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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klopfsteuervorrichtung
für einen Verbrennungsmotor, die das Vorhandensein oder
Fehlen des Auftretens von Klopfen basierend auf der Wellenform eines
Ionenstroms, der bei Verbrennung in dem Verbrennungsmotor generiert
wird, erfasst.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
allgemeinen werden Ionen generiert, wenn Kraftstoff in Zylindern
eines Verbrennungsmotor brennt oder verbrannt wird, sodass ein Ionenstrom
durch eine Sonde beobachtet werden kann, die in jedem Zylinder installiert
ist, wobei eine hohe Spannung dazu angelegt wird. Es ist auch bekannt, dass
Rauschen einer Vibrationskomponente der gleichen Vibrationsfrequenz
wie die eines Klopfens einem derartigen Ionenstrom überlagert
wird. Entsprechend wurde in der Vergangenheit eine Vorrichtung vorgeschlagen,
die das Auftreten von Klopfen durch Extrahieren einer Vibrationskomponente,
die einem Ionenstrom überlagert wird, erfasst und eine
Klopfsteuerung (Verzögerungskorrektur von Zündzeitsteuerung)
durchführt (siehe z. B. eine Patentliteraturstelle:
japanische Patentanmeldung Offenlegung
Nr. H10-9108 ).
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In
der bekannten Klopferfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
die in der oben erwähnten ersten Patentliteraturstelle
offenbart wird, wird eine hohe Spannung für eine Beobachtung
eines Ionenstroms durch Verwenden einer sekundären Spannung
in einer Zündspule im Zeitpunkt einer Zündung
davon erzeugt, und ein Ionenstrom wird durch Anlegen der so erzeugten
hohen Spannung an ein Ende einer Zündkerze unmittelbar
nach der Terminierung einer Entladung davon gemessen. Ein Klopfsignal
in der Form einer Vibrationskomponente eines Klopffrequenzbandes
(Klopfsignal) wird aus dem Ionenstrom durch ein Bandpassfilter extrahiert,
und das so extrahierte Klopfsignal wird verstärkt und in der
Wellenform geformt durch einen Vergleich mit einer Erfassungsschwelle,
um einen Klopfimpuls zu erzeugen.
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Hiernach
wird der Klopfimpuls zu einer Motorsteuereinheit (ECU) gesendet,
wo er für eine Bestimmung bezüglich dessen verwendet
wird, ob Klopfen auftritt, und die ECU führt eine Zündzeitsteuerungsverzögerungsteuerung
beim Auftreten eines Klopfens basierend auf diesem Bestimmungsergebnis
durch.
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Rauschen
der gleichen Vibrationskomponente wie eine Klopffrequenz kann jedoch
manchmal einem Ionenstrom überlagert werden, abhängig
von dem Operationszustand des Verbrennungsmotors, ungeachtet des
Nicht-Auftretens von Klopfen.
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Außerdem
ist bekannt, dass einige Motoren Druckpulsation in Zylindern ohne
Hinsicht auf das Auftreten von Klopfen generieren, und sich eine
Vibrationskomponente einer Ionenstromwellenform bei Generierung
einer derartigen Druckpulsation überlagern kann.
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In
den bekannten Klopferfassungsvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor
gibt es das folgende Problem. D. h. es wird ei ne Klopfvibrationskomponente
durch Verwenden eines Bandpassfilters etc. extrahiert, sodass eine
Rauschkomponente mit der gleichen Frequenzkomponente wie eine Klopffrequenz
nicht von einem Klopfen unterschieden werden kann.
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Insbesondere
wird in einer Klopferfassungsvorrichtung basierend auf einem Ionenstromsignal (Erfassungssignal
für einen Ionenstrom) eine Rauschkomponente mit einer Vibrationsamplitudenintensität
und einer Vibrationsdauer vergleichbar zu einem Vibrationssignal,
das bei dem Auftreten eines großen Klopfens generiert wird,
dem Ionenstromsignal überlagert, sodass es ein Problem
dadurch gibt, dass es sehr schwierig wird, nur ein Klopfsignal aus dem
Ionenstromsignal zu extrahieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
ist die vorliegende Erfindung gedacht, die wie oben bezeichneten
Probleme zu lösen, und hat als ihr Ziel, eine Klopferfassungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor zu erhalten, die das Auftreten
von Klopfen ohne Aufnahme eines Einflusses einer Rauschkomponente
genau erfassen kann, selbst wenn sich die Rauschkomponente mit der
gleichen Frequenz wie eine Klopfvibration einem Ionenstromsignal überlagert,
durch Konzentrieren auf die Tatsache, dass die Dämpfungsgeschwindigkeit
des Ionenstromsignals bei dem Auftreten des Klopfens schnell ist,
worin Kraftstoff und Verbrennungsluft durch intensive Verbrennung
davon für eine kurze Zeit verbraucht werden, und dass in
einem Ende eines Verbrennungstaktes nach einer vorbestimmten Zeitsteuerung
(Kurbelwinkel) im wesentlichen kein Ionenstromsignal generiert wird
und auch keine Rauschkomponente generiert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Klopferfassungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor vorgese hen, die enthält: eine
Ionenstromerfassungseinrichtung, die einen Ionenstrom basierend
auf Ionen erfasst, die bei Verbrennung in dem Verbrennungsmotor
generiert werden; eine Klopfsignalerfassungssektion, die ein Klopfsignal
basierend auf dem Ionenstrom erfasst; eine Kurbelwinkelerfassungssektion,
die einen Kurbelwinkel entsprechend einer Rotationsposition des Verbrennungsmotors
erfasst; eine Fenstereinstellungssektion, die ein Rauscherfassungsfenster
nach einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend einem Ende eines
Verbrennungstaktes des Verbrennungsmotors einstellt; eine Rauschkomponentenerfassungssektion,
die eine Rauschkomponente basierend auf mindestens einem einer Frequenzkomponentenintensität
des Ionenstroms und eines Betrags des Ionenstroms, der in dem Fenster
generiert wird, erfasst; und eine Klopfbestimmungssektion, die das Vorhandensein
oder Fehlen des Auftretens von Klopfen basierend auf einer Beziehung
zwischen der Rauschkomponente und dem Klopfsignal bestimmt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Klopferfassungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, die enthält:
eine Ionenstromerfassungseinrichtung, die einen Ionenstrom basierend
auf Ionen erfasst, die bei Verbrennung in dem Verbrennungsmotor
generiert werden; eine Klopfsignalerfassungssektion, die ein Klopfsignal
entsprechend einer Klopfvibration des Verbrennungsmotors erfasst;
eine Kurbelwinkelerfassungssektion, die einen Kurbelwinkel entsprechend
einer Rotationsposition des Verbrennungsmotors erfasst; eine Fenstereinstellungssektion,
die ein Rauscherfassungsfenster nach einem vorbestimmten Kurbelwinkel
entsprechend einem Ende eines Verbrennungstaktes des Verbrennungsmotors
einstellt; eine Rauschkomponentenerfassungssektion, die eine Rauschkomponente
basierend auf mindestens einem einer Frequenzkomponentenintensität des
Ionenstroms und eines Betrags des Ionenstroms, der in dem Fenster
generiert wird, erfasst; und eine Klopfbestimmungssektion, die das
Vor handensein oder Fehlen des Auftretens von Klopfen basierend auf
einer Beziehung zwischen der Rauschkomponente und dem Klopfsignal
bestimmt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird in einem Ende eines Verbrennungstaktes
beim Auftreten von Klopfen ein Ionenstrom im wesentlichen nicht generiert,
und eine Rauschkomponente wird auch nicht generiert, basierend worauf
es, selbst wenn sich eine Rauschkomponente der gleichen Frequenz wie
eine Klopfvibration dem Ionenstrom überlagert, möglich
ist, das Vorhandensein oder Fehlen des Auftretens von Klopfen bei
einem hohen Präzisionsgrad und einem hohen Effizienzgrad
durch Unterscheiden der Frequenzkomponente und des Klopfsignals
voneinander mit hoher Präzision zu erfassen.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung leichter offensichtlich, die in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen aufgenommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Klopferfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
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2 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das eine spezifische Konfiguration eines
Mikroprozessors in 1 veranschaulicht.
