36 ermittelt, ob zuvor die Zündung wenigstens I4x ausgeführt worden ist (KCNT = 14), dh. ob' die Ungleichung K/B >SL für wenigstens 14 Zyklen be friedigt worden ist. Wenn dies'der Fall ist, dann geht die Routine zum zuvor beschriebenen SCHRITT 21 über, um den Fehlerwert KCNT zu löschen. Wenn KCNT =14, dann geht die Routine zu einem SCHRITT 23 über, wo die Korrektur ADVFBK um den Verzögerungswinkel X (-X) vermindert wird, um den Zündzeitpunkt um den Verzögerungswinkel X zu verzögern. Anschließend geht die Routine zum obenerwähnten SCHRITT 21 über und endet dann. Der Wert 28, der in den SCHRITTEN 10 und 14 verwendet wird und der Wert 14, der im SCHRITT 22 verwendet wird, werden aus der Verteilung II in Fig. 13 abgeleitet. In den SCHRITTEN 10 und 14 und den folgenden werden 28 aufeinanderfolgende Zündzyklen im Feld K/B ^ SL inerhalb der erwartbaren Rate des Auftretens vor K/B-Werte während des gerade eben wahrnehmbaren Klopfens (da K/B>SL 7% der Zeit ausmacht, was dem Verhältnis 1:14 entspricht). In ähnlicher Weise kann in den SCHRITTEN 22 und folgende in jeder Kette von 14 aufeinanderfolgenden Zyklen, in denen K/B> SL ein Auftreten von relativ hohem KB erwartet werden. Jedoch impliziert ein zweites Auftreten Klopfen, so daß der Voreilwinkel vermindert wird, um Klopfen zu unterdrücken. Der Maschinenzündzeitpunkt kann so geregelt werden, um den gewünschten Klopfpegel zu erreichen.

Beispielsweise können die in den Schritten 14 und 22 verwendeten Zahlen auf 12 arid 6 (100/16 = 6) gesetzt werden, um ein leichtes Klopfen zu ermitteln, und wenn die obigen Zahlen auf 8 und 4 gesetzt werden

g (100/25 =4), dann kann mittleres Klopfen ermittelt werden. Diese Tatsache ist durch Versuche, die von der Anmelderin ausgeführt worden sind, bestätigt worden.

,Q Auf diese Weise wird die Klopfintensität aus der Häufigkeit des Auftretens von Klopfens erkannt und die Korrektur des Zündzeitpunkts wird auf der Basis der erkannten Klopfintensität bestimmt.

. - Nach den SCHRITTEN 11 und 23 kann die CPU 36 so

instruiert werden, daß sichergestellt wird, daß die Korrektur ADVFBK in einen vorbestimmten Bereich fällt, um den Wert der Korrektur ADVFBK zu begrenzen, damit der Zündzeitpunkt nicht übermäßig vorverlegt oder _on verzögert wird.

Die Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung vorverlegt den Zündzeitpunkt um ein vorbestimmtes Winkelinkrement, wenn K/B-= SL (Nicht-Klopfen) kontinuierlich für eine vorbestimmte Anzahl von Zündzyklen und verzögert den Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit der Größe des K/B-Wertes, wie Fig. 15 zeigt, d.h. mit der Intensität des Klopfens, wenn

_ K/B> SL (Klopfen) kontinuierlich für eine vorbestimmte 30

Anzahl von Zyklen.

Obgleich in der Verarbeitungsroutine, die in den Fig. 12(A) bis 12(C) gezeigt ist, der Verzögerungswinkel X linear mit dem Wert von K/B steigt, kann der 35

Verzögerungswinkel X alternativ auch schrittweise oder in einer anderen Inkrementellen Funktion steigen. Der Verzögerungswinkel X kann daher auf einen solchen Wert eingestellt werden, der eine Schnelle Unterdrückung des Klopfens sicherstellt, ohne die Maschinenleistung nachteilig zu beeinflussen.

Die Zündzeitpunktsregelung wird in Übereinstimmung mit einem Programm ausgeführt, daö in Fig. 16 dargestellt ist.

