DE102007000041A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Wenn ein absoluter Wert einer Differenz zwischen einem Bestimmungswert V(KX), der zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Fehlens von Klopfen verwendet wird, und einem maximalen Wert V(MAX) eines Größenwertes LOG(V), der dadurch erhalten wird, dass eine Größe V logarithmisch umgewandelt wird, die auf der Grundlage eines von einem Klopfsensor gesendeten Signals erfasst wird, größer als das Produkt einer Standardabweichung sigma und eines Koeffizienten U(3) bei einer Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) ist (JA bei S302), dann führt eine Kraftmaschinen-ECU ein Programm mit einem Schritt (S304) zum Festlegen eines Wertes aus, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung sigma und des Koeffizienten U(3) zu dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, und zwar als den Bestimmungswert V(KX).

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, und insbesondere auf eine Technik zum Steuern einer Zündzeitgebung auf der Grundlage dessen, ob ein Klopfen vorhanden ist oder fehlt.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
  • Es wurden verschiedene herkömmliche Verfahren zum Bestimmen dessen vorgeschlagen, ob ein Klopfen (Klopfgeräusche) vorhanden ist oder fehlt. Zum Beispiel gibt es eine Technik zum Bestimmen eines Auftretens von Klopfen auf der Grundlage dessen, ob eine Größe einer Schwingung, die bei einer Brennkraftmaschine erfasst wird, größer als ein Klopfbestimmungswert ist oder nicht. Eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2003-021032 offenbart ist, weist Folgendes auf: Einen Klopfsensor, der ein Klopfen in einer Brennkraftmaschine erfasst; einen Statistikverarbeitungsabschnitt, der ein Abgabesignal statistisch verarbeitet, das durch den Klopfsensor erfasst wird; einen ersten vorübergehenden Bestimmungsabschnitt, der ein Auftreten eines Klopfens auf der Grundlage eines Verarbeitungsergebnisses durch den Statistikverarbeitungsabschnitt bestimmt; einen zweiten vorübergehenden Bestimmungsabschnitt, der ein Auftreten des Klopfens auf der Grundlage einer Wellenform des Abgabesignals bestimmt, das durch den Klopfsensor erfasst wird; und einen endgültigen Bestimmungsabschnitt, der schließlich das Auftreten des Klopfens auf der Grundlage der vorübergehenden Klopfbestimmung des ersten vorübergehenden Bestimmungsabschnittes und der vorübergehenden Klopfbestimmung des zweiten vorübergehenden Bestimmungsabschnittes bestimmt. Wenn sowohl der erste als auch der zweite vorübergehende Bestimmungsabschnitt bestimmen, dass das Klopfen aufgetreten ist, dann bestimmt der endgültige Bestimmungsabschnitt schließlich, dass das Klopfen aufgetreten ist. Bei dem ersten vorübergehenden Bestimmungsabschnitt wird durch einen Vergleich des maximalen Wertes der Abgabesignale, die durch den Klopfsensor erfasst werden, mit einem Klopfbestimmungsniveau, das auf der Grundlage des Verarbeitungsergebnisses durch den Statistikverarbeitungsabschnitt berechnet wird, bestimmt, ob das Klopfen aufgetreten ist oder nicht. Ein Klopfbestimmungswert wird auf einen Wert korrigiert, der dadurch erhalten wird, dass ein festgelegter Wert ΔV von dem Klopfbestimmungswert subtrahiert wird, oder er wird auf einen Wert korrigiert, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt eines Wertes A, der größer als "1" ist, mit dem festgelegten Wert ΔV zu dem Klopfbestimmungsniveau addiert wird, und zwar auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens.
  • Gemäß der Klopfsteuervorrichtung, die durch die Offenlegungsschrift offenbart ist, werden eine vorübergehende Klopfbestimmung durch ein Statistikverarbeitungsprogramm und eine vorübergehende Klopfbestimmung durch ein Wellenformprogramm verwendet, und nur wenn beide vorübergehenden Bestimmungen bestimmt haben, dass das Klopfen aufgetreten ist, wird schließlich bestimmt, dass das Klopfen aufgetreten ist. Infolgedessen kann das Auftreten des Klopfens selbst bei einem Abgabesignal genau bestimmt werden, das durch eine Klopfbestimmung fehlerhaft bestimmt wurde, die lediglich das Statistikverarbeitungsprogramm oder das Wellenformprogramm verwendet.
  • Auch wenn bestimmt wird, ob das Klopfen vorhanden ist oder fehlt, indem ein Klopfbestimmungsniveau (Bestimmungswert) verwendet wird, der gemäß der Frequenz des Auftretens des Klopfens wie bei der Klopfsteuervorrichtung korrigiert wird, die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2003-021032 beschrieben ist, kann jedoch nicht immer das Vorhandensein oder Fehlen des Klopfens genau bestimmt werden. Zum Beispiel kann beim Starten der Brennkraftmaschine nicht genau bestimmt werden, ob das Klopfen vorhanden ist oder fehlt, falls ein Anfangswert des Bestimmungswertes sich von einer Größe der Schwingungen stark unterscheidet, die in der Brennkraftmaschine auftreten, bis der Bestimmungswert korrigiert wird. Während der Zeitperiode, in der nicht genau bestimmt werden kann, ob das Klopfen vorhanden ist oder fehlt, wird eine Zündzeitgebung überflüssig verzögert oder vorgerückt. Dementsprechend kann die Zündzeitgebung nicht geeignet gesteuert werden.
    •
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und dergleichen zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die in geeigneter Weise die Zündzeitgebung steuern kann.
  • Eine Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Klopfsensor, der eine Größe einer Schwingung erfasst, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und eine Betriebseinheit, die mit dem Klopfsensor verbunden ist. Die Betriebseinheit berechnet eine Klopfgröße bezüglich der Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Die Betriebseinheit steuert die Zündzeitgebung für die Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert. Die Betriebseinheit korrigiert den Bestimmungswert auf der Grundlage einer Frequenz des Auftretens des Klopfens. Die Betriebseinheit legt den Bestimmungswert auf einen Wert fest, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt, wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Klopfgröße bezüglich der Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens auf der Grundlage der Größe der Schwingung berechnet, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Die Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine wird auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert gesteuert. Wenn zum Beispiel die Klopfgröße größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist, dann wird bestimmt, dass das Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung wird verzögert. Wenn die Klopfgröße kleiner ist als der vorbestimmte Bestimmungswert, dann wird bestimmt, dass kein Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung wird vorgerückt. Währenddessen kann die Größe derselben Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, als unterschiedliche Werte aufgrund der Änderung der Abgabewerte und einer Verschlechterung des Klopfsensors erfasst werden, und somit kann die Klopfgröße unterschiedlich berechnet werden. In diesem Fall kann die Zündzeitgebung, die in dem Anfangszustand der Brennkraftmaschine geeignet gesteuert wurde, nicht geeignet gesteuert werden. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass die Frequenz des Auftretens des Klopfens hoch ist, dann ist es daher erforderlich, den Bestimmungswert gemäß dem Schwingungszustand zu korrigieren, der bei der Brennkraftmaschine auftritt, so dass eine Verzögerungssteuerung der Zündzeitgebung häufig durchgeführt wird. Dementsprechend wird der Bestimmungswert auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens korrigiert. Wenn zum Beispiel die Frequenz des Auftretens des Klopfens größer als eine vorbestimmte Frequenz ist, dann wird der Bestimmungswert so korrigiert, dass er verkleinert wird. Dies ermöglicht es, dass die Verzögerungssteuerung der Zündzeitgebung noch häufiger durchgeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Frequenz des Auftretens des Klopfens kleiner als eine vorbestimmte Frequenz ist, dann wird der Bestimmungswert so korrigiert, dass er vergrößert wird. Dies ermöglicht es, dass die Vorrückungssteuerung der Zündzeitgebung noch häufiger durchgeführt wird. Somit wird es möglich, den Bestimmungswert auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens zu korrigieren und die Zündzeitgebung geeignet zu steuern. Falls jedoch der Bestimmungswert bezüglich einer Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, übermäßig groß oder klein ist, dann braucht es Zeit, bis der Bestimmungswert letztlich auf einen geeigneten Wert korrigiert wird, bei dem die Zündzeitgebung geeignet gesteuert werden kann. Falls der Bestimmungswert bezüglich der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, übermäßig groß ist, dann dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert größer ist als die Klopfgröße. Somit kann bestimmt werden, dass kein Klopfen aufgetreten ist, obwohl das Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung kann vorgerückt werden. Falls der Bestimmungswert bezüglich der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, übermäßig klein ist, dann dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert kleiner als die Klopfgröße ist. Somit kann bestimmt werden, dass das Klopfen aufgetreten ist, obwohl kein Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung kann verzögert werden. In jedem Fall wird die Zündzeitgebung zu jener Richtung gesteuert, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der tatsächlich gesteuert werden soll. Somit kann überflüssigerweise das Klopfen auftreten, oder eine Abgabe der Brennkraftmaschine kann unzureichend werden. Wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann wird daher der Bestimmungswert auf einen Wert festgelegt, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt ist, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Zum Beispiel wird der Bestimmungswert auf einen Wert festgelegt, der dadurch erhalten wird, dass ein vorbestimmter Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Somit kann der Bestimmungswert einer Größe der Schwingung angenähert werden, die tatsächlich in der Brennkraftmaschine auftritt. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder dies kann eine Verzögerung der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist. Infolgedessen kann eine Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen werden, die die Zündzeitgebung geeignet steuern kann.