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3 ist
ein Flussdiagramm, das Klopferfassungsoperationsverarbeitung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das Fenstereinstellungsverarbeitung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das Rauschkomponentenerfassungsverarbeitung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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6 ist
ein Flussdiagramm, das Klopfbestimmungsverarbeitung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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7 ist
eine Wellenformansicht, die einen Ionenstrom zeigt, wenn Klopfen
darauf überlagert wird, gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Wellenformansicht, die ein FFT-Leistungsspektrum einer Ionenstromwellenform von 7 zeigt.
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9 ist
eine Wellenformansicht, die einen Ionenstrom zeigt, wenn Rauschen
darauf überlagert wird, gemäß der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Wellenformansicht, die ein FFT-Leistungsspektrum einer Ionenstromwellenform von 9 zeigt.
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11 ist
eine Wellenformansicht, die ein FFT-Leistungsspektrum einer Ionenstromwellenform von 7 in
einem Bereich zeigt, der nach einem Kurbelwinkel von 90 CA eingestellt
ist, gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
eine Wellenformansicht, die ein FFT-Leistungsspektrum einer Ionenstromwellenform von 9 in
einem Bereich zeigt, der nach einem Kurbelwinkel von 90 CA einge stellt
ist, gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer spezifischen
Konfiguration eines Mikroprozessors gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin
nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung detailliert beschrieben, während auf die begleitenden Zeichnungen
verwiesen wird.
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Ausführungsform 1.
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Bezug
nehmend auf die Zeichnungen, und zuerst auf 1, wird
in einem Blockdiagramm eine Klopferfassungsvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt, und 2 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer spezifischen
Konfiguration eines Mikroprozessors in 1 veranschaulicht.
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In 1 enthält
die Klopferfassungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
eine Ionenstromerfassungseinrichtung 1 zum Erfassen eines
Ionenstroms i bei Verbrennung in dem Verbrennungsmotor, einen A/D-Wandler 2 zum
Wandeln des Ionenstroms i in ein digitales Signal, einen Mikroprozessor 3,
in den der Ionenstrom i nach A/D-Wandlung aufgenommen wird, eine
ECU 9, die mit dem Mikroprozessor 3 zum Steuern
des Verbrennungsmotors gegenseitig in Verbindung steht, und eine
Vielfalt von Arten von Sensoren 15, die einen Kurbelwinkelsensor 8 enthält
(siehe 2).
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Auch
enthält der Verbrennungsmotor (nicht gezeigt), der durch
die ECU 9 zu steuern ist, eine Zündeinrichtung 10,
die angesteuert wird, als Reaktion auf ein Zündsignal P
zu arbeiten, eine Zündspule 13, die angesteuert
wird, mittels der Zündeinrichtung 10 erregt und
entregt zu werden, und eine Zündkerze 14, die
einen Entladungsfunken zwischen entgegengesetzten Elektroden unter
der Wirkung einer hohen Spannung generiert, die von der Zündspule 13 ausgegeben
wird. Die Zündkerze 14 ist in jeder Verbrennungskammer
des Verbrennungsmotors angeordnet, und zündet ein Luftkraftstoffgemisch
in der Verbrennungskammer durch den Entladungsfunken.
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Die
Zündeinrichtung 10 ist mit einem IC 11, der
ein Zündsteuersignal als Reaktion auf das Zündsignal
P generiert, und einem Leistungstransistor 12, der durch
das Zündsteuersignal von dem IC 11 ein- und ausgeschaltet
wird, versehen.
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Die
Zündspule 13 ist mit einer primären Wicklung 13a,
die durch den Leistungstransistor 12 erregt und entregt
wird, und einer sekundären Wicklung 13b, die eine
hohe Spannung bei der Unterbrechung oder Entregung der primären
Wicklung 13a generiert und sie an die Zündkerze 14 anlegt,
versehen.
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Die
sekundäre Wicklung 13b der Zündspule 13 und
die Zündkerze 14 stehen mit der Ionenstromerfassungseinrichtung 1 in
Verbindung, sodass die hohe Spannung von der sekundären
Wicklung 13b der Ionenstromerfassungseinrichtung 1 als
eine Vorspannungsleistungsversorgung für Ionenstromerfassung
bereitgestellt wird.
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Außerdem
erfasst die Ionenstromerfassungseinrichtung 1 die Ionen,
die um die Zündkerze 14 herum (in der Verbrennungskammer)
generiert werden, als den Ionenstrom i durch Anlegen der Spannung
der Vorspannungsleistungsversorgung an die entgegen gesetzten Elektroden
der Zündkerze 14 nach der Verbrennung in dem Verbrennungsmotor.
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Das
Erfassungssignal in der Form des Ionenstroms i wird von analogen
Daten in digitale Daten mittels eines A/D-Wandlers 2 gewandelt,
und wird zu dem Mikroprozessor 3 eingegeben.
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Die
Vielfalt von Arten von Sensoren 15 gibt Information über
den Operationszustand des Verbrennungsmotors (einschließlich
eines Kurbelwinkelsignals SGT) zu der ECU 9 und dem Mikroprozessor 3 ein.