Wie Fig. 16 zeigt, wird in drei aufeinanderfolgenden SCHRITTEN 31, 32 und 33 der Grundzündzeitpunktswert AD der gemessenen Ansaugluftmenge und der Maschinendrehzahl bestimmt. Die CPU findet den Grundzündzeitpunkt AD in Einheiten von Graden vor OT mit Hilfe der Tabellennachschlagtechnik aus einer charakteristischen Tabelle, die in Fig. 17 dargestellt ist.

Im SCHRITT 32 errechnet auf der Grundlage des Grundzündzeitpunktes AD und der Korrektur ADVFBK, die zuvor gemäß den Fig. 12(A) bis 12(C) abgeleitet worden ist,die CPU 36 den Ausdruck (70-(AD₊ADVFBK)), der die Winkelverzögerung zwischen dem Eingangs-Zeitpunkt des Bezugssignals Sp und der Zündung darstellt, und das Ergebnis wird in einem Voreilwinkelregister (nicht dargestellt) im I/0-Tor 38 im SCHRITT 33 gespeichert.

In den nachfolgenden SCHRITTEN 34 bis 36 leitet die CPU 36 einen Grundeinschaltdauerwinkel DW auf der Basis des abgeleiteten Zündzeitpunktes ab, errechnet die Summe (DW + ADVFBK) und speichert das Ergebnis (DW + ADVFBK) in einem Zündwinkeldauerregister (DWELL) im I/O-Tor 39. Auf diese Weise be-

einflußt die Korrektur des Zündzeitpunktes nicht den Verweilwinkel.

Bei dieser Ausführungsform wird die Korrektur (Verzögerung) des Zündzeitpunktes in Übereinstimmung mit der Klopfintensität variiert, so daß das Klopfen unterdrückt wird, ohne die Maschinenleistung negativ zu beeinflussen.

Fig. 18 zeigt das Konzept einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die Korrektur kann nicht nur auf der Grundlage der Klopfintensität bestimmt werden, sondern auch auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur, der Maschinendrehzahl; des Luft-Kraftstoffverhältnisses usw. Wie Fig. 18 zeigt, können die Maschinenbetriebszustände das Verhältnis zwischen dem Zündvoreilwinkeij.und der Klopfintensität erheblich beeinflussen. Beispielsweise kann die Verzögerung a bei den Betriebszuständen A in Fig. 18 geeignet sein, um die Klopfintensität 2 auf die Klopfintensität 1 zu vermindern, während die Verzögerung b unter den Betriebszuständen B geeignet ist.

Eine optimale Zündzeitpunktsregelung, die ein schnelles Ansprechen ohne Verminderung des Ausgangsdrehmomentes der Maschine erlaubt, läßt sich durch Bestimmen der Verzögerung (Korrektur des Zündzeitpunktes) entsprechend der Klopfintensität und anderer Maschinenbetriebszustände erreichen.

Obgleich der Zylinderdrucksensor in den Fig. 4(A) und 4(B) als an der Zündkerze 7 angebracht dargestellt ist, lassen sich auch andere Arten von Schwingungs-

sensoren verwenden, die an einem Zylinderblock der Maschine oder am Motorblock angebracht sind. Die US-PS 4 >106 447 beschreibt einen solchen Maschinenklopfsensor, der an einer Ansaugleitung angebracht ist.

Außerdem, obgleich der dargestellte Kurbelwinkelsensor das Eesitionssignal S- immer dann erzeugt:, .wenn die Kurbelwelle um 1 oder 2 Grad sich weiterdreht, kann das Positionssignal S, auch eine kürzere Periode aufweisen,um eine genauere Beeinflussung des Zündzeitpunktes zu erlauben.

Die Fig. 19(A) und 19(B) zeigen ein Funktionsblockdiagramm einer dritten Ausführungsform der vor-^:■ liegenden Erfindung.

Wie in Fig. 19 (A) und 19 (B) dargestellt ist, unterscheidet sich die Funktion des Hauptsteuerkreises 35 von der ersten bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 3(A) und 3(B), obgleich die Verbindungen mit den anderen äußeren Schaltkreisen die gleichen bleiben.