  • Vorzugsweise legt die Betriebseinheit den Bestimmungswert auf einen Wert fest, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist.
  • Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist als der vorbestimmte Wert, dann wird der Bestimmungswert auf einen Wert festgelegt, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Wenn angenommen werden kann, dass der Bestimmungswert übermäßig groß oder klein bezüglich der maximalen Größe ist, die höchstwahrscheinlich die Größe der Schwingung ist, welche aufgrund des Klopfens auftritt, dann kann somit der Bestimmungswert der Größe der Schwingung angenähert werden, die tatsächlich in der Brennkraftmaschine auftritt. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen nicht aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es kann eine Verzögerung der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist.
  • Weiter bevorzugt legt die Betriebseinheit den Bestimmungswert auf einen Wert fest, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Bestimmungswert auf einen Wert festgelegt, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Somit kann der Bestimmungswert der maximalen Größe angenähert werden, die höchstwahrscheinlich die Größe der Schwingung ist, die aufgrund des Klopfens auftritt. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es kann eine Verzögerung der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist.
  • Eine Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Klopfsensor, der eine Größe einer Schwingung erfasst, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und eine Betriebseinheit, die mit dem Klopfsensor verbunden ist. Die Betriebseinheit berechnet eine Klopfgröße bezüglich einer Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Die Betriebseinheit steuert eine Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert. Die Betriebseinheit korrigiert den Bestimmungswert auf der Grundlage einer Frequenz eines Auftretens des Klopfens. Wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist als ein vorbestimmter Wert, dann korrigiert die Betriebseinheit den Bestimmungswert um einen Betrag, der größer ist als bei einer kleineren Differenz.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Klopfgröße bezüglich der Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens auf der Grundlage der Größe der Schwingung berechnet, die in der Brennkraftmaschine auftritt. Eine Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine wird auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert gesteuert. Wenn zum Beispiel die Klopfgröße größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist, dann wird bestimmt, dass das Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung wird verzögert. Wenn die Klopfgröße kleiner ist als der vorbestimmte Bestimmungswert, dann wird bestimmt, dass kein Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung wird vorgerückt. Währenddessen kann eine Größe derselben Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, als unterschiedliche Werte aufgrund einer Änderung der Abgabewerte und einer Verschlechterung des Klopfsensors erfasst werden, und somit kann die Klopfgröße unterschiedlich berechnet werden. In diesem Fall kann die Zündzeitgebung nicht geeignet gesteuert werden, die in dem Anfangszustand der Brennkraftmaschine geeignet gesteuert wurde. Wenn zum Beispiel angenommen werden kann, dass die Frequenz des Auftretens der Klopfens hoch ist, dann ist es daher erforderlich, den Bestimmungswert gemäß dem Zustand der Schwingung zu korrigieren, die in der Brennkraftmaschine auftritt, so dass eine Verzögerungssteuerung der Zündzeitgebung häufig durchgeführt wird. Dementsprechend wird der Bestimmungswert auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens korrigiert. Wenn zum Beispiel die Frequenz des Auftretens des Klopfens größer als eine vorbestimmte Frequenz ist, dann wird der Bestimmungswert so korrigiert, dass er verkleinert wird. Dies ermöglicht es, dass die Verzögerungssteuerung der Zündzeitgebung noch häufiger durchgeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Frequenz des Auftretens des Klopfens kleiner ist als eine vorbestimmte Frequenz, dann wird der Bestimmungswert so korrigiert, dass er vergrößert wird. Dies ermöglicht es, dass die Vorrückungssteuerung der Zündzeitgebung noch häufiger durchgeführt wird. Somit wird es möglich, den Bestimmungswert auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens zu korrigieren und die Zündzeitgebung geeignet zu steuern. Falls jedoch der Bestimmungswert übermäßig groß oder klein bezüglich der Größe der Schwingung ist, die in der Brennkraftmaschine auftritt, dann braucht es Zeit, bis der Bestimmungswert letztlich auf einen geeigneten Wert korrigiert ist, mit dem die Zündzeitgebung geeignet gesteuert werden kann. Falls der Bestimmungswert übermäßig groß bezüglich der Größe der Schwingung ist, die in der Brennkraftmaschine auftritt, dann dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert größer als die Klopfgröße ist. Somit kann bestimmt werden, dass kein Klopfen aufgetreten ist, obwohl das Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung kann vorgerückt werden. Falls der Bestimmungswert übermäßig klein bezüglich der Größe der Schwingung ist, die in der Brennkraftmaschine auftritt, dann dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert kleiner als die Klopfgröße ist. Somit kann bestimmt werden, dass das Klopfen aufgetreten ist, obwohl kein Klopfen aufgetreten ist, und die Zündzeitgebung kann verzögert werden. In jedem Fall wird die Zündzeitgebung zu jener Richtung gesteuert, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der tatsächlich gesteuert werden soll. Somit kann das Klopfen überflüssigerweise auftreten, oder eine Abgabe der Brennkraftmaschine kann unzureichend werden. Wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann wird daher der Bestimmungswert um einen Betrag korrigiert, der größer ist als bei einer kleineren Differenz. Somit kann der Bestimmungswert schnell der Größe der Schwingung angenähert werden, die tatsächlich in der Brennkraftmaschine auftritt. Dies unterdrückt ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es unterdrückt ein Verzögern der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist. Infolgedessen kann eine Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen werden, die die Zündzeitgebung geeignet steuern kann.
  • Wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist, dann korrigiert die Betriebseinheit den Bestimmungswert vorzugsweise um einen Betrag, der größer ist als bei der kleineren Differenz.
  • Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist als der vorbestimmte Wert, dann wird der Bestimmungswert um einen Betrag korrigiert, der größer als bei der kleineren Differenz ist. Wenn angenommen werden kann, dass der Bestimmungswert übermäßig groß oder klein bezüglich der maximalen Größe ist, die höchstwahrscheinlich die Größe der Schwingung ist, die aufgrund des Klopfens auftritt, dann kann der Bestimmungswert somit schnell der Größe der Schwingung angenähert werden, die tatsächlich in der Brennkraftmaschine auftritt. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es kann ein Verzögern der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist.
  • Weiter bevorzugt korrigiert die Betriebseinheit den Bestimmungswert um einen größeren Betrag, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Bestimmungswert um einen größeren Betrag korrigiert, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist. Wenn angenommen werden kann, dass der Bestimmungswert übermäßig groß oder klein bezüglich der maximalen Größe ist, die höchstwahrscheinlich die Größe der Schwingung ist, die aufgrund des Klopfens auftritt, dann wird somit keine Zeit benötigt, bis der Bestimmungswert auf einen geeigneten Wert korrigiert ist, mit dem die Zündzeitgebung geeignet gesteuert werden kann. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es kann ein Verzögern der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist.
    •
  • Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
  • 1 zeigt eine schematische Konfigurationsansicht einer Kraftmaschine, die durch eine Kraftmaschinen-ECU gesteuert wird, die eine Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 zeigt ein Diagramm von Frequenzbändern von Schwingungen, die in der Kraftmaschine zur Zeit des Klopfens erzeugt werden;
  • 3 zeigt eine Steuerungsblockdarstellung der Kraftmaschinen-ECU in der 1;
  • 4 zeigt ein Diagramm einer Wellenform einer Schwingung in der Kraftmaschine;
  • 5 zeigt ein Diagramm eines Klopfwellenformmodells, das in einem ROM der Kraftmaschinen-ECU gespeichert ist;
  • 6 zeigt ein Diagramm zum Vergleichen der Schwingungswellenform mit dem Klopfwellenformmodell;
  • 7 zeigt ein Diagramm eines Kennfeldes eines Bestimmungswerts V(KX), das in dem ROM oder in einem SRAM der Kraftmaschinen-ECU gespeichert ist;
  • 8 zeigt ein Diagramm (Nummer 1) einer Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V);
  • 9 zeigt ein Diagramm (Nummer 2) einer Frequenzverteilung von Größenwerten LOG(V);
  • 10 zeigt ein Diagramm (Nummer 3) einer Frequenzverteilung von Größenwerten LOG(V);
  • 11 zeigt ein Diagramm (Nummer 4) einer Frequenzverteilung von Größenwerten LOG(V);
  • 12 zeigt ein Diagramm von Größenwerten LOG(V), die zum Bilden der Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) verwendet werden;
  • 13 zeigt ein Flussdiagramm (Nummer 1) einer Steuerstruktur des Programmes, das durch die Kraftmaschinen-ECU ausgeführt wird, die die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
  • 14 zeigt ein Flussdiagramm (Nummer 2) der Steuerstruktur des Programmes, das durch die Kraftmaschinen-ECU ausgeführt wird, die die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
  • 15 zeigt ein Diagramm einer Frequenzverteilung von Größenwerten LOG(V) und eines Bestimmungswertes V(KX);
  • 16 zeigt ein Diagramm (Nummer 1) eines integrierten Wertes zur Zeit des Klopfens und eines integrierten Wertes durch eine Störgröße; und
  • 17 zeigt ein Diagramm (Nummer 2) eines integrierten Wertes zur Zeit eines Klopfens und eines integrierten Wertes durch eine Störgröße.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Sie haben dieselben Namen und Funktionen. Daher wird eine detaillierte Beschreibung der gleichen Teile nicht wiederholt.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 wird eine Kraftmaschine 100 für ein Fahrzeug beschrieben, die mit einer Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist. Die Kraftmaschine 100 hat eine Vielzahl Zylinder. Die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch ein Programm verwirklicht, das zum Beispiel durch eine Kraftmaschinen-ECU (elektronische Steuereinheit) 200 ausgeführt wird.