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Die
ECU 9 gibt das Zündsignal P entsprechend dem Motoroperationszustand
zu der Zündeinrichtung 10 und dem Mikroprozessor 3 ein.
Der Mikroprozessor 3 gibt ein Klopfbestimmungsergebnis (später
zu beschreiben) basierend auf dem Ionenstrom i, dem Kurbelwinkelsignal
SGT und dem Zündsignal P zu der ECU 9 ein.
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In 2 erfasst
der Kurbelwinkelsensor 8, der in der Vielfalt von Arten
von Sensoren 15 enthalten ist (siehe 1),
einen Kurbelwinkel entsprechend der Rotationsposition des Verbrennungsmotors,
und gibt das entsprechende Kurbelwinkelsignal SGT zu der ECU 9 und
dem Mikroprozessor 3 ein.
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Der
Mikroprozessor 3 ist mit einer Klopfsignalerfassungssektion 4,
einer Fenstereinstellungssektion 5, einer Rauschkomponentenerfassungssektion 6 und
einer Klopfbestimmungssektion 7 versehen.
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Die
Klopfsignalerfassungssektion 4 erfasst ein Klopfsignal
Ki basierend auf dem Ionenstrom i nach A/D-Wandlung, und gibt das
Klopfsignal Ki als einen Klopfschwellwert (später zu beschreiben)
aus.
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Die
Fenstereinstellungssektion 5 setzt ein Fenster Wn für
Rauscherfassung basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem
Zündsignal P nach einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend dem
Ende des Verbrennungstaktes des Verbrennungsmotors.
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Die
Rauschkomponentenerfassungssektion 6 erfasst eine Rauschkomponente
Ni basierend auf mindestens einem der Frequenzkomponentenintensität
des Ionenstroms i und des Betrags des Ionenstroms, der in dem Fenster
Wn generiert wird, und gibt die Rauschkomponente Ni als einen Rauschkomponentenschwellwert
(später zu beschreiben) aus.
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Die
Klopfbestimmungssektion 7 hat eine Schwelleneinstellungssektion 71 und
eine Korrektursektion (später zu beschreiben), und bestimmt
das endgültige Vorhandensein oder Fehlen des Auftretens
von Klopfen basierend auf der Beziehung zwischen der Rauschkomponente
Ni und dem Klopfsignal Ki, und gibt das Klopfbestimmungsergebnis
zu der ECU 9 ein. Die Schwelleneinstellungssektion 71 stellt
eine Schwelle für Klopferfassung (später zu beschreiben)
in der Form eines Vergleichsbezugs hinsichtlich der Rauschkomponente
Ni ein.
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Nun
wird auf die Operation des Mikroprozessors 3 gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug
genommen, während auf Flussdiagramme von 3 bis 6 zusammen
mit 1 und 2 verwiesen wird.
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3 bis 6 zeigen
einzelne Verarbeitungsoperationen gemäß der Klopfsignalerfassungssektion 4,
der Fenstereinstellungssektion 5, der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 bzw.
der Klopfbestimmungssektion 7 in dem Mikroprozessor 3.
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7 zeigt
einen Ionenstrom i mit einer Klopfwellenform, die darauf überlagert
ist, wobei die Abszissenachse den Kur belwinkel CA [Grad] darstellt. 8 zeigt
das Spektrum von FFT-Leistung [a. u., beliebige Einheit] einer Ionenstromwellenform
(mit Klopfen, das darauf überlagert ist) von 7,
wobei die Abszissenachse die Frequenz [Hz] darstellt. 9 zeigt
einen Ionenstrom i mit einer Rauschwellenform, die darauf überlagert
ist, und 10 zeigt das Spektrum von FFT-Leistung
[a. u.] einer Ionenstromwellenform (mit Rauschen, das darauf überlagert
ist) von 9. 11 zeigt
das Spektrum von FFT-Leistung [a. u.] einer Ionenstromwellenform
(mit einem Klopfen, das darauf überlagert ist) von 7 in
einem Erfassungsbereich TWn, der nach einem Kurbelwinkel von 90
CA eingestellt ist. 12 zeigt das Spektrum von FFT-Leistung
[a. u.] einer Ionenstromwellenform (mit einem Rauschen, das darauf überlagert
ist) von 9 in einem Erfassungsbereich TWn,
der nach einem Kurbelwinkel von 90 CA eingestellt ist.
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Zuerst
wird die Operation der Klopfsignalerfassungssektion 4 beschrieben,
während auf 3 verwiesen wird, vor einer
Beschreibung der Operationen der Fenstereinstellungssektion 5 und
der Rauschkomponentenerfassungssektion 6. Hier wird angenommen,
dass die Klopfsignalerfassungssektion 4 Klopferfassungsverarbeitung
unter Verwendung von FFT (Fourier-Transformation) als ein Beispiel durchführt.
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In 3 nimmt
zuerst die Klopfsignalerfassungssektion 4 einen Ionenstrom
i nach A/D-Wandlung auf (Schritt S41), und stellt ein Erfassungsfenster
ein (Schritt S42).
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Als
ein Ergebnis werden nur erfasste Daten des Ionenstroms i, die zu
der Klopfsignalerfassungssektion 4a eingegeben werden,
in einem notwendigen Bereich extrahiert basierend auf dem Erfassungsfenster,
und der Ionenstrom i wird ferner mit einer Fensterfunktion zum Unterdrücken
des Einflusses von Enden der erfassten Daten multipliziert.
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Dann
wandelt die Klopfsignalerfassungssektion 4 die erfassten
Daten des Ionenstroms i, worauf Vorverarbeitung (Erfassungsfenster,
Fensterfunktion etc.) angewendet wurde, in ein FFT-Leistungsspektrum
durch Fourier-Transformation (Schritt S43).
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Durch
Vergleichen spektraler Intensität (Klopffrequenzintensität)
PKf, unter dem FFT-Leistungsspektrum, entsprechend der natürlichen
Vibrationsfrequenz des Klopfens mit einer vorbestimmten Schwelle
THp wird anschließend bestimmt, ob die Klopffrequenzintensität
PKf größer oder gleich der vorbestimmten Schwelle
THp ist (Schritt S44).
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Wenn
als PKf ≥ THp in Schritt S44 bestimmt (d. h. JA), gibt
die Klopfsignalerfassungssektion 4 ein Klopfsignal Ki aus,
das anzeigt, dass Klopfen aufgetreten ist (Schritt S45), und terminiert
die Verarbeitung von 3.