In dem Hauptsteuerkreis 35 errechnet der Verhältnisberechnungsblock 35A das Verhältnis (oder die Differenz)zwischen den Integrationssignalen Sg und S₇ aus den ersten udn zweiten Schwingungsenergiedetektorkreisen 33 und 34 und gibt das errechnete Verhältnis (bzw. die Differenz) als ermittelten Wert für die Verbrennungsdruck-Schwingungsenergie ab, wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Der Klopfdetektorblock 35B vergleicht den ermittelten Wert der Verbrennungsdruckschwingungsenergie mit jedem von ersten und zweiten Bezugswerten, die von den ersten und zweiten Bezugswertgeneratorblöcken 35CC und 35DD'abgeleitet worden sind, prüft auf starke oder nur schwach wahrnehmbare Klopfpegel, wie sich In dem errechnen Verhältnis ausdrückt.

Der erste und der zweite Bezugswertgeneratorblock 35CC bzw. 35DD enthält in dem ROM 37 des Hauptsteuerkreises 35 nach Fig. 2(B) gespeicherte Tabellen.

Der Korrekturbestimmungsblock 35EE bestätigt

das Auftreten von gerade wahrnehmbarem Klopfen (das

eventuell von dem Klopfdetektorblock ermittelt worden ist) und leitet daraus dann die Korrektur des Zündzeitpunktes in Übereinstimmung mit dem ermittelten Klopfpegel, so vorhanden, ab.

Der Zündzeitpunktregelblock 35FF korrigiert den

Grundzündzeitpunkt, der aus der Ansaugluftmenge und der Maschinendrehzahl bestimmt worden ist, durch Hinzufügen der Korrektur, die durch den Korrekturbestimmungsblock 35EE bestimmt worden ist und be-

einflußt den Zündkreis 40 in Übereinstimmung mit den Ergebnissen dieser Einstellung des Zündzeitpunkts.

Die Betriebsweise der zweiten bevorzugten Ausführungsform wird nun erläutet. Die Theorie der

Klopfermittlung ist schon oben unter Bezugnahme auf die Fig. 8, 9 und 10 erläutert worden. ."'--;

Außerdem ist die Betriebsweise der ersten und zweiten Schwingungsenergiedetektorkreise 30 und 34 ° bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 6, 7 und 11

erläutert worden, so daß auf eine nochmalige Beschreibung hier verzichtet,werden kann.

Die Verarbeitungsroutine zur Ermittlung des Klopfens und zum Ableiten der Korrektur, die von der CPU 36 des Hauptsteuerkreises ausgeführt wird, soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 20(A) bis 20(C) erläutert werden.

Die Verarbeitungsroutine, die in den Fig. 20(A) bis 20 (C) dargestellt ist, beginnt in Abhängigkeit von einer äußeren Unterbrechungsanforderung in Form des äußeren Unterbrechungsanforderungssignals S,_NT vom zweiten Schwingungsenergiedetektorkreis 34, wie in der ersten Ausführungsform.

In einem ersten Schritt ST3 gibt die CPU 36 einen Befehl an das I/O-Tor 39, um die A/D-Wandlung des Integrationssignals Sr vom ersten Schwingungsenergiedetektorkreis 33 zu beginnen, wie in der Ausführungsform nach Fig. 12(A).

Im nächsten Schritt ST2 liest die CPU 36 den ersten Bezugswert SL. auf der Basis der laufenden Maschinendrehzahl aus der ersten Bezugstabelle ab, die im ROM 3t gespeichert ist. Im nächsten Schritt ST3 liest die CPU 36 den zweiten Bezugswert SLp auf der Basis der laufenden Maschinendrehzahl aus der zweiten Bezugstabelle ab, die in dem ROM 37 gespeichert ist.

Die laufende Maschinendrehzahl wird auf die gleiche Weis« gemessen, wie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform erläutert. 35

MO . ·

Im nächsten Schritt ST4 wartet die CPU 36 den Abschluß der A/D-Wandlung ab, die im Schritt ST1 begonnen wurde.

Nach Abschluß der Umwandlung geht die Routine zu einem Schritt ST5 über, wo die CPU 36 den digitalisierten Wert in einer vorbestimmten Adresse des RAM 38 als Menge B speichert, die der Schwingungsenergie während der "Vorzündung"-Periode zugeordnet ^ist·

In einem Schritt ST6 gibt die CPU 36 einen Be- fehl an das I/O-Tor 39, um die A/D^Wandlung des Integrationss.ignals S₇ zu beginnen, das von dem zweiten Schwingungsenergiedetektorkreis abgeleitet worden ist.