  • Die Kraftmaschine 100 ist eine Brennkraftmaschine, in der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Luft, die von einer Luftreinigungsvorrichtung 102 eingezogen wird, und aus Kraftstoff, der aus einer Einspritzvorrichtung 104 eingespritzt wird, durch eine Zündkerze 106 gezündet und in einer Brennkammer verbrannt wird. Eine Zündzeitgebung wird so gesteuert, dass sie zu einer sogenannten MBT (Minimales vorrücken für bestes Moment) wird, bei der das Abgabemoment maximal wird, die aber gemäß einem Betriebszustand der Kraftmaschine 100 wie zum Beispiel das Auftreten eines Klopfens verzögert oder vorgerückt wird.
  • Wenn das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird, dann wird ein Kolben 108 durch einen Verbrennungsdruck nach unten gedrückt, und eine Kurbelwelle 110 wird gedreht. Das Luft/Kraftstoff-Gemisch nach der Verbrennung (Abgas) wird durch Drei-Wege-Katalysatoren 112 gereinigt und aus einem Fahrzeug ausgestoßen. Eine in die Kraftmaschine 100 eingezogene Luftmenge wird durch ein Drosselventil 114 reguliert.
  • Die Kraftmaschine 100 wird durch die Kraftmaschinen-ECU 200 gesteuert. Mit der Kraftmaschinen-ECU 200 sind ein Klopfsensor 300, ein Wassertemperatursensor 302, ein Kurbelpositionssensor 306, der so vorgesehen ist, dass er einem Zeitgebungsrotor 304 zugewandt ist, ein Sensor 308 einer Öffnungsposition einer Drossel, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 310, ein Zündschalter 312 und eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 314 verbunden.
  • Der Klopfsensor 300 ist an einem Zylinderblock der Kraftmaschine 100 vorgesehen. Der Klopfsensor 300 ist aus einem piezoelektrischen Element ausgebildet. Der Klopfsensor 300 erzeugt eine elektrische Spannung als Reaktion auf eine Schwingung der Kraftmaschine 100. Eine Größe der elektrischen Spannung entspricht einer Größe der Schwingung. Der Klopfsensor 300 sendet ein Signal, das die elektrische Spannung darstellt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200. Der Wassertemperatursensor 302 erfasst eine Temperatur eines Kühlwassers in einem Wassermantel der Kraftmaschine 100 und er sendet ein Signal, das ein Erfassungsergebnis darstellt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200.
  • Der Zeitgebungsrotor 304 ist an der Kurbelwelle 110 vorgesehen, und er dreht sich mit der Kurbelwelle 110. An einem Außenumfang des Zeitgebungsrotors 304 sind viele Vorsprünge in vorbestimmten Intervallen vorgesehen. Der Kurbelpositionssensor 306 ist so vorgesehen, dass er den Vorsprüngen des Zeitgebungsrotors 304 zugewandt ist. Wenn sich der Zeitgebungsrotor 304 dreht, dann ändert sich ein Luftspalt zwischen dem Vorsprung des Zeitgebungsrotors 304 und dem Kurbelpositionssensor 306, und infolgedessen erhöht und verringert sich ein magnetischer Fluss, der durch einen Spulenabschnitt des Kurbelpositionssensors 306 hindurch tritt, so dass eine elektromotorische Kraft in dem Spulenabschnitt erzeugt wird. Der Kurbelpositionssensor 306 sendet ein Signal, das die elektromotorische Kraft angibt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200. Die Kraftmaschinen-ECU 200 erfasst einen Kurbelwinkel und die Drehzahl der Kurbelwelle 110 auf der Grundlage des Signals, das von dem Kurbelpositionssensor 306 gesendet wird.
  • Der Sensor 308 der Öffnungsposition der Drossel erfasst eine Öffnungsposition der Drossel, und er sendet ein Signal, das ein Erfassungsergebnis darstellt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 310 erfasst die Drehzahl eines Rades (nicht gezeigt), und er sendet ein Signal, das ein Erfassungsergebnis darstellt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200. Die Kraftmaschinen-ECU 200 berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der Drehzahl des Rades. Der Zündschalter 312 wird durch einen Fahrer beim Starten der Kraftmaschine 100 eingeschaltet. Die Luftdurchsatzmessvorrichtung 314 erfasst die Einlassluftmenge in die Kraftmaschine 100, und sie sendet ein Signal, das ein Erfassungsergebnis darstellt, zu der Kraftmaschinen-ECU 200.
  • Die Kraftmaschinen-ECU 200 wird durch eine elektrische Leistung betrieben, die von einer Hilfsbatterie 320 zugeführt wird, welche eine Stromzufuhr darstellt. Die Kraftmaschinen-ECU 200 führt eine Berechnung auf der Grundlage der Signale durch, die von den jeweiligen Sensoren und dem Zündschalter 312 gesendet werden, und auf der Grundlage eines Kennfeldes und eines Programms, die in dem ROM (Festwertspeicher) 202 oder dem SRAM (statischer Direktzugriffsspeicher) 204 gespeichert sind, und sie steuert die Vorrichtungen derart, dass die Kraftmaschine 100 in einen gewünschten Betriebszustand versetzt wird.
  • Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel erfasst die Kraftmaschinen-ECU 200 eine Wellenform der Schwingung (nachfolgend als eine "Schwingungswellenform" bezeichnet) der Kraftmaschine 100 in einem vorbestimmten Klopferfassungsgatter (ein Bereich zwischen einem vorbestimmten ersten Kurbelwinkel und einem vorbestimmten zweiten Kurbelwinkel) auf der Grundlage des Signals, das von dem Klopfsensor 300 gesendet wird, und auf der Grundlage des Kurbelwinkels, und sie bestimmt, ob das Klopfen in der Kraftmaschine 100 aufgetreten ist oder nicht, und zwar auf der Grundlage der erfassten Schwingungswellenform. Das Klopferfassungsgatter bei dem Ausführungsbeispiel verläuft von einem oberen Totpunkt (0°) bis 90° bei einem Verbrennungshubpunkt. Das Klopferfassungsgatter ist nicht darauf beschränkt.
  • Wenn das Klopfen auftritt, dann wird eine Schwingung mit einer Frequenz nahe einer Frequenz, die in einer durchgezogenen Linie in der 2 gezeigt ist, in der Kraftmaschine 100 erzeugt. Die Frequenz der Schwingung, die aufgrund des Klopfens erzeugt wird, ist nicht konstant, und sie ändert sich in einem gewissen Frequenzbereich. Daher werden bei dem Ausführungsbeispiel Schwingungen erfasst, die in einem ersten Frequenzband A, einem zweiten Frequenzband B und einem dritten Frequenzband C enthalten sind, wie dies in der 2 gezeigt ist. In der 2 bezeichnet CA den Kurbelwinkel. Die Anzahl der Frequenzbänder der Schwingungen, die aufgrund des Klopfens erzeugt wird, ist nicht auf drei beschränkt.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 wird die Kraftmaschinen-ECU 200 weiter beschrieben. Die Kraftmaschinen-ECU 200 hat einen A/D-Wandler (Analog/Digital-Wandler) 400, einen Bandpassfilter (1) 410, einen Bandpassfilter (2) 420, einen Bandpassfilter (3) 430 und einen Integrationsabschnitt 450.
  • Der A/D-Wandler 400 wandelt ein von dem Klopfsensor 300 gesendetes analoges Signal zu einem digitalen Signal um. Der Bandpassfilter (1) 410 erlaubt einen Durchlass nur von Signalen in dem ersten Frequenzband A von den Signalen, die von dem Klopfsensor 300 gesendet werden. Anders gesagt werden durch den Bandpassfilter (1) 410 nur Schwingungen in dem ersten Frequenzband A aus jenen Schwingungen extrahiert, die durch den Klopfsensor 300 erfasst werden.
  • Der Bandpassfilter (2) 420 erlaubt einen Durchlass nur von Singlen in dem zweiten Frequenzband B von jenen Signalen, die von dem Klopfsensor 300 gesendet werden. Anders gesagt werden durch den Bandpassfilter (2) 420 nur Schwingungen in dem zweiten Frequenzband B aus den Schwingungen extrahiert, die durch den Klopfsensor 300 erfasst werden.
  • Der Bandpassfilter (3) 430 erlaubt einen Durchlass nur von den Singlen in dem dritten Frequenzband C von jenen Signalen, die von dem Klopfsensor 300 gesendet werden. Anders gesagt werden durch den Bandpassfilter (3) 430 nur Schwingungen in dem dritten Frequenzband C aus jenen Schwingungen extrahiert, die durch den Klopfsensor 300 erfasst werden.