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Wenn
andererseits als PKf < THp
in Schritt S44 bestimmt (d. h. NEIN), gibt die Klopfsignalerfassungssektion 4 ein
Klopfsignal Ki aus, das anzeigt, dass Klopfen nicht aufgetreten
ist (das Nicht-Auftreten von Klopfen) (Schritt S46), und terminiert
die Verarbeitung von 3.
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Hier
wird speziell die Beziehung zwischen einem Klopfen, das in dem Verbrennungsmotor
generiert wird, und dem Ionenstrom i beschrieben. Ein Klopfen wird
angenommen, eine Erscheinung zu sein, dass Kraftstoff eine Selbstzündungsexplosion verursacht,
wenn der Druck oder die Temperatur des Inneren einer Verbrennungskammer
anomal ansteigt. Gemäß einer allgemeinen Analyse
tritt in einem Verbrennungsmotor ein Klopfen wegen einem anomalen
Temperaturanstieg in dem Zylinder auf, wenn eine Verbrennungsflamme
die obere Fläche eines Kolbens in einem Zylinder in dem
Moment erreicht, wenn der Kolben in der Nähe dessen oberen Totpunktes
ist.
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Außerdem
ist es wahrscheinlich, dass ein Klopfen an der inneren Wandfläche
einer Verbrennungskammer auftritt, und sich eine Schockwelle, die bei
dem Auftreten des Klopfens generiert wird, hauptsächlich
in der Richtung einer Bohrung in dem Zylinder ausbreitet, sodass
eine stehende Welle einer Druckschwingung in der Verbrennungskammer
auftritt.
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In
herkömmlichen üblichen Klopferfassungsvorrichtungen
wird das Auftreten oder Fehlen des Auftretens von Klopfen durch
direktes Erfassen einer Klopfvibration wegen der stehenden Welle,
die in der Verbrennungskammer generiert wird, bestimmt, aber in
der Klopferfassungsvorrichtung, die einen Ionenstrom i verwendet,
gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein Klopfsignal
Ki auf der Basis von 7 und 8 erfasst.
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7 zeigt
ein Beispiel einer Ionenstromwellenform bei dem Auftreten von Klopfen,
und 8 zeigt das Frequenzspektrum der FFT-Leistung
einer Klopfüberlagerungswellenform von 7.
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In 7 tritt
beim Auftreten einer Klopfvibration in einem Zylinder eine Variation
in der Ionisierungswahrscheinlichkeit wegen einer Temperaturänderung
gemäß einer Druckschwingung auf, die in dem Zylinder
generiert wird, sodass es möglich ist, eine oszillierende
Welle zu erfassen, die in dem Ionenstrom i überlagert ist,
durch die Variation der Ionisierungswahrscheinlichkeit auf der Basis
des FFT-Leistungsspektrums von 8.
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Die
Druckschwingung, die in dem Zylinder generiert wird, ist jedoch
nicht auf die eine begrenzt, die von einem Klopfen abhängt,
sondern enthält z. B. eine Rauschkomponente wegen Verbrennungsstörungen.
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9 zeigt
die Wellenform eines Ionenstroms i mit einer Rauschkomponente, die
darauf überlagert ist, und 10 zeigt
das Frequenzspektrum der FFT-Leistung einer Rauschüberlagerungswellenform
von 9.
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Da
die Druckschwingung wegen der Rauschkomponente eine stehende Welle
ist, ist die Schwingungsfrequenz der Rauschkomponente mit dem FFT-Leistungsspektrum
(siehe 8) wegen einem Klopfen identisch, wie in dem FFT-Leistungsspektrum
von 10 gezeigt, und die Amplitude der Rauschkomponente
ist auch der gleiche Pegel.
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Entsprechend
unterscheidet die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 in
dem Mikroprozessor 3 die Rauschkomponente von einer Klopfvibration
durch Erfassen der Schwingung der Rauschkomponente, die dem Ionenstrom
i überlagert ist, klar.
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Im
allgemeinen wird in der Verbrennung bei dem Auftreten von Klopfen
eine intensive Verbrennung in einer kurzen Zeit verursacht, um Kraftstoff und
Verbrennungsluft zu verbrauchen, sodass die Dämpfungsgeschwindigkeit
eines generierten Ionenstromsignals schnell ist, und keine Rauschkomponente
nach einer vorbestimmten Zeitsteuerung in dem Ende eines Verbrennungstaktes
generiert wird.
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Bei
Konzentration auf diesen Punkt unterscheidet entsprechend die Rauschkomponentenerfassungssektion 6,
basierend auf einem Fenster Wn für eine Rauscherfassung,
eine Vibration, die aus Ursachen außer einem Klopfen resultiert,
und eine Vibration, die aus einem Klopfen resultiert, voneinander, und
erreicht Verbesserungen in der Klopferfassungsgenauigkeit.
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Wenn
z. B. ein Ionenstrom i mit einer Klopfvibration, die darauf überlagert
ist, eingegeben wird, wie in 7 gezeigt,
wird das FFT-Leistungsspektrum des Ionenstroms i, wie in 8 gezeigt,
die natürliche Vibrationsfrequenz eines Klopfens ist in
der Nähe von "6 kHz".
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Wenn
hier gemäß empirischen Regeln angenommen wird,
dass der Bezugswert (Schwelle THp) des FFT-Leistungsspektrums einer
Frequenz von 6 kHz oder in der Nähe davon 5 [a. u.] ist,
ist das Leistungsspektrum von 8 bei weitem
größer als die Schwelle THp [= 5 a. u.], sodass
die Klopfsignalerfassungssektion 4 ein Signal ausgibt,
das das Auftreten eines großen Klopfens als ein Bestimmungsergebnis in
Schritt S44 anzeigt. In einem Fall z. B. einer Darstellung der Stärke
eines Klopfens durch die Zahl von digitalen Impulsen gibt die Klopfsignalerfassungssektion 4 "5
Impulse", was das Auftreten eines großen Klopfens bedeutet,
als ein Klopfsignal Ki aus.
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In
einem Fall außerdem, wo ein Ionenstrom i mit einer Rauschkomponente,
die darauf überlagert ist, eingegeben wird, wie in 9 gezeigt,
wird das FFT-Leistungsspektrum des Ionenstroms i, wie in 10 gezeigt,
und überschreitet die gleiche Schwelle THp (= 5 [a. u.])
zu einem großen Ausmaß.
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In
einem Fall entsprechend, wo die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 nicht
betrachtet wird, wird die Klopfsignalerfassungssektion 4 ein Klopfsignal
in der Form von "5 Impulse" ausgeben, was das Auftreten eines großen
Klopfens mit Bezug auf die Ionenstromwellenform von 9 bedeutet.