In dem nächsten Schritt ST7 ermittelt die CPU 36, ob die Umwandlung, die im Schritt ST6 begonnen wurde, abgeschlossen ist. Sobald die Umwandlung abgeschlossen 2Q ist, speichert die CPU 36 den digitalisierten Wert in einer vorbestimmten Adresse im RAM 38 als eine Menge K, die der Schwingungsenergie während der "Nachzündung"-Periode zugeordnet ist, und zwar im Schritt ST8.

Im nachfolgenden Schritt ST9 errechnet die

CPU 36 das Verhältnis K/B (oder die Differenz K-B).. der zwei Mengen B und K, um die Menge K zu normieren. Das errechnete Verhältnis wird nachfolgend als QQ K/B-Wert, wie im ersten Ausführungsbeispiel, bezeichnet.

Die obenbeschriebenen ersten und zweiten Bezugswerte SL- und SL· werden nachfolgend im Detail erläutert. Die kumulativen prozentualen Verteilungen des K/B-Wertes, die in Fig. 13 dargestellt sind, ,

werden auch bei dieser Ausführungsform verwendet.

Die ersten und zweiten Bezugswerte SL. und SL₂ werden auf die Werte gesetzt, die in Fig. 13 in gestrichelten Linien eingezeichnet sind. Der erste Bezugswert SL₁ wird dazu verwendet, das Auftreten von Klopfen zu erkennen und der zweite Bezagswert SL₂ wird dazu verwendet, zwischen leichtem und schwerem Klopfen zu unterscheiden.

Beispielsweise beträgt die Häufigkeit, mit der

der K/B-;Wert den zweiten Bezugswert SL,· übersteigt, 2 oder 3% im Falle leichten Klopfens und etwa 50% im Falle mittleren Klopfens und etwa 70% im Falle starken Klopfens. Wenn der K/B-Wert den zweiten Bezugswert SL₂ übersteigt, dann erkennt die CPU 36 das Klopfen mit einer Genauigkeit von nahezu 100% (etwa 97 bis 98%).

Der Zusammenhang zwischen dem Klopfpegel und der Maschinendrehzahl ist bereits in Fig. 14 dargestellt worden.

Bei dieser Ausführungsform werden die ersten und zweiten Bezugswerte SL- und SL₂ in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl so eingestellt., daß eine hohe Maschinenleistung erzielt werden kann.

Es sei hervorgehoben, daß einer oder beide der ersten und zweiten Bezugswerte SL₁ und SL~ alternativ Festwerte sein können.

Wie in Fig. 20(B) gezeigt, wird in einem Schritt ST10 der in diesem Schritt ST10 errechnete K/B-Wert mit dem zweiten Bezugswert SL₂ verglichen, um starkes

Klopfen zu erkennen, wenn K/B >SL₂, dann wird mittleres bis starkes Klopfen angezeigt und die Routine geht auf den Schritt ST27 über.

Wenn andererseits K/B=SL-, d.h. wenn das Klopfen nur schwach ist oder fast nicht vorhanden ist, dann geht die Routine auf einen Schritt ST11 über, um' zu ermitteln^ .ob der K/B-Wert größer als der erste Bezugswert SL₁ ist, d.h. ob K/B>SL₁. Wenn K/B > SL., d.h. wenn relativ schwaches Klopfen auftritt, dann geht die Routine auf einen Schritt ST 22 über, der später noch beschrieben wird.

Wenn andererseits K/B = SL₁, d.h. wenn kein Klopfen aufgetreten ist, dann ermittelt die CPU 36, ob das Kennzeichen KFLG auf "0" gesetzt ist. Das Kennzeichen KFLG ist in einem Schritt ST23-.;.aüf "1" gesetzt, wenn Klopfen begrenzter Intensität auftritt, wie später noch erläutert wird.

Wenn das Kennzeichen KFLG gleich "0" im

Schritt ST12 ist, d.h. wenn kein Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu den Schritten ST13 bis ST16 über, wo der Zündzeitpunkt um 1° vorverlegt wird, wenn die Ungleichung K/B = SL₁ kontinuierlich für wenigstens 28 Zyklen befriedigt worden ist.