  • Der Integrationsabschnitt 450 integriert die durch die Bandpassfilter (1) 410 bis (3) 430 ausgewählten Signale, das heißt die Größen der Schwingungen für einen Kurbelwinkel von 5° zur gleichen Zeit. Der integrierte Wert wird nachfolgend als ein integrierter Wert bezeichnet. Der integrierte Wert wird in jedem Frequenzband berechnet. Durch diese Berechnung des integrierten Wertes wird die Schwingungswellenform in jedem Frequenzband erfasst.
  • Darüber hinaus werden die berechneten integrierten Werte in dem ersten bis dritten Frequenzband A bis C addiert, um den Kurbelwinkeln zu entsprechen. Anders gesagt wird von den Schwingungswellenformen des ersten bis dritten Frequenzbandes A bis C eine Synthese gebildet.
  • Wie dies in der 4 gezeigt ist, wird infolgedessen eine Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 erfasst. Anders gesagt wird die Synthese-Wellenform des ersten bis dritten Frequenzbandes A bis C als die Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 verwendet.
  • Die erfasste Schwingungswellenform wird mit einem Klopfwellenformmodell verglichen, das in dem ROM 202 der Kraftmaschinen-ECU 200 gespeichert ist, wie dies in der 5 gezeigt ist. Das Klopfwellenformmodell wird im Voraus als ein Modell einer Schwingungswellenform gebildet, wenn das Klopfen in der Kraftmaschine 100 auftritt.
  • Bei dem Klopfwellenformmodell werden die Größen der Schwingungen als dimensionslose Zahlen in einem Bereich von 0 bis 10 ausgedrückt, und die Größe der Schwingung entspricht nicht eindeutig dem Kurbelwinkel. Anders gesagt wird bei dem Klopfwellenformmodell bei dem Ausführungsbeispiel bestimmt, dass sich die Größe der Schwingung verringert, wenn sich der Kurbelwinkel nach einem Spitzenwert der Größe der Schwingung erhöht, aber ein Kurbelwinkel wird nicht bestimmt, bei dem die Größe der Schwingung zu dem Spitzenwert wird.
  • Das Klopfwellenformmodell bei dem Ausführungsbeispiel entspricht der Schwingung nach dem Spitzenwert der Größe der Schwingung, die aufgrund des Klopfens erzeugt wird. Es ist auch möglich, ein Klopfwellenformmodell entsprechend einer Schwingung nach einer ansteigenden Flanke der Schwingung zu speichern, die durch das Klopfen verursacht wird.
  • Das Klopfwellenformmodell wird im Voraus auf der Grundlage einer Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 gebildet und gespeichert, die dann erfasst wird, wenn das Klopfen zwangsläufig anhand von Experimenten erzeugt wird.
  • Das Klopfwellenformmodell wird unter Verwendung der Kraftmaschine 100 mit Maßen der Kraftmaschine 100 und eines Abgabewertes des Klopfsensors 300 gebildet, die Mittelwerte der Maßtoleranz und der Toleranz des Abgabewertes des Klopfsensors 300 sind (nachfolgend als "mittlere charakteristische Kraftmaschine" bezeichnet). Anders gesagt ist das Klopfwellenformmodell eine Schwingungswellenform in einem Fall, bei dem das Klopfen zwangsweise bei der mittleren charakteristischen Kraftmaschine erzeugt wird. Ein Verfahren zum Bilden des Klopfwellenformmodells ist nicht darauf beschränkt, und es ist auch möglich, das Modell durch Simulation zu bilden.
  • Im Vergleich zwischen der erfassten Wellenform und dem Klopfwellenformmodell, wie dies in der 6 gezeigt ist, werden eine normalisierte Wellenform und das Klopfwellenformmodell miteinander verglichen. Hierbei meint eine Normalisierung zum Beispiel den Ausdruck der Größe der Schwingung als eine dimensionslose Zahl in einem Bereich von 0 bis 1 durch Dividieren des jeweiligen integrierten Wertes durch einen maximalen Wert des integrierten Wertes der erfassten Schwingungswellenform. Jedoch ist ein Verfahren zum Normalisieren nicht darauf beschränkt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 einen Korrelationskoeffizienten K, der ein Wert bezüglich einer Abweichung der normalisierten Schwingungswellenform von dem Klopfwellenformmodell ist. Mit dem Zeitpunkt, bei dem die Größe der Schwingung ein maximaler Wert bei der Schwingungswellenform nach der Normalisierung wird, und mit dem Zeitpunkt, bei dem die Größe der Schwingung ein maximaler Wert bei dem synchronisierten Klopfwellenformmodell wird, wird ein absoluter Wert (Abweichungsbetrag) der Abweichung der Schwingungswellenform nach der Normalisierung von dem Klopfwellenformmodell bei jedem Kurbelwinkel (jeweils in 5° des Kurbelwinkels) berechnet, um dadurch den Korrelationskoeffizienten K zu berechnen.
  • Falls der absolute Wert der Abweichung der Schwingungswellenform nach der Normalisierung von dem Klopfwellenformmodell bei jedem Kurbelwinkel ΔS(I) ist (I ist eine natürliche Zahl) und ein Wert (ein Bereich des Klopfwellenformmodells) gleich S ist, der dadurch erhalten wird, dass die Größe der Schwingung des Klopfwellenformmodells über den Kurbelwinkel integriert wird, wird der Korrelationskoeffizient K durch eine Gleichung K = (S – ΣΔS(I))/S berechnet, wobei ΣΔS(I) die Summe von ΔS(I) ist. Je näher eine Form der Schwingungswellenform an einer Form des Klopfwellenformmodells bei dem Ausführungsbeispiel ist, um so größer wird der Wert des Korrelationskoeffizienten K berechnet. Falls eine Wellenform einer Schwingung, die durch andere Faktoren als das Klopfen verursacht wird, bei der Schwingungswellenform enthalten ist, dann wird daher der Korrelationskoeffizient K als ein kleiner Wert berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen des Korrelationskoeffizienten K ist nicht darauf beschränkt.
  • Darüber hinaus berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 eine Klopfgröße N auf der Grundlage des maximalen Wertes (Spitzenwert) der integrierten Werte. Falls der maximale integrierte Wert gleich P ist und ein Wert, der die Größe der Schwingung der Kraftmaschine 100 darstellt, bei dem kein Klopfen auftritt, gleich BGL (Back Ground Level) ist, dann wird die Klopfgröße N durch eine Gleichung N = P/BGL berechnet. Es ist zu beachten, dass der beim Berechnen der Klopfgröße N verwendete, maximale integrierte Wert P logarithmisch umgewandelt wird. Ein Verfahren zum Berechnen der Klopfgröße N ist nicht darauf beschränkt.
  • BGL wird als ein Wert berechnet, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt einer Standardabweichung σ und eines Koeffizienten (zum Beispiel "1") von einem mittleren Wert V(50) bei der Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) subtrahiert wird, was später beschrieben wird, ein Verfahren zum Berechnen des BGL ist nicht darauf beschränkt, und der BGL kann außerdem in dem ROM 202 im Voraus gespeichert werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel vergleicht die Kraftmaschinen-ECU 200 die berechnete Klopfgröße N und einen Bestimmungswert V(KX) miteinander, der in dem SRAM 204 gespeichert ist, und weiterhin vergleicht sie die erfasste Wellenform und das gespeicherte Klopfwellenformmodell miteinander. Dann bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob das Klopfen in der Kraftmaschine 100 in jedem Zündungszyklus aufgetreten ist oder nicht.
  • Wie dies in der 7 gezeigt ist, werden Bestimmungswerte V(KX) als ein Kennfeld für jeden Bereich gespeichert, der durch Betriebszustände eingeteilt wird, und zwar unter Verwendung einer Kraftmaschinendrehzahl NE und einer Einlassluftmenge KL als Parameter. Bei dem Ausführungsbeispiel sind 9 Bereiche für jeden Zylinder vorgesehen, die folgendermaßen eingeteilt sind: Niedrige Drehzahl (NE < NE(1)); mittlere Drehzahl (NE(1) ≤ NE ≤ NE(2)); hohe Drehzahl (NE(2) ≤ NE); niedrige Last (KL < KL(1)); mittlere Last (KL(1) ≤ KL < KL(2)); und hohe Last (KL(2) ≤ KL). Die Anzahl der Bereiche ist nicht darauf beschränkt. Die Bereiche können unter Verwendung von Parametern außer der Kraftmaschinendrehzahl NE und der Einlassluftmenge KL eingeteilt werden.
  • Während einer Verschiffung der Kraftmaschine 100 oder des Fahrzeuges wird ein Wert, der anhand eines Experimentes oder dergleichen im Voraus bestimmt wird, als der Bestimmungswert V(KX) verwendet, der in dem ROM 202 gespeichert wird (ein Anfangswert des Bestimmungswertes V(KX) während der Verschiffung). Jedoch kann eine Größe derselben Schwingung, die in der Kraftmaschine 100 auftritt als unterschiedliche Werte aufgrund einer Änderung der Abgabewerte und einer Verschlechterung des Klopfsensors 300 erfasst werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Bestimmungswert V(KX) zu korrigieren und zu bestimmen, ob das Klopfen aufgetreten ist oder nicht, und zwar unter Verwendung des Bestimmungswertes V(KX) entsprechend der tatsächlich erfassten Größe.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel wird daher ein Klopfbestimmungsniveau V(KD) auf der Grundlage einer Frequenzverteilung berechnet, die eine Beziehung zwischen einem Größenwert LOG(V), der ein Wert ist, der dadurch erhalten wird, dass Größen V logarithmisch umgewandelt werden, und einer Frequenz (die Anzahl, eine Wahrscheinlichkeit) einer Erfassung des jeweiligen Größenwertes LOG(V) darstellt.
