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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 Klopferfassungsvorrichtung 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.
JP H10-091 108 A bzw.
DE 196 45 572 C2 in der gleichen Patentfamilie).
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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 eine 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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US 5 900 536 A beschreibt eine Klopferfassungsvorrichtung, bei der Klopffrequenzkomponenten, die durch einen Bandpassfilter gehen, und Frequenzkomponenten geringer als die Klopffrequenz, die durch einen Niederlast-Rauschen-Bandpassfilter gehen, aus dem Ionenstrom erfasst werden, der durch eine Ionenstrom-Erfassungseinheit detektiert wird. Wenn der Pegel der Niederfrequenzkomponente größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird bestimmt, dass das Rauschen aufgrund einer instabilen Verbrennung während des Niederlastbetriebs erzeugt wird.
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DE 100 40 959 A1 beschreibt eine Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, bei der eine Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, der durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, extrahiert wird, die Komponente, die gleich oder größer als ein Klopferfassungs-Schwellenwert ist, in der Wellenform in eine Impulswellenform geformt wird, eine Klopfstärke durch einen Zähl- und Berechnungsprozess der Anzahl von Impulsen der Impulswellenform durch eine Maschinensteuereinheit berechnet wird und eine Zündsteuerzeit auf Grundlage der Klopfstärke gesteuert wird, eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinheit zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts auf Grundlage von Information eines Ionenstroms.
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DE 35 06 114 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Brennkraftmaschine, bei der über einen Sensor wenigstens eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine erfasst wird. die Betriebsgröße wird abgetastet und digitalisiert und aus der so erhaltenen Zahlenfolge wird ein Messspektrum berechnet. Das Messspektrum wird mit einem Bezugsspektrum und einer Recheneinheit verglichen, worauf in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung eine Stellgröße