Speziell im Schritt-ST 13 wird der Zählwert BCNT um eins (+1) erhöht und im nachfolgenden Schritt ST14 ermittelt die CPU 36, ob der Zählwert BCNT die Größe 28 übersteifet (BCNT > 28). Wenn BCNT = 28, dann endet die Routine ohne weitere Verarbeitung. Wenn jedoch BCNT > 28 im Schritt STI4, dann geht die Routine zum Schritt ST15 über, wo die Korrektur ADVFBK um 1 (+1) erhöht wird, um den Zündzeitpunktwinkel um 1°

weiterzuschalten. Schließlich wird der Zählerwert BCNT in dem Schritt ST16 gelöscht (BCNT =0).

Wenn das Kennzeichen KFLG nicht gleich "0" im Schritt ST12 ist, d.h. wenn zuvor kein Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu den Schritten ST17 bis ."ST21 über, wo das Klopfzustandskennzeichen KFLG auf den Nicht-Klopfzustand rückgesetzt wird, wenn die Ungleichung K/B =s SL- kontinuierlich für wenigstes 28 Zyklen befriedigt worden.ist.

Speziell im Schritt ST17 wird der Zählerwert KCNT um eins (+1) erhöht. Danach ermittelt im Schritt ST18 die CPU 36, ob der Zählerwert KCNT die Größe 28 übersteigt (KCNT > 28). Wenn KCNT = 28, dann endet die Routine, während, wenn KCNT ^ 28, geht die Routine zu. einem Schritt ST19 über, wo das Kennzeichen KFLG rückgesetzt wird. Im nachfolgenden Schritt ST20 wird der Zählerwert KCNT gelöscht (KCNT =0). Im nachfolgenden Schritt ST21 wird der Zählerwert BCNT gelöscht und die Verarbeitungsroutine endet dann.

Wenn im Schritt ST11 K/B> SL₁ , d.h. wenn relativ schwaches Klopfen auftritt, dann ermittelt die CPU 36 im Schrit ST22, ob das Kennzeichen KFLG gleich "0", um zu ermitteln, ob dies das erste Auftreten von Klopfen ist. Wenn das Kennzeichen KFLG gleich "0" ist, d.h. wenn dies das erste Auftreten von Klopfen ist, dann geht die Routine auf den nachfolgenden Schritt ST23 über, wo das Kennzeichen KFLG auf "1" gesetzt wird (KFLG=D. Im nächsten Schritt ST24 wird der Zählerwert KCNT gelöscht (KCNT=O). Die Verarbeitungsroutinesendet dann.

Wenn das Kennzeichen KFLG nicht gleich "O" ist, d.h. wenn zuvor Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine auf den Schritt ST25 über, wo die Anzahl (KCNT) von Zündzyklen, für die KZB)SL₁ ist, geprüft wird, um zu sehen, ob KCNT = 14, d.h. die CPU 36 ermittelt, ob die Ungleichung K/B < SL. für. 14 aufeinanderfolgende Zyklen befriedigt worden ist, oder nicht. Wenn KCNT >14, dann führt die CPU 36 den Schritt 24 aus und die Verarbeitungsroutine endet dann. Wenn KCNT C 14, dann geht die Routine zu einem Schritt ST26 über, wo die Korrektur ADVFBK um 1 vermindert wird (-1), um den Zündzeitpunkt um 1° zu verzögern. Anschließend geht die Routine zum Schritt ST24 über, wo der Zählerstand KCNT gelöscht wird und anschließend endet die Routine.

Es sei bemerkt, daß, obgleich die Verzögerung des Zündzeitpunktes auf 1° festgesetzt ist, ein willkürlicher Wert, beispielsweise 1/4^Λ oder 1/2° ebenfalls verwendet werden kann.

Die Einstellung der Verzögerung auf der Basis der Größe des K/B-Wertes in Abhängigkeit von starkem Klopfen erlaubt eine schnelle Unterdrückung des Klopfens ohne nachteilige Beeinflussung der Maschinenleistung.

Wenn K/B > SL_? im Schritt ST10, d.h. wenn starkes Klopfen auftritt, dann geht die Routine direkt zu einem Schritt ST27 über, wo die Korrektur ADVFBK um einen vorbestimmten Betrag A (-A) vermindert wird, um den Zündzeitpunkt um den Winkel A zu verzögern. Danach endet die Routine über den Schritt ST24.

Es sei auch beachtet, daß der vorbestimmte Betrag A eine konstante Zahl ist, die entsprechend dem Maschinenmodell oder dem Maschinenbetriebszustand festgelegt ist und größer als die Verzögerung (1°) ist, die verwendet wird, wenn leichtes bis mittleres Klopfen auftritt.