  • Der Größenwert LOG(V) wird für jeden Bereich berechnet, in dem die Kraftmaschinendrehzahl NE und die Einlassluftmenge KL als Parameter verwendet werden. Die zum Berechnen des Größenwertes LOG(V) verwendete Größe V ist ein Spitzenwert (Spitzenwert von integrierten Werten jeweils in 5°) der Größen zwischen vorbestimmten Kurbelwinkeln. Auf der Grundlage des berechneten Größenwertes LOG(V) wird ein mittlerer Wert V(50) berechnet, bei dem die akkumulative Summe der Frequenzen der Größen LOG(V) von dem minimalen Wert 50% erreicht. Darüber hinaus wird eine Standardabweichung σ der Größenwerte LOG(V) berechnet, die gleich oder kleiner als der mittlere Wert V(50) ist. Zum Beispiel werden bei dem Ausführungsbeispiel ein mittlerer Wert V(50) und eine Standardabweichung σ, die sich dem mittleren Wert annähert, und eine Standardabweichung, die auf der Grundlage einer Vielzahl Größenwerte LOG(V) berechnet wird (zum Beispiel 200 Zyklen), für jeden Zündzyklus durch das folgende Berechnungsverfahren berechnet.
  • Falls ein gegenwärtig erfasster Größenwerte LOG(V) größer ist als ein bereits berechneter mittlerer Wert V(50), dann wird ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass ein vorbestimmter Wert C(1) zu dem bereits berechneten mittleren Wert V(50) addiert wird, als ein gegenwärtiger mittlerer Wert V(50) berechnet. Falls andererseits ein gegenwärtig erfasster Größenwert LOG(V) kleiner als ein bereits berechneter mittlerer Wert V(50) ist, dann wird ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass ein vorbestimmter Wert C(2) (zum Beispiel C(2) und C(1) sind derselbe Wert) von dem bereits berechneten mittleren Wert V(50) subtrahiert wird, als ein gegenwärtiger mittlerer Wert V(50) berechnet.
  • Falls ein gegenwärtig erfasster Größenwert LOG(V) kleiner als ein bereits berechneter mittlerer Wert V(50) und größer als ein Wert ist, der dadurch erhalten wird, dass eine bereits berechnete Standardabweichung σ von dem bereits berechneten mittleren Wert V(50) subtrahiert wird, dann wird ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass ein Wert, der doppelt so groß wie ein vorbestimmter Wert C(3) ist, von der bereits berechneten Standardabweichung σ subtrahiert wird, falls eine gegenwärtige Standardabweichung σ berechnet. Falls andererseits ein gegenwärtig erfasster Größenwert LOG(V) größer als ein bereits berechneter mittlerer Wert V(50) oder kleiner als ein Wert ist, der dadurch erhalten wird, dass eine bereits berechnete Standardabweichung σ von dem bereits berechneten mittleren Wert V(50) subtrahiert wird, dann wird ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass ein vorbestimmter Wert C(4) (zum Beispiel C(3) und C(4) sind derselbe Wert) zu der bereits berechneten Standardabweichung σ addiert wird, als eine gegenwärtige Standardabweichung σ berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ ist nicht darauf beschränkt. Außerdem können Anfangswerte des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ Werte sein, die im Voraus festgelegt wurden oder die "0" betragen.
  • Unter Verwendung des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ wird ein Klopfbestimmungsniveau V(KD) berechnet. Wie dies in der 8 gezeigt ist, ist ein Wert ein Klopfbestimmungsniveau V(KD), der dadurch erhalten wird, dass das Produkt eines Koeffizienten U(1) (zum Beispiel ist U(1) eine Konstante und U(1) = 3) und der Standardabweichung σ zu einem mittleren Werte V(50) addiert wird. Ein Verfahren zum Berechnen des Klopfbestimmungswertes V(DK) ist nicht darauf beschränkt. Es wird bestimmt, dass die Frequenz der Größenwerte LOG(V) größer als das Klopfbestimmungsniveau V(KD) eine Frequenz des Auftretens des Klopfens ist. Auf der Grundlage der Frequenz des Auftretens des Klopfens wird der Bestimmungswert V(KX) korrigiert. Die Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) wird für jeden Bereich gebildet, wie dies vorstehend beschrieben ist, und der Bestimmungswert V(KX) von jedem Bereich wird korrigiert.
  • Der Koeffizient U(1) ist ein Koeffizient, der auf der Grundlage von Daten und Erkenntnissen erhalten wird, die durch Experimente und dergleichen erhalten werden. Der Größenwert LOG(V), der größer als das Klopfbestimmungsniveau V(KD) ist, wenn U(1) = 3 gilt, stimmt im Wesentlichen mit dem Größenwert LOG(V) in einem Zündzyklus überein, in dem das Klopfen tatsächlich aufgetreten ist. Es ist außerdem möglich, andere Werte als "3" als den Koeffizienten U(1) zu verwenden.
  • Falls kein Klopfen in der Kraftmaschine 100 auftritt, dann wird die Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) zu einer normalen Verteilung, wie dies in der 9 gezeigt ist, und der maximale Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) und das Klopfbestimmungsniveau V(KD) stimmen miteinander überein. Andererseits wird durch das Auftreten des Klopfens eine größere Größe V erfasst. Wenn ein großer Größenwert LOG(V) berechnet wird, wie dies in der 10 gezeigt ist, dann wird der maximale Wert V(MAX) größer als das Klopfbestimmungsniveau V(KD).
  • Wenn die Frequenz des Auftretens des Klopfens weiter vergrößert wird, wie dies in der 11 gezeigt ist, dann wird der maximale Wert V(MAX) noch größer. Der mittlere Wert V(50) und die Standardabweichung σ der Frequenzverteilung werden größer, so wie es der maximale Wert V(MAX) wird. Infolgedessen wird das Klopfbestimmungsniveau V(KD) größer.
  • Ein Größenwert LOG(V), der kleiner als das Klopfbestimmungsniveau V(KD) ist, wird nicht als ein Größenwert LOG(V) in einem Zyklus bestimmt, in dem das Klopfen aufgetreten ist. Wenn das Klopfbestimmungsniveau V(KD) größer wird, dann wird die Frequenz der Bestimmung größer, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während das Klopfen tatsächlich aufgetreten ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel werden daher Größenwerte LOG(V) in einem Bereich, der durch eine gestrichelte Linie in der 12 umschlossen ist, zum Ausschließen von Größenwerten LOG(V) verwendet, die größer als ein Schwellwert V(1) sind, um dadurch mittlere Werte V(50) und eine Standardabweichung σ zu erhalten. Die 12 zeigt ein Diagramm, in dem die berechneten Größenwerte LOG(V) für jeden Korrelationskoeffizienten K in einem Zyklus aufgetragen sind, in dem die Größenwerte LOG(V) erhalten werden.
  • Der Schwellwert V(1) ist ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass zu einem mittleren Wert der Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) das Produkt eines Koeffizienten U(2) (zum Beispiel ist U(2) eine Konstante und U(2) = 3) und einer Standardabweichung von Größenwerten LOG(V) addiert wird, die gleich oder kleiner als der mittlere Wert sind.
  • Durch Extrahieren ausschließlich der Größenwerte LOG(V), die kleiner als der Schwellwert V(1) sind, um den mittleren Werte V(50) und die Standardabweichung σ zu berechnen, werden der mittlere Wert V(50) und die Standardabweichung σ nicht übermäßig groß, und sie werden stabile Werte. Infolgedessen kann das Klopfbestimmungsniveau V(KD) davon abgehalten werden, dass es übermäßig groß wird. Daher kann unterdrückt werden, dass die Frequenz der Bestimmung groß wird, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während das Klopfen tatsächlich aufgetreten ist.
  • Das Verfahren zum Extrahieren der Größenwerte LOG(V), die zum Berechnen des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ verwendet werden, ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können von den Größenwerten LOG(V), die kleiner als der Schwellwert V(1) sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, Größenwerte LOG(V) extrahiert werden, die in den Zündzyklen berechnet werden, in denen der Korrelationskoeffizient K größer als der Schwellwert K(1) ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 13 wird eine Steuerungsstruktur eines Programmes beschrieben, das durch die Kraftmaschinen-ECU 200 ausgeführt wird, welche die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, um so die Zündzeitgebung durch Bestimmen dessen zu steuern, ob das Klopfen in jedem Zündzyklus aufgetreten ist oder nicht.
  • Bei einem Schritt 100 (nachfolgend wird "Schritt" durch "S" abgekürzt) erfasst die Kraftmaschinen-ECU 200 die Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage eines Signals, das von einem Kurbelpositionssensor 306 gesendet wird und sie erfasst die Einlassluftmenge KL auf der Grundlage eines Signals, das von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 314 gesendet wird.