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Als
Nächstes wird auf die Operation der Fenstereinstellungssektion 5 Bezug
genommen, während auf 4 verwiesen
wird.
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In 4 nimmt
die Fenstereinstellungssektion 5 zuerst ein Kurbelwinkelsignal
SGT und ein Zündsignal P auf (Schritt S51).
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Anschließend
kalkuliert die Fenstereinstellungssektion 5 ein Rauscherfassungsfenster
Wn basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Zündsignal
P nach einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend dem Ende des
Verbrennungstaktes des Verbrennungsmotors (Schritt S52), und terminiert
die Verarbeitung von 4.
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Das
Rauscherfassungsfenster Wn, das durch die Fenstereinstellungssektion 5 eingestellt wird,
wird in die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 eingegeben,
wo es zu der Einstellung eines Erfassungsbereiches TWn in der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 beiträgt.
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Hier
wird vermerkt, dass eine Kurbelwinkelperiode oder Bereich (Winkelbezugsbereich)
von einem Kurbelwinkel von 90 CA zu der Zündzeitsteuerung
des folgenden Zylinders als ein Bezugswert für den Erfassungsbereich
TWn eingestellt ist.
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Als
Nächstes wird die Operation der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 beschrieben,
während auf 5 verwiesen wird.
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In 5 nimmt
die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 zuerst einen Ionenstrom
i (digitale Daten nach A/D-Wandlung) und das Rauscherfassungsfenster
Wn (eingestellte Daten) auf (Schritt S61).
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Anschließend
setzt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6, basierend
auf dem Ionenstrom i und dem Rauscherfassungsfenster Wn, die so
eingegeben werden, einen notwendigen Erfassungsbereich TWn innerhalb
des Erfassungsbereiches, der basierend auf dem Fenster Wn nach dem vorbestimmten
Kurbelwinkel eingestellt wird (die Kurbelwinkelperiode von dem Kurbelwinkel
von 90 CA zu der folgenden Zylinderzündzeitsteuerung) (Schritt S62).
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Als
ein Ergebnis werden nur Daten des Ionenstroms i in dem Erfassungsbereich
TWn extrahiert, und ferner mit einer Fensterfunktion zum Unterdrücken
des Einflusses von Enden der erfassten Daten multipliziert.
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Dann
wandelt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 die erfassten
Daten des Ionenstroms i, worauf Vorverarbeitung (Erfassungsbereich TWn,
Fensterfunktion etc.) angewendet wurde, in ein FFT-Leistungsspektrum
durch Fourier-Transformation (Schritt S63).
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Der
Wert des FFT-Leistungsspektrums (Rauschkomponente Ni) gemäß der
Rauschkomponentenerfassungssektion 6 wird von der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 als
der Rauschkomponentenschwellwert N1 ausgegeben. Wenn z. B. die Ionenstromwellenform
(Klopfen überlagert) von 7 eingegeben
wird, existiert keine Vibrationskomponente nach dem Kurbelwinkel
von 90 CA, sodass das FFT-Leistungsspektrum wird, wie in 11 gezeigt.
Entsprechend gibt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 ein
FFT-Leistungsspektrum eines Wertes nahe zu "0" als den Rauschkomponentenschwellwert
N1 mit Bezug auf die Ionenstromwellenform von 7 aus.
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Wenn
andererseits die Ionenstromwellenform von 9 (Rauschen überlagert)
eingegeben wird, existiert eine Vibrationskomponente nach dem Kurbelwinkel
von 90 CA, sodass das FFT-Leistungsspektrum wird, wie in 12 gezeigt.
Entsprechend gibt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 ein FFT-Leistungsspektrum
in der Nähe einer Frequenz von 6 kHz als den Rauschkomponentenschwellwert N1
mit Bezug auf die Ionenstromwellenform von 9 aus.
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Außerdem
kalkuliert die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 einen
Betrag von Ionenstrom, der generiert wird (Rauschkompo nentenschwellwert
N2), aus dem eingegebenen Ionenstrom i (Schritt S64), und terminiert
die Verarbeitung von 5.
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Speziell
extrahiert in Schritt S64 die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 nur
die erfassten Daten des Ionenstroms i in dem notwendigen Erfassungsbereich
TWn innerhalb des Erfassungsbereichs, der nach dem vorbestimmten
Kurbelwinkel (die Kurbelwinkelperiode von dem Kurbelwinkel von 90
CA zu der folgenden Zylinderzündzeitsteuerung) eingestellt
ist, und führt eine Filtervorverarbeitung in der Rauschkomponente
durch, wonach ein Mittelwert davon als der Rauschkomponentenschwellwert
N2 ausgegeben wird.
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Wenn
z. B. die Ionenstromwellenform (Klopfen überlagert) von 7 eingegeben
wird, gibt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 einen
Wert nahe zu "0" als den Rauschkomponentenschwellwert N2 aus, wohingegen
wenn die Ionenstromwellenform (Rauschen überlagert) von 9 eingegeben
wird, ein Wert eines gewissen Pegels als der Rauschkomponentenschwellwert
N2 ausgegeben wird.
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Das
Klopfsignal Ki (Klopfbestimmungswert) von der Klopfsignalerfassungssektion 4 und
die Rauschkomponente Ni (Rauschkomponentenbestimmungswerte N1, N2)
von der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 werden zu
der Klopfbestimmungssektion 7 eingegeben. Schließlich
diagnostiziert die Klopfbestimmungssektion 7 die Zuverlässigkeit
des Klopfbestimmungswertes Ki basierend auf dem Klopfbestimmungswert
Ki und den Rauschkomponentenbestimmungswerten N1, N2, und gibt ein endgültiges
Klopfbestimmungsergebnis aus.
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Als
Nächstes wird die Operation der Klopfbestimmungssektion 7 beschrieben,
während auf 6 verwiesen wird.
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In 6 nimmt
zuerst die Klopfbestimmungssektion 7 das Klopfsignal Ki
(Klopfbestimmungswert) von der Klopfsignalerfassungssektion 4 auf,
und bestimmt, ob der Klopfbestimmungswert Ki größer
oder gleich einer vorbestimmten Schwelle THk ist (ein Wert, der
das Auftreten von Klopfen anzeigt) (Schritt S71).
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Wenn
als Ki < THk in
Schritt S71 bestimmt (d. h. NEIN), gibt die Klopfsignalerfassungssektion 4 ein
Klopfsignal Ki aus, das das Nicht-Auftreten von Klopfen anzeigt,
sodass die Klopfbestimmungssektion 7 ein Klopfbestimmungsergebnis,
das eine Rauschkomponente (Nicht-Auftreten von Klopfen) anzeigt
ungeachtet des Wertes der Rauschkomponente Ni (Schritt S74) ausgibt,
und terminiert die Verarbeitung von 6.