Folgend auf die Schritte ST15, ST26 und ST27 kann die CPU 36 dazu bestimmt werden, zu ermitteln, ob die Korrektur ADVFBK einen vorbestimmten Wert übersteigt, um eine Grenze des Korrekturwertes ADVFBK einzurichten und so sicherzustellen, daß der Zündzeitpunkt nicht zu stark vorverlegt oder verzögert wird.

Auf diese Weise wird bei der dritten bevorzugten Ausführungsform die Korrektur des Zündzeitpunktes -um einen vorbestimmten Winkel vorverlegt, wenn der K/B-Wert *= SL₁ (Nicht-Klopfen) über ein geeignet.langes Intervall geherrscht hat, wird um einen vorbestimmten Winkel (1°) verzögert, wenn der Ausdruck SL₁< K/B = SL₂ (relativ schwaches Klopfen) für eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen befriedigt worden ist, und wird unmittelbar um einen größeren vorbestimmten Winkel (A⁰) verzögert, wenn K/B>SLp (relativ starkes Klopfen).

Die Verarbeitungsroutine, die in Fig. 22 dargestellt ist,beginnt beispielsweise, wenn das Bezugssignal S₂ vom Kurbelwihkelsensor 13 empfangen wird. Die Schritte ST31 bis ST36 sind identisch den obenbeschrieenen SCHRITTEN 31 bis 36 von Fig. 16, so daß auf eine detaillierte Beschreibung der Verarbeitungsroutine, die in Fig. 22 dargestellt ist, verzichtet werden kann.

In der dritten Ausführungsform stellt das System die Korrektur des Zündzeitpunkt^ auf der Basis der Klopfintensität ein.

Obgleich leichtes, mittleres und starkes Klopfen mit hoher Genauigkeit festgestellt werden kann, wenn der erste Bezugswert SL- so eingestellt ist, wie in Fig. 13 gezeigt, kann während gerade wahrnehmbarem Klopfen der K/B-Wert den ersten Bezugswert SL₁ um 10% der Zeit übersteigen. Wenn daher der Zündzeitpunkt durch Verzögerung immer dann geregelt würde, wenn der K/B-Wert den ersten Bezugswert SL₁ übersteigt, dan würde die Maschinenleistung abfallen, weil die Verzögerung gelegentlich unnötigerweise während gerade wahrnehmbaren Klopfens auftreten würde. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch die Klopfintensität durch die Zusammensetzung des K/B-Wertes gemessen, der den ersten Bezugswert SL-übersteigt, um ein kaum wahrnehmbares Klopfen zu vernachlässigen und eine Ermittlung von leichtem, mittlerem oder starkem Klopfen mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen.

Die Fig. 23(A) und 23(B) sind Verarbeitungsflußdiagramme zum Ermitteln von Klopfen und zum Ableiten einer' Korrektur, die in dem Hauptsteuerkreis einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden.

In der vierten bevorzugten Ausführungsform errechnet die CPU 36 des Hauptsteuerkreises 35 den K/B-Wert in einem Schritt ST41, der in Fig. 23(A) dargestellt ist, wie in den obigen Schritten ST1 bis ST8. Die CPU 36 ermittelt, ob K/B>SLp in einem Schritt 42, um zu ermitteln, ob starkes Klopfen auf-

getreten ist. Wenn KB = SLp, d.h. wenn kein starkes Klopfen aufgetreten ist,-dann geht die Routine zu den Schritten S?M3 bis ST53 über, die identisch mit den Schritten ST11 .bis ST16 nach den Fig. 20(B) und 20(C) sind. Eine detaillierte Beschreibung dieser Schritte braucht daher nicht wiederholt zu werden.

Wenn andererseits K/B > SLp, d.h. wenn starkes Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem Schritt 59 über, wo die CPU 36 die Verzögerung A wie folgt berechnet : A = <*< (K/B - SLp). In der Gleichung bedeutet 0^ eine konstante Zahl, flie für jedes Maschinenmodell vorbestimmt ist oder eine Variable, die durch die Maschinenbetriebsbedingungen spezifiziert ist und die CPU 36 findet den Wert von ου mit Hilfe der Tabellennachschlagtechnik auf der Basis des Maschinenmodells oder der Maschinenbetriebsbe-

dingugnen.
20

Danach geht die Routine zum Schritt ST6O über, wo der Korrekturwert ADVFBK um die Verzögerung A (-A) verringert wird, um den Zündzeitpunkt um die Verzögerung A zu verzögern. Dies bedeutet, daß in *° der vierten bevorzugten Ausführungsform die Verzögerung entsprechend der Heftigkeit des Klopfens vergrößert wird, d.h. sowie der K/B-Wert steigt, wie Fig. 24 zeigt.