  • Bei S102 erfasst die Kraftmaschinen-ECU 200 die Größe der Schwingung der Kraftmaschine 100 auf der Grundlage eines Signals, das von dem Klopfsensor 300 gesendet wird. Die Größe der Schwingung wird als eine elektrische Abgabespannung des Klopfsensors 300 ausgedrückt. Die Größe der Schwingung kann als ein Wert entsprechend der abgegebenen elektrischen Spannung des Klopfsensors 300 ausgedrückt werden. Die Erfassung der Größe wird zwischen dem oberen Totpunkt und 90° (ein Kurbelwinkel von 90°) bei einem Verbrennungshub durchgeführt.
  • Bei S104 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 einen Wert (einen integrierten Wert), der dadurch erhalten wird, dass die abgegebenen elektrischen Spannungen (Werte, die die Größen der Schwingungen darstellen) des Klopfsensors 300 jeweils in 5° (alle 5°) des Kurbelwinkels integriert werden. Der integrierte Wert wird für Schwingungen jeweils in dem ersten bis dritten Frequenzband A bis C berechnet. Außerdem werden integrierte Werte in dem ersten bis vierten Frequenzband A bis C addiert, so dass sie den Kurbelwinkeln entsprechen, um dadurch eine Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 zu erfassen.
  • Bei S106 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 den größten integrierten Wert (Spitzenwert P) von den integrierten Werten in einer Synthese-Wellenform (Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100) des ersten bis dritten Frequenzbandes A bis C.
  • Bei S108 normalisiert die Kraftmaschinen-ECU 200 die Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100. Hierbei meint die Normalisierung das Ausdrücken der Größe der Schwingung als eine dimensionslose Zahl in einem Bereich von 0 bis 1 durch Dividieren von jedem integrierten Wert durch den berechneten Spitzenwert.
  • Bei S110 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 den Korrelationskoeffizienten K, der ein Wert bezüglich der Abweichung der normalisierten Schwingungswellenform von dem Klopfwellenformmodell ist. Bei S112 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 eine Klopfgröße N.
  • Bei S114 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob der Korrelationskoeffizient K größer als ein vorbestimmter Wert ist und ob die Klopfgröße N größer als ein Bestimmungswert V(KX) ist. Falls der Korrelationskoeffizient K größer als der vorbestimmte Wert ist und die Klopfgröße N größer als der Bestimmungswert V(KX) ist (JA bei S114), dann schreitet die Verarbeitung zu S116. Andernfalls (NEIN bei S114) schreitet die Verarbeitung zu S120.
  • Bei S116 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, dass das Klopfen in der Kraftmaschine 100 aufgetreten ist. Bei S118 verzögert die Kraftmaschinen-ECU 200 die Zündzeitgebung. Bei S120 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, dass kein Klopfen in der Kraftmaschine 100 aufgetreten ist. Bei S122 rückt die Kraftmaschinen-ECU 200 die Zündzeitgebung vor.
  • Unter Bezugnahme auf die 14 und 15 wird eine Steuerungsstruktur eines Programmes beschrieben, das durch die Kraftmaschinen-ECU 200 ausgeführt wird, welche die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, um den Bestimmungswert V(KX) beim Starten der Kraftmaschine 1000 festzulegen.
  • Bei S200 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 den Größenwert LOG(V) aus der Größe V, die auf der Grundlage eines Signals erfasst wird, das von dem Klopfsensor 300 übertragen wird. Die Größe V ist ein Spitzenwert (Spitzenwert der integrierten Werte jeweils in 5°) zwischen vorbestimmten Kurbelwinkeln.
  • Bei S202 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob der Größenwert LOG(V) kleiner als der vorstehend erwähnte Schwellwert V(1) ist. Wenn der Größenwert LOG(V) kleiner als der vorstehend erwähnte Schwellwert V(1) (JA in S202), dann schreitet die Verarbeitung zu S204. Andernfalls (NEIN bei S202) schreitet die Verarbeitung zurück zu S200.
  • Bei S204 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 den mittleren Wert V(50) und die Standardabweichung σ des extrahierten Größenwerts LOG(V). Es ist zu beachten, dass der mittlere Wert V(50) und die Standardabweichung σ jedes Mal dann berechnet werden können, wenn die Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) extrahiert werden (N ist eine natürliche Zahl, und zum Beispiel gilt N = 200).
  • Bei S300 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 einen absoluten Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwerts LOG(V).
  • Bei S302 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer als das Produkt der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) ist oder nicht (zum Beispiel ist U(3) eine Konstante, und U(3) = 3). Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwerts LOG(V) größer ist als das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) (JA bei S302), dann schreitet die Verarbeitung zu S304. Andernfalls (NEIN bei S302) schreitet die Verarbeitung zu S306. Es ist zu beachten, dass anstelle des Produktes der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) ein anderer vorbestimmter Wert verwendet werden kann.
  • Bei S304 legt die Kraftmaschinen-ECU 200 als den Bestimmungswert V(KX) einen Wert fest, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) zu einem maximalen Wert V(MAX) des Größenwerts LOG(V) addiert wird.
  • Bei S306 berechnet die Kraftmaschinen-ECU 200 das Klopfbestimmungsniveau V(KD) auf der Grundlage des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ.
  • Bei S308 zählt die Kraftmaschinen-ECU 200 den Anteil der Größenwerte LOG(V) der größer ist als das Klopfbestimmungsniveau V(KD), bezüglich der extrahierten Größenwerte LOG(V) als einen Klopfanteil KC.
  • Bei S310 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob die Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) extrahiert sind oder nicht, seitdem der vorherige Bestimmungswert V(KX) korrigiert wurde. Wenn die Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) extrahiert wurden (JA bei S310), dann schreitet die Verarbeitung zu S312. Andernfalls (NEIN bei S310) schreitet die Verarbeitung zurück zu S300.
  • Bei S312 bestimmt die Kraftmaschinen-ECU 200, ob der Klopfanteil KC größer als ein Schwellwert KC(0) ist oder nicht. Falls der Klopfanteil KC größer als der Schwellwert KC(0) ist (JA bei S312) schreitet die Verarbeitung zu S314. Andernfalls (NEIN bei S312) schreitet die Verarbeitung zu S316.
  • Bei S314 verringert die Kraftmaschinen-ECU 200 den Bestimmungswert V(KX) um einen vorbestimmten Korrekturbetrag. Bei S316 erhöht die Kraftmaschinen-ECU 200 den Bestimmungswert V(KX) um einen vorbestimmten Korrekturbetrag.
  • Bei S318 speichert die Kraftmaschinen-ECU 200 den Bestimmungswert V(KX) in dem SRAM 204. Danach endet die Verarbeitung.
  • Der Betrieb der Kraftmaschinen-ECU 200 wird beschrieben, die die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, und zwar auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Konfigurationen und Flussdiagramme.
  • Während eines Betriebes der Kraftmaschine 100 wird die Kraftmaschinendrehzahl NE auf der Grundlage eines Signals erfasst, das von dem Kurbelpositionssensor 306 gesendet wird, und die Einlassluftmenge KL wird auf der Grundlage des Signals erfasst, das von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 314 gesendet wird (S100). Außerdem wird auf der Grundlage des Signals, das von dem Klopfsensor 300 gesendet wird, eine Größe der Schwingung der Kraftmaschine 100 erfasst (S102).
  • Zwischen dem oberen Totpunkt und 90° bei dem Verbrennungshub wird der integrierte Wert jeweils in 5° jeweils in dem ersten bis dritten Frequenzband A bis C berechnet (S104). Die berechneten integrierten Werte in dem ersten bis dritten Frequenzband A bis C werden addiert, damit sie den Kurbelwinkeln entsprechen, um dadurch die vorstehend beschriebene Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 zu erfassen, wie dies in der 4 gezeigt ist.
  • Da ein integrierter Wert jeweils in 5° zum Erfassen einer Schwingungswellenform verwendet wird, ist es möglich, eine Schwingungswellenform zu erfassen, während empfindliche Änderungen unterdrückt werden. Daher ist es einfach, die erfasste Schwingungswellenform mit dem Klopfwellenformmodell zu vergleichen.
  • Auf der Grundlage der berechneten integrierten Werte wird der Spitzenwert P der integrierten Werte in der Synthese-Wellenform (Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100) des ersten bis dritten Frequenzbandes A bis C berechnet (S106).
  • Der integrierte Wert der Schwingungswellenform der Kraftmaschine 100 wird durch den berechneten Spitzenwert P dividiert, um dadurch die Schwingungswellenform zu normalisieren (S108). Durch das Normalisieren werden die Größen der Schwingungen der Schwingungswellenform als dimensionslose Zahlen in einem Bereich von 0 bis 1 ausgedrückt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die erfasste Schwingungswellenform mit dem Klopfwellenformmodell ungeachtet der Größe der Schwingung zu vergleichen. Daher ist es überflüssig, die große Anzahl an Klopfwellenformmodellen entsprechend den Größen der Schwingungen zu speichern, um dadurch das Bilden des Klopfwellenformmodelles zu erleichtern.