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Wenn
als Ki ≥ THk in Schritt S71 bestimmt (d. h. JA), gibt die
Klopfsignalerfassungssektion 4 ein Klopfsignal Ki aus,
das das Auftreten von Klopfen anzeigt, sodass die Klopfbestimmungssektion 7 anschließend
den Rauschkomponentenschwellwert N1 (die Frequenzkomponentenintensität
des Ionenstroms i) mit einer vorbestimmten Schwelle TH1 vergleicht,
und bestimmt, ob der Rauschkomponentenschwellwert N1 größer
oder gleich der Schwelle TH1 ist (Schritt S72).
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Wenn
als N1 ≥ TH1 in Schritt S72 bestimmt (d. h. JA), gibt die
Rauschkomponentenerfassungssektion 6 einen Rauschkomponentenschwellwert
N1 eines hohen Pegels aus, sodass angenommen wird, dass die Zuverlässigkeit
des Klopfsignals Ki gering ist, und der Steuerfluss fährt
zu dem oben erwähnten Schritt S74 fort, wo die Klopfbestimmungssektion 7 ein
Klopfbestimmungsergebnis ausgibt, das das Auftreten von Klopfen
anzeigt.
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Wenn
andererseits als N1 < TH1
in Schritt S72 bestimmt (d. h. NEIN), ist der Rauschkomponentenschwellwert
N1 ein tiefer Pegel, sodass die Klopfbestimmungssektion 7 anschließend
den Rauschkomponentenschwellwert N2 (den Betrag eines generierten
Ionenstroms) mit einer vorbestimmten Schwelle TH2 vergleicht, und
bestimmt, ob der Rauschkomponentenschwellwert N2 größer
oder gleich der Schwelle TH2 ist (Schritt S73).
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Wenn
als N2 ≥ TH2 in Schritt S73 bestimmt (d. h. JA), wird angenommen,
dass der Rauschkomponentenbestimmungswert N2 ein hoher Pegel ist und
die Zuverlässigkeit des Klopfsignals Ki gering ist, sodass
der Steuerfluss zu dem oben erwähnten Schritt S74 fortfährt,
wo die Klopfbestimmungssektion 7 ein Klopfbestimmungsergebnis
ausgibt, das das Nicht-Auftreten von Klopfen anzeigt.
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Wenn
andererseits als N2 < TH2
in Schritt S73 bestimmt (d. h. NEIN), ist der Rauschkomponentenschwellwert
N2 ein tiefer Pegel, sodass die Klopfbestimmungssektion 7 ein
Klopfbestimmungsergebnis ausgibt, das das Auftreten von Klopfen
anzeigt, und terminiert die Verarbeitung von 6.
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Wenn
ein Beispiel der Ionenstromwellenform (Klopfen überlagert)
von 7 genommen wird, wird das Klopfsignal Ki als "5
Impulse" hergestellt, und der Rauschkomponentenschwellwert N1 (Rauschkomponente
Ni) wird als "0,1" hergestellt (siehe 11).
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Wenn
die Schwelle TH1 in Schritt S72 auf "1" basierend auf empirischen
Regeln gesetzt wird, ist zu dieser Zeit der Rauschkomponentenschwellwert
N1 (= 0,1) kleiner als die Schwelle TH1 (= 1), sodass das Klopfsignal
Ki (= 5 Impulse) wie es ist als ein Klopfbestimmungsergebnis der
Klopfbestimmungssektion 7 ausgegeben wird.
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In
dem Fall andererseits der Ionenstromwellenform (Rauschen überlagert)
von 9 wird, wenn das Klopfsignal Ki ähnlich
als "5 Impulse" hergestellt wird, der Rauschkomponenten schwellwert
N1 (≒ 5) (siehe 12) mit
der Schwelle TH1 in Schritt S72 verglichen. In diesem Fall ist der
Rauschkomponentenschwellwert N1 (≒ 5) ≥ der Schwelle
TH1 (= 1), und es wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit
des Klopfsignals Ki (= 5 Impulse) gering ist, sodass die Klopfbestimmungssektion 6 ein
Klopfbestimmungsergebnis von "0 Impuls" ausgibt, was anzeigt, dass kein
Klopfen aufgetreten ist.
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Was
oben beschrieben wird, ist ähnlich in der Rauschbestimmungsverarbeitung
in Schritt S73, und die Klopfbestimmungssektion 7 kann
ein Klopfbestimmungsergebnis ausgeben, das den Einfluss der Rauschkomponente
Ni ausschließt. Als ein Ergebnis ist es möglich,
die Klopfwellenform (7) und die Rauschüberlagerungswellenform
(9) wegen Verbrennungsstörungen voneinander
zu unterscheiden.
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Obwohl
in 6 die Rauschkomponentenerfassungssektion 6,
als die Rauschkomponente Ni, beide Rauschkomponentenbestimmungswerte
N1, N2 entsprechend der Frequenzkomponentenintensität des
Ionenstroms i und dem Betrag des generierten Ionenstroms ausgibt,
kann sie nur einen von beiden der Rauschkomponentenbestimmungswerte
N1, N2 ausgeben. In diesem Fall kann die Klopfbestimmungssektion 7 auch
den Einfluss der Rauschkomponente basierend auf nur einem der Rauschkomponentenbestimmungswerte
N1, N2 beseitigen, und daher kann sie ein äußerst
zuverlässiges Klopfbestimmungsergebnis ausgeben.
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Wie
oben beschrieben, enthält die Klopferfassungsvorrichtung
für einen Verbrennungsmotor gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ionenstromerfassungseinrichtung 1, die
einen Ionenstrom i basierend auf Ionen erfasst, die bei Verbrennung
in dem Verbrennungsmotor generiert werden, die Klopfsignalerfassungssektion 4, die
ein Klopfsignal Ki basierend auf dem Ionenstrom i erfasst, den Kurbelwinkelsensor 8,
der einen Kurbelwinkel entsprechend der Rotations position des Verbrennungsmotors
erfasst, die Fenstereinstellungssektion 5, die ein Rauscherfassungsfenster
Wn nach einem vorbestimmten Kurbelwinkel entsprechend einem Ende
eines Verbrennungstaktes des Verbrennungsmotors einstellt, die Rauschkomponentenerfassungssektion 6,
die eine Rauschkomponente Ni basierend auf mindestens einem der
Frequenzkomponentenintensität des Ionenstroms i und des
Betrags des Ionenstroms, der in dem Fenster Wn generiert wird, erfasst,
und die Klopfbestimmungssektion 7, die das Vorhandensein
oder Fehlen des Auftretens von Klopfen basierend auf der Beziehung
zwischen der Rauschkomponente Ni und dem Klopfsignal Ki bestimmt.