Daher wird die Verzögerung für den augenblicklichen Klopfgrad optimiert und eine hochgenaue und schnelle Regelung kann erreicht werden.

Die Fig. 25(A) und 25(B) sind Verarbeitungsflußdiagramme zum Ermitteln von Klopfen und zum Ableiten der Korrektur des Zündzeitpunktes bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

-w-

Wie in Fig. 25(A) gezeigt, errechnet die CPU den K/B-Wert in einem ersten Schritt ST61 auf die gleiche Weise wie oben beschrieben.

In dem nachfolgenden Schritt ST62 besibimmö' die CPU 36, ob KB >SL , d.h. ob Klopfen aufgetreten ist. Wenn KB s· SL₁, d.h. wenn kein Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine auf die Schritte ST63 bis ST72 über, die identisch .mit den Schrittoi ST12 bis ST21 in den Fig. 20(A) und 20(B) sind.

Wenn andererseits KB SL-, d.h. wenn Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem Schritt ST73 über, wo die CPU 36 ermittelt, ob das Kennzeichen KFLG gleich ¹¹OP ist. Wenn das Kennzeichen KFLG gleich "0" ist, d.h. wenn dies das erste Auftreten von Klopfen ist, dann geht die Routine zu einem Schritt.-ST74 über, wo der vorhandene K/B-Wert in einer vorbestimmten Adresse des RAM 38 als ein K/B-Wert gespeichert wird. In den nächsten Schritten ST75 und ST76 wird das Kennzeichen auf "1" gesetzt und der Zählerwert KCNT wird gelöscht und die Routine endet dann. Wenn das Kennzeichen KFLG nicht gleich "0" im Schritt ST73 ist, d.h. wenn zuvor Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine auf einen Schritt ST77'über, wo die CPU 36 ermittelt, ob der Zählerwert KCNT = 14 ist.(Es sei hier auf den Schritt ST25 in Fig. 20 (B) Bezug genommen. Wenn KCNT > 14, dann geht die Routine zum Schritt ST76 über und endet dann.

Wenn im Schritt ST77 der Wert von KCNT > 14, dann geht die Routine zu einem Schritt ST78 über, wo die CPU 36 einen Wert K B. wie folgt berechnet:

KB₁ = (Κ/Β + K/B')/2, so daß KB₁ der Mittelwert von den zwei letzten K/B-Werten ist. Im nachfolgenden Schrit ST79 wird der neu abgeleitete KB₁ -Wert mit dem Schwellenwert SLp für starkes Klopfen verglichen.

Wenn KB..>SLp, d.h. wenn starkes Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem Schritt ST80 über, wo die Verzögerung A wie folgt berechnet wird: A=O/ (KB₁ -SL₂), worin Λ- ein Wert wie oben in der vierten Ausführungsform beschrieben ist.

Danach geht die Routine zu einem Schritt ST81 über, wo die Korrektur ADVFBK um die Äerzögerung A (-A) vermindert wird, um den Zündzeitpunkt um A⁰ zu verzögern. Das Programm endet dann über den Schritt ST76.

Wenn andererseits KB₁ 4 SL₂, d.h. wenn kein starkes Klopfen aufgetreten ist, dann geht die Routine zu einem Schritt ST82 über, wo die Korrektur ADVFBK um 1 (-1) vermindert wird, um den Zündzeitpunkt um 1° zu verzögern.

Bei dieser Ausführungsform wird, wie bei den anderen, der'Zündzeitpunkt um ein variables Ausmaß, das von der Klopfintensität abhängt, verzögert, wenn das Klopfen besonders stark ist. Der Mittelwertbildungsprozeß am Schritt ST78 hilft weiterhin, zu einem Fehlverhalten führende Wirkungen von "Geräusch" im K/B-Wert zu maskieren.