  • Bei dem Zeitpunkt, bei dem die Größe der Schwingung zu einem maximalen Wert der Schwingungswellenform nach der Normalisierung wird, und bei dem Zeitpunkt, bei dem die Größe der Schwingung zu einem maximalen Wert des synchronisierten Klopfwellenformmodelles wird (siehe 6) wird ein absoluter Welt ΔS(I) der Abweichung der Schwingungswellenform nach der Normalisierung und des Klopfwellenformmodelles voneinander bei dem jeweiligen Kurbelwinkel berechnet. Auf der Grundlage der Summe von ΔS(I), das heißt ΣΔS(I) und eines Wertes S, der dadurch erhalten wird, dass die Größe der Schwingung des Klopfwellenformmodelles über den Kurbelwinkel integriert wird, wird ein Korrelationskoeffizient K als K = (S – ΣΔS(I))/S berechnet (S110). Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Übereinstimmungsgrad zwischen der erfassten Schwingungswellenform und dem Klopfwellenformmodell in eine Zahl umzuwandeln, um den Grad objektiv zu bestimmen. Darüber hinaus ist es möglich, durch Vergleichen der Schwingungswellenform mit dem Klopfwellenformmodell zu analysieren, ob die Schwingung eine Schwingung zur Zeit eines Klopfens ist oder nicht, und zwar aus dem Verhalten der Schwingung wie zum Beispiel eine Dämpfungstendenz der Schwingung.
  • Darüber hinaus wird eine Klopfgröße N dadurch berechnet, dass ein Spitzenwert P (ein Wert, der durch logarithmisches Umwandeln des Spitzenwertes P erhalten wird) durch BGL dividiert wird (S112). Somit ist es möglich, in weiteren Einzelheiten zu analysieren, ob die Schwingung der Kraftmaschine 100 auf dem Klopfen beruht oder nicht, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung.
  • Falls der Korrelationskoeffizient K größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Klopfgröße N größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert V(KX) ist (JA bei S114), dann wird bestimmt, dass das Klopfen aufgetreten ist (S116), und die Zündzeitgebung wird verzögert (S118). Infolgedessen wird das Auftreten des Klopfens unterdrückt. Falls der Korrelationskoeffizient K nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist oder die Klopfgröße N nicht größer als ein vorbestimmter Bestimmungswert ist (NEIN bei S114), dann wird bestimmt, dass kein Klopfen aufgetreten ist (S120), und die Zündzeitgebung wird vorgerückt (S122). Somit wird für jeden Zündzyklus durch Vergleichen der Klopfgröße N mit einem Bestimmungswert V(KX) bestimmt, ob das Klopfen aufgetreten ist oder nicht, und die Zündzeitgebung wird verzögert oder vorgerückt. Währenddessen kann ein Größe derselben Schwingung, die in der Kraftmaschine 100 auftritt, als unterschiedliche Werte aufgrund einer Änderung der Abgabewerte und einer Verschlechterung des Klopfsensors 300 erfasst werden. In einem derartigen Fall ist es erforderlich, den Bestimmungswert V(KX) zu korrigieren und unter Verwendung des Bestimmungswertes V(KX) entsprechend der tatsächlich erfassten Größe zu bestimmen, ob das Klopfen aufgetreten ist oder nicht.
  • Daher wird bei der Kraftmaschinen-ECU 200, die die Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, der Größenwert LOG(V) berechnet (S200). Wenn der berechnete Größenwert LOG(V) kleiner ist als der vorstehend beschriebene Schwellwert V(1) (JA bei S202) werden der mittlere Wert V(50) und die Standardabweichung σ berechnet (S204).
  • Wenn ein absoluter Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) gleich oder kleiner als das Produkt der Standardabweichung σ mit einem Koeffizienten U(3) ist (NEIN bei S302), dann wird ein Klopfbestimmungsniveau V(KD) auf der Grundlage des mittleren Wertes V(50) und der Standardabweichung σ berechnet (S306). Der Anteil der Größenwerte LOG(V), die größer als das Bestimmungsniveau V(KD) sind, wird als ein Klopfanteil KC gezählt (S308). Wenn die Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) extrahiert werden (JA bei S310), nachdem der vorherige Bestimmungswert V(KX) korrigiert wurde, und wenn der Klopfanteil KC größer als ein Schwellwert KC(0) ist (JA bei S312), dann wird der Bestimmungswert V(KX) so verringert, dass die Frequenz zum Durchführen einer Verzögerungssteuerung der Zündzeitgebung (S118) größer wird (S314). Wenn der Klopfanteil KC kleiner als der Schwellwert KC(0) ist (NEIN bei S312), dann wird der Bestimmungswert V(KX) so erhöht, dass die Frequenz zum Durchführen der Vorrückungssteuerung der Zündzeitgebung (S122) größer wird (S316). Somit kann der Bestimmungswert V(KX) bei der Klopfbestimmung für jeden Zündzyklus in geeigneter Weise korrigiert werden, um dadurch die Zündzeitgebung in geeigneter Weise zu steuern.
  • Wie dies andererseits in der 15 durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gezeigt ist, falls der gegenwärtige Bestimmungswert V(KX) für die Größe der Schwingung übermäßig groß ist, die in der Kraftmaschine 100 auftritt, dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert V(KX) bezüglich der berechneten Klopfgröße N groß ist. Somit wird bestimmt, dass kein Klopfen aufgetreten ist (S120) und die Frequenz zum Vorrücken der Zündzeitgebung (S122) wird größer.
  • Da in diesem Fall das Klopfen tatsächlich häufig auftritt, wird durch korrigieren des Bestimmungswertes V(KX) unter Verwendung einer Frequenzverteilung LOG(V) der Größenwert V(KX) verringert (S314). Somit konvergiert der endgültige Bestimmungswert V(KX) zu einen geeigneten Wert, mit dem die Zündzeitgebung in geeigneter Weise gesteuert werden kann. Bis er an einen geeigneten Wert konvergiert, kann jedoch die Zündzeitgebung vorgerückt werden, auch wenn das Klopfen aufgetreten ist.
  • Wie dies darüber hinaus in der 15 durch eine abwechselnd lang und doppelt kurz gestrichelte Linie gezeigt ist, falls der gegenwärtige Bestimmungswert V(KX) für die Größe der Schwingung übermäßig klein ist, die in der Kraftmaschine 100 auftritt, dauert ein Zustand an, bei dem der Bestimmungswert V(KX) bezüglich der berechneten Klopfgröße N klein ist. Somit wird bestimmt, dass das Klopfen aufgetreten ist (S116), und die Frequenz zum Verzögern der Zündzeitgebung (S118) wird größer.
  • Da in diesem Fall das Klopfen tatsächlich weniger häufig auftritt, wird durch Korrigieren des Bestimmungswertes V(KX) unter Verwendung einer Frequenzverteilung LOG(V) der Größenwert V(KX) erhöht (S316). Somit konvergiert der endgültige Bestimmungswert V(KX) an einen geeigneten Wert, mit dem die Zündzeitgebung in geeigneter Weise gesteuert werden kann. Bis er an einen geeigneten Wert konvergiert, kann jedoch die Zündzeitgebung verzögert werden, auch wenn kein Klopfen aufgetreten ist.
  • In jedem Fall kann die Zündzeitgebung in jener Richtung gesteuert werden, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der sie tatsächlich gesteuert werden soll. Somit kann das Klopfen überflüssigerweise auftreten oder die Abgabe der Kraftmaschine 100 kann unzureichend werden. Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer als das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) ist (JA bei S302), und falls angenommen werden kann, dass der Bestimmungswert V(KX) übermäßig groß oder klein ist, wird daher ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ mit einem Koeffizienten U(3) zu einem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, als der Bestimmungswert V(KX) festgelegt (S304).
  • Somit kann sich der Bestimmungswert V(KX) der Größe des tatsächlichen Größenwertes LOG(V) annähern. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen nicht aufgetreten ist, während es aufgetreten ist, oder es kann eine Verzögerung der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist. Infolgedessen kann die Zündzeitgebung in geeigneter Weise gesteuert werden.
  • Gemäß der Kraftmaschinen-ECU, die eine Zündzeitgebungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, wird gemäß der vorstehenden Beschreibung ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) zu dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, als der Bestimmungswert V(KX) festgelegt, wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer als das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) ist. Somit wird es unterdrückt, dass der Bestimmungswert V(KX) übermäßig groß oder klein bezüglich der Größe der Schwingung wird, die in der Kraftmaschine auftritt. Dies kann ein Vorrücken der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass kein Klopfen aufgetreten ist, während es aufgetreten ist oder es kann eine Verzögerung der Zündzeitgebung auf der Grundlage einer Bestimmung unterdrücken, dass das Klopfen aufgetreten ist, während es nicht aufgetreten ist. Infolgedessen kann die Zündzeitgebung in geeigneter Weise gesteuert werden.
  • Bei einem Betriebszustand, bei dem kein Klopfen auftreten kann, wie zum Beispiel in einem Leerlaufzustand ist zu beachten, dass ein Wert, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) zu dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, als der Bestimmungswert V(KX) festgelegt werden kann, wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer als das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) ist.
  • Anstelle des Wertes, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) zu dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, kann darüber hinaus der maximale Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V), ein vorbestimmter Wert oder dergleichen als der Bestimmungswert V(KX) festgelegt werden.
  • Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer ist als das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) kann darüber hinaus ein Korrekturbetrag des Bestimmungswertes V(KX) erhöht werden. In diesem Fall kann der Korrekturbetrag größer sein, wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) größer wird. Darüber hinaus kann der Korrekturbetrag kleiner sein, wenn der absolute Wert der Differenz zwischen dem gegenwärtigen Bestimmungswert V(KX) und dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) kleiner wird.
  • Anstelle des maximalen Wertes V(MAX) des Größenwertes LOG(V), oder wenn der absolute Wert der Differenz zwischen einem Wert, der aus einem Größenwert LOG(V) und einem Bestimmungswert V(KX) erhalten (berechnet) wird, größer als ein Schwellwert ist, kann darüber hinaus der Bestimmungswert V(KX) auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden oder ein Korrekturbetrag kann erhöht werden.
  • Wie dies in der 16 gezeigt ist, wenn die Größe der Schwingung aufgrund einer Störgröße groß ist, ist die Differenz zwischen dem maximalen Wert der integrierten Werte zur Zeit des Klopfens und dem maximalen Wert der integrierten Werte aufgrund der Störgröße klein, und es kann schwierig werden, aus der Klopfgröße N zwischen dem Klopfen und der Störgröße zu unterscheiden. Wie dies in der 17 gezeigt ist, ist es daher möglich die Klopfgröße N unter Verwendung der Summe der integrierten Werte der Schwingungswellenform (ein Wert, der durch Integrieren von allen elektrischen Abgabespannungen von dem Klopfsensor 300 bei dem Klopferfassungsgatter erhalten wird) anstelle des Spitzenwertes P der integrierten Werte zu berechnen. Anders gesagt ist es auch möglich, die Klopfgröße N dadurch zu berechnen, dass die Summe der integrierten Werte der Schwingungswellenform durch BGL dividiert wird.
  • Wie dies in der 17 gezeigt ist, kann eine Differenz zwischen der Summe der integrierten Werte des Klopfens und jener der Störgröße groß sein, da eine Zeitperiode, in der die Schwingungen aufgrund der Störgröße auftreten, kürzer ist als eine Zeitperiode, in der die Schwingungen aufgrund des Klopfens auftreten. Durch Berechnen der Klopfgröße N auf der Grundlage der Summe der integrierten Werte ist es daher möglich, eine große Differenz zwischen der Klopfgröße N, die zur Zeit des Klopfens berechnet wird, und der Klopfgröße N zu erhalten, die infolge einer Störgröße berechnet wird. Somit ist es möglich, klar zwischen einer Schwingung aufgrund des Klopfens und einer Schwingung aufgrund der Störgröße zu unterscheiden.
  • Auch wenn die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben und dargestellt ist, so ist klar, dass die Beschreibung nur der Darstellung dient und nur ein Beispiel ist, und dass sie nicht beschränken soll, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
  • Wenn ein absoluter Wert einer Differenz zwischen einem Bestimmungswert V(KX), der zum Bestimmen eines Vorhandenseins oder Fehlens von Klopfen verwendet wird, und einem maximalen Wert V(MAX) eines Größenwertes LOG(V), der dadurch erhalten wird, dass eine Größe V logarithmisch umgewandelt wird, die auf der Grundlage eines von einem Klopfsensor gesendeten Signals erfasst wird, größer als das Produkt einer Standardabweichung σ und eines Koeffizienten U(3) bei einer Frequenzverteilung der Größenwerte LOG(V) für N Zyklen (Zyklus) ist (JA bei S302), dann führt eine Kraftmaschinen-ECU ein Programm mit einem Schritt (S304) zum Festlegen eines Wertes aus, der dadurch erhalten wird, dass das Produkt der Standardabweichung σ und des Koeffizienten U(3) zu dem maximalen Wert V(MAX) des Größenwertes LOG(V) addiert wird, und zwar als den Bestimmungswert V(KX).

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Klopfsensor (300), der eine Größe einer Schwingung erfasst, welche in der Kraftmaschine (100) auftritt; und einer Betriebseinheit (200), die mit dem Klopfsensor verbunden ist, wobei die Betriebseinheit (200) eine Klopfgröße bezüglich einer Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens berechnet, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wobei die Betriebseinheit (200) eine Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert steuert, die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert auf der Grundlage einer Frequenz des Auftretens des Klopfens korrigiert, und die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert auf einen Wert festlegt, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
  2. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert auf einen Wert festlegt, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist.
  3. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2, wobei die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert auf einen Wert festlegt, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt.
  4. Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Klopfsensor (300), der eine Größe einer Schwingung erfasst, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; und einer Betriebseinheit (200), die mit dem Klopfsensor verbunden ist, wobei die Betriebseinheit (200) eine Klopfgröße bezüglich einer Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens berechnet, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, die Betriebseinheit (200) die Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert steuert, die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert auf der Grundlage einer Frequenz des Auftretens des Klopfens korrigiert, und wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann korrigiert die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert um einen Betrag, der größer als bei einer kleineren Differenz ist.
  5. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 4, wobei wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist, dann korrigiert die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert um einen Betrag, der größer als bei einer kleineren Differenz ist.
  6. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Betriebseinheit (200) den Bestimmungswert um einen Betrag korrigiert, der um so größer ist, je größer eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert ist.
  7. Verfahren zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Schritten: Erfassen einer Größe einer Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; Berechnen einer Klopfgröße bezüglich einer Größe der Schwingung aufgrund des Klopfens, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; Steuern einer Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert; Korrigieren des Bestimmungswertes auf der Grundlage einer Frequenz eines Auftretens des Klopfens; und Festlegen eines Bestimmungswertes auf einen Wert, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
  8. Verfahren zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt zum Festlegen des Bestimmungswertes einen Schritt zum Festlegen des Bestimmungswertes auf einen Wert beinhaltet, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer ist als der vorbestimmte Wert.
  9. Verfahren zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt zum Festlegen des Bestimmungswertes einen Schritt zum Festlegen des Bestimmungswertes auf einen Wert beinhaltet, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt.
  10. Verfahren zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit den folgenden Schritten: Erfassen einer Größe einer Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; Berechnen einer Klopfgröße bezüglich einer Größe einer Schwingung aufgrund des Klopfens, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; Steuern der Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert; und Korrigieren des Bestimmungswertes auf der Grundlage einer Frequenz eines Auftretens des Klopfens, wobei wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes einen Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag beinhaltet, der größer als bei einer kleineren Differenz ist.
  11. Verfahren zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 10, wobei wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes einen Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag beinhaltet, der größer ist als bei einer kleineren Differenz.
  12. Verfahren zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 11, wobei der Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes einen Schritt zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag beinhaltet, der um so größer ist, je größer eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert ist.
  13. Vorrichtung zum Steuern einer Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit: einer Einrichtung (300) zum Erfassen einer Größe einer Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; einer Einrichtung (200) zum Berechnen einer Klopfgröße bezüglich einer Größe einer Schwingung aufgrund des Klopfens, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; einer Einrichtung (200) zum Steuern der Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert; einer Einrichtung (200) zum Korrigieren des Bestimmungswertes auf der Grundlage einer Frequenz eines Auftretens des Klopfens; und einer Festlegungseinrichtung (200) zum Festlegen des Bestimmungswertes auf einen Wert, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
  14. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 13, wobei die Festlegungseinrichtung (200) eine Einrichtung zum Festlegen des Bestimmungswertes auf einen Wert beinhaltet, der gemäß der Größe der Schwingung bestimmt wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist.
  15. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 14, wobei die Festlegungseinrichtung (200) eine Einrichtung zum Festlegen des Bestimmungswertes auf einen Wert beinhaltet, der dadurch erhalten wird, dass der vorbestimmte Wert zu dem maximalen Wert der Größen der Schwingung addiert wird, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt.
  16. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine, mit: einer Einrichtung (300) zum Erfassen einer Größe einer Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; einer Einrichtung (200) zum Berechnen einer Klopfgröße bezüglich einer Größe einer Schwingung aufgrund des Klopfens, und zwar auf der Grundlage der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt; einer Einrichtung (200) zum Steuern der Zündzeitgebung der Brennkraftmaschine (100) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleiches zwischen der Klopfgröße und einem vorbestimmten Bestimmungswert; und einer Korrektureinrichtung (200) zum Korrigieren des Bestimmungswertes auf der Grundlage einer Frequenz eines Auftretens des Klopfens, wobei wenn eine Differenz zwischen der Größe der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Korrektureinrichtung (200) eine Einrichtung zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag beinhaltet, der größer als bei einer kleineren Differenz ist.
  17. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 16, wobei wenn eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert größer als der vorbestimmte Wert ist, die Korrektureinrichtung (200) eine Einrichtung zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag beinhaltet, der größer ist als bei einer kleineren Differenz.
  18. Vorrichtung zum Steuern der Zündzeitgebung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 17, wobei die Korrektureinrichtung (200) eine Einrichtung zum Korrigieren des Bestimmungswertes um einen Betrag aufweist, der um so größer ist, je größer eine Differenz zwischen einem maximalen Wert der Größen der Schwingung, die in der Brennkraftmaschine (100) auftritt, und dem Bestimmungswert ist.
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