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Die
Rauschkomponentenerfassungssektion 6 enthält eine
Erfassungsbereicheinstellungssektion, die einen vorbestimmten Erfassungsbereich
TWn basierend auf dem Fenster Wn einstellt, und die Frequenzkomponentenintensität
des Ionenstroms i innerhalb des Erfassungsbereiches TWn als die Rauschkomponente
Ni (Rauschkomponentenschwellwert N1) ausgibt.
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Außerdem
gibt die Rauschkomponentenerfassungssektion 6 den Betrag
von Ionenstrom, der innerhalb des Erfassungsbereiches TWn generiert wird,
als die Rauschkomponente Ni (Rauschkomponentenschwellwert N2) aus.
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Die
Klopfbestimmungssektion 7 enthält die Schwelleneinstellungssektion 71,
die Schwellen TH1, TH2 für die Rauschkomponente Ni (Rauschkomponentenbestimmungswerte
N1, N2) einstellt, die Vergleichssektion (Schritte S72, S73), die
die Rauschkomponente Ni mit den Schwellen TH1, TH2 vergleicht, und
die Korrektursektion (Schritte S74, S75), die das Klopfsignal Ki
in Übereinstimmung mit einem Vergleichsergebnis der Vergleichssektion
korrigiert und es als ein endgültiges Klopfbestimmungsergebnis
ausgibt.
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Mit
dem Obigen ist es möglich, eine falsche Bestimmung des
Auftretens von Klopfen in der Klopfbestimmungssektion 7 zu
unterdrücken, sodass die Erfassungsgenauigkeit der Klopferfassungsvorrichtung
verbessert werden kann. D. h. in dem Ende eines Verbrennungstaktes
bei dem Auftreten von Klopfen wird ein Ionenstrom i im wesentlichen
nicht generiert, und eine Rauschkomponente Ni wird auch nicht generiert,
basierend worauf, selbst wenn sich eine Rauschkomponente der gleichen
Frequenz wie eine Klopfvibration dem Ionenstrom i überlagert,
es möglich ist, ein endgültiges Klopfbestimmungsergebnis durch
Unterscheiden der Rauschkomponente Ni und des Klopfsignals Ki voneinander
mit hoher Präzision zu erhalten, wodurch das Vorhandensein
oder Fehlen des Auftretens von Klopfen bei einem hohen Grad von
Präzision und bei einem hohen Grad von Effizienz erfasst
werden kann.
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Außerdem
können eine Änderung in dem Erfassungszustand
des Ionenstroms i, die etwa ein individueller Unterschied des Verbrennungsmotors, eine
zeitbezogene Änderung davon etc. behandelt werden, wobei
es somit möglich gemacht wird, Zuverlässigkeit
zu verbessern. Ferner kann der Einfluss falscher Klopfbestimmung
in der Zündeinrichtung 10 reduziert werden, wobei
es somit möglich gemacht wird, die Verschlechterung von
Abgas zu unterdrücken.
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Obwohl
in der oben erwähnten ersten Ausführungsform der
Erfassungsbereich TWn in der Rauschkomponentenerfassungssektion 5 auf
den Winkelbezugsbereich von einem Kurbelwinkel von 90 CA zu der
Zündzeitsteuerung des folgenden Zylinders eingestellt ist,
ist er nicht darauf begrenzt, sondern kann auf eine Bezugszeit,
eine Bezugszahl von Datenelementen oder dergleichen gesetzt werden, während ähnliche
Betriebseffekte erreicht werden.
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Außerdem
können die Startposition und die Endposition des Erfassungsbereiches
TWn, der in der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 (Erfassungsbereicheinstellungssektion)
eingestellt ist, basierend auf Abbildungswerten eingestellt werden,
die im voraus in Übereinstimmung mit dem Operationszustand
des Verbrennungsmotors beliebig eingestellt werden, der durch die
verschiedenen Arten von Sensoren 15 erfasst wird.
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Ausführungsform 2.
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Obwohl
in der oben erwähnten ersten Ausführungsform die
Schwellen TH1, TH2 für die Rauschkomponentenbestimmungswerte
N1, N2 auf die vorbestimmten Werte in der Verarbeitung der Klopfbestimmungssektion 7 (Schritte
S72, S73) eingestellt sind, können sie basierend auf Abbildungswerten
eingestellt werden, die in Übereinstimmung mit dem Operationszustand
des Verbrennungsmotors (z. B. die Zahl von Motorendrehungen pro
Minute, die Motorlast etc.) im voraus eingestellt sind. Damit ist
es möglich, die Zuverlässigkeit und Erfassungsgenauigkeit
einer Klopferfassungsvorrichtung weiter zu verbessern, die einen
Ionenstrom i verwendet, wofür eine Beeinflussung durch
den Motoroperationszustand wahrscheinlich ist.
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Ausführungsform 3.
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Wenn
in der oben erwähnten ersten Ausführungsform in
der Verarbeitung der Klopfbestimmungssektion 7 (Schritte
S72, S73) bestimmt wird, dass die Zuverlässigkeit des Klopfsignals
Ki gering ist, wird auch ein Klopfbestimmungsergebnis, das das Nicht-Auftreten
von Klopfen anzeigt, ungeachtet des Wertes des Klopfsignals Ki (Schritt
S74) ausgegeben, aber der Wert des Klopfsignals Ki kann um einen
vorbestimmten Betrag subtrahiert werden (oder um ein vorbestimmtes
Verhältnis subtrahiert werden).
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In
diesem Fall setzt die Korrektursektion (Schritt S74) einen Korrekturwert
(vorbestimmten Betrag) in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen
der Vergleichssektion (Schritte S72, S73), addiert oder subtrahiert
den Korrekturwert zu oder von dem Klopfsignal Ki und gibt das so
korrigierte Klopfsignal Ki als ein endgültiges Klopfbestimmungsergebnis
aus.
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Wenn
z. B. ein Klopfsignal Ki von "5 Impulsen", das ein großes
Klopfen anzeigt, eingegeben wird, und wenn in Schritt S72, S73 bestimmt
wird, dass die Zuverlässigkeit des Klopfsignals Ki gering ist,
subtrahiert die Klopfbestimmungssektion 7 das Klopfsignal
Ki um "3 Impulse" auf "2 Impulse", um so nicht ein endgültiges
Klopfbestimmungsergebnis auf unter "0 Impuls" zu verringern, ändert
das endgültige Klopfbestimmungsergebnis auf ein Klopfbestimmungsergebnis,
das die Möglichkeit des Auftretens eines kleinen Klopfens
anzeigt, und gibt es aus. Als ein Ergebnis ist es möglich,
die Möglichkeit einer falschen Bestimmung der Rauschkomponentenerfassungssektion 6 zu
verringern, und Verzögerungssteuerung der Zündzeitsteuerung
wegen einer derartigen falschen Klopfbestimmung, die aus der Rauschkomponente
Ni resultiert, zu unterdrücken.