Claims

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GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE J

J A GRÜNECKER, an ing **

DR H. KINKELDEY. qpi ing

DR W STOCKMAIR, mn u* λεγ imii

DR. K. SCHUMANN. Oipl ph«

P H. JAKOB. DiPLiNG

DR- G BEZOLD. dipl -chi·»

W MEISTER. O.PV ·ΐΝβ

H HlLGERS. &pt ing

DR H. MEYER-PLATH. oipling

DR M. BOTT-BODENHAUSEN.· dipl

DR. U. KINKELDEY. o.pi men.

• LlCENCIg EN DHOlT DE L UNlV DE GENEVE

8000 MÜNCHEN 22 MAXIMILIAN5TRA55E 5B

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED
2, Takara-cho, Kanagawa-ku,
Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan P 19 636-514/Hä

Einrichtung und Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunktes in einer Brennkraftmaschine

Patentansprüche

M .J Einrichtung zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

a) eine erste Einrichtung (21) zum Ermitteln des Auftretens von Maschinenklopfen;

b) zweite Einrichtungen (33,3*0 zum Messen der Intensität des Klopfens, wenn die zweite Einrichtung das Auftreten von Maschinenklopfen feststellt und

c) dritte Einrichtungen (35) zum Verzögern eines Zündvoreilwinkelwertes entsprechend der Intensität des Maschinenklopfens, das von den zweiten Einrichtungen gemessen worden ist.

-2-
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritten Einrichtungen (35) den Zündvoreilwinkelwert um einen Verzögerungswinkelwert verzögern, der in Übereinstimmung mit der gemessenen Klopfintensität variiert.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verzögerungswinkelwert mit der gemessenen Klopfintensität steigt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungswinkelwert proportional mit der gemessenen Klopfintensität steigt.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Verzögerungswinkelwert schrittweise mit der gemessenen Klopfintensität steigt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritten Einrichtungen (35) den Zündvoreilwinkelwert in Übereinstimmung mit der gemessenen Klopfintensität und anderen gemessenen Maschinenbetriebsbedingungen verzögern.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß die dritten Einrichtungen (35) denZündvoreilwinkelwert mit einer Häufigkeit verzögern, der von der Häufigkeit der Ermittlung des Auftretens des Klopfens bestimmt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Einrichtungen weiter-hin vierte Einrichtungen enthalten, die bestimmen, ob die gemessene Klopfintensität einen Bezugswert übersteigt und daß

die dritten Einrichtungen den Zündvoreilwinkelwert um 1 oder 2 Verzögerungswinkelwerte verzögern, je nachdem, ob die gemessene Klopfintensität den Bezugswert übersteigt.
10
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g ekennzeichnet , daß die vierten Einrichtungen ermitteln, daß die gemessene Klopfintensität den Bezugswert nicht übersteigt und daß der Verzögerungswinkelwert kleiner ist, wenn die vierten Einrichtungen ermitteln, daß die gemessene Klopfintensität den Bezugswert übersteigt.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kennzeichnet, daß der Verzögerungswinkelwert proportional zur gemessenen Klopfintensität steigt, wenn die vierten Einrichtungen ermitteln, daß die gemessene Klopfintensität des Maschinenklopfens den Bezugswert übersteigt.
11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Verzögerungswinkelwert stufenweise steigt, wenn die gemessene Klopfintensität der Maschine steigt, wenn die vierten Einrichtungen ermitteln, daß die gemessene Klopfintensität den Bezugswert übersteigt.
12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kennzeichnet , daß die dritten Einrichtungen (35) den Zündvoreilwinkelwert um den Verzögerungswinkelwert mit einer Häufigkeit verzögern, der von der

Häufigkeit des Auftretens des Klopfens bestimmt wird, wenn die vierten Einrichtungen ermitteln, daß die gemessene Klopf intensität der Maschine den Bezugswert nicht übersteigt.
13. Verfahren zum Regeln des Zündzeitpunktes einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

a) Ermitteln, ob ein Klopfen an der Maschine aufgetreten ist,

b) Ermitteln, ob die Intensität des Klopfens einen Bezugswert übersteigt, wenn im Schritt a) Klopfen aufgetreten ist und

c) Verzögern des Zündvoreilwinkels um einen

Verzögerungswinkelwert, der auf die Intensität des

Klopfens bezogen ist.