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Ausführungsform 4.
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Obwohl
in den oben erwähnten ersten und dritten Ausführungsformen
in der Verarbeitung der Klopfbestimmungssektion 7 (Schritte
S72, S73) bestimmt wird, ob die Zuverlässigkeit des Klopfsignals Ki
gering ist oder nicht (alternativ), kann ein Betrag der Korrektur
für das Klopfsignal Ki in Übereinstimmung mit
Differenzen davon von den Schwellen TH1, TH2 (oder Verhältnissen
davon zu den Schwellen TH1, TH2 oder Funktionswerten der Schwellen
TH1, TH2) abgestimmt werden.
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In
diesem Fall gibt die Vergleichssektion (Schritte S72, S73) Differenzen
(oder Verhältnisse) zwischen den Rauschkomponen tenbestimmungswerten
N1, N2 und den Schwellen TH1, TH2 als Vergleichsergebnisse aus.
Falls z. B. eine Differenz (= N1 – TH1) zwischen dem Rauschkomponentenbestimmungswert
N1 (das FFT-Leistungsspektrum in dem Erfassungsbereich TWn) und
der Schwelle TH1 (= 1) "kleiner als 2" mit Bezug auf das Klopfsignal
Ki (= 5 Impulse) ist, kann eine Subtraktionskorrektur um "–2
Impulse" durchgeführt werden. Falls die Differenz innerhalb
eines "Bereiches von 2 – 3" ist, kann eine Subtraktionskorrektur
um "–4 Impulse" durchgeführt werden, und falls
die Differenz "größer oder gleich 3" ist, kann
eine Subtraktionskorrektur um "–5 Impulse" durchgeführt
werden.
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Mit
Bezug auf das Klopfsignal Ki (= 5 Impulse) kann alternativ, unter
Berücksichtigung des Verhältnisses des Rauschkomponentenbestimmungswertes
N1 und der Schwelle TH1 an Stelle der Differenz dazwischen, falls
der Rauschkomponentenbestimmungswert N1 kleiner als das Doppelte
der Schwelle TH1 ist, eine Subtraktionskorrektur um "–3 Impulse"
durchgeführt werden, und falls das Verhältnis
"größer oder gleich 3-fach" ist, kann eine Subtraktionskorrektur
um "–5 Impulse" durchgeführt werden. Eine ähnliche
Korrekturverarbeitung kann auf die Schwelle TH2 angewendet werden.
-
Hier
wird vermerkt, dass die Korrektursektion nicht auf die Additions-
und Subtraktionskorrektur für das Klopfsignal Ki begrenzt
ist, sondern das Klopfsignal Ki um einen Korrekturwert, der in Übereinstimmung
mit den Vergleichsergebnissen von Schritten S72, S73 eingestellt
ist, multiplizieren oder dividieren kann. Damit wird ein abstimmbarer
Bereich des endgültigen Klopfbestimmungsergebnisses erweitert,
sodass die Möglichkeit einer falschen Bestimmung der Rauschkomponentenerfassungseinrichtung
auf eine effizientere Art und Weise unterdrückt werden
kann, und die Verzögerungssteuerung der Zündzeitsteuerung
wegen einer falschen Klopfbestimmung, die aus einer Rauschkomponente
Ni resultiert, unterdrückt werden kann.
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Indem
diese Differenzen und Verhältnisse (oder Funktionen) dazu
gebracht werden, Werte entsprechend dem Motoroperationszustand abzubilden, ist
es außerdem möglich, falsche Klopfbestimmung auf
eine weiter effiziente Art und Weise zu vermeiden.
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Ausführungsform 5.
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Obwohl
in der oben erwähnten ersten Ausführungsform die
Klopfsignalerfassungssektion 4 basierend auf dem Ionenstrom
i verwendet wird, kann eine Klopfsignalerfassungssektion 4A verwendet werden,
die nicht von dem Ionenstrom i abhängt, wie in 13 gezeigt.
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13 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer spezifischen
Konfiguration eines Mikroprozessors gemäß einer
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt, worin die gleichen oder ähnliche Teile oder Elemente
wie jene oben beschriebenen (siehe 2) durch
die gleichen Symbole identifiziert werden, während eine
detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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In
diesem Fall erfasst die Klopfsignalerfassungssektion 4A ein
Klopfsignal K entsprechend einer Klopfvibration eines Verbrennungsmotors,
und gibt sie zu einer Klopfbestimmungssektion 7A in einem
Mikroprozessor 3A ein.
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Als
die Klopfsignalerfassungssektion 4A kann z. B. ein Klopfsensor
eines Nicht-Resonanztyps, ein Klopfsensor eines kombinierten Typs,
der einen Drucksensor zum Erfassen des Drucks in einem Zylinder
und ein Bandpassfilter in Kombination mit dem Drucksensor umfasst,
etc. verwendet werden.
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In
diesem Fall kann auch die Zuverlässigkeit des Klopfsignals
K durch Verwenden einer Fenstereinstellungssektion 5 basierend
auf einem Kurbelwinkelsignal SGT und einem Zündsignal P
und einer Rauschkomponentenerfassungssektion 6 basierend auf
den erfassten Daten eines Ionenstroms i bestimmt werden, sodass
die Klopferfassungsgenauigkeit in der Klopfbestimmungssektion 7 verbessert werden
kann.
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Hier
wird vermerkt, dass die Klopferfassungsvorrichtungen des Verbrennungsmotors
gemäß den oben erwähnten ersten bis fünften
Ausführungsformen auf beliebige Verbrennungsmotoren anwendbar
sind, die in Motorfahrzeugen, Motorrädern, Außenbordmotoren
oder anderen speziellen Maschinen installiert sind, und es ist selbstverständlich,
dass von ihnen für Umweltschutz durch Verbesserungen in
der Betriebseffizienz, Verringerung von Emissionen etc. der so installierten
Verbrennungsmotoren Gebrauch gemacht werden kann.
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Während
die Erfindung im Sinne bevorzugter Ausführungsformen beschrieben
wurde, wird ein Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen
innerhalb von Geist und Bereich der angefügten Ansprüche
praktiziert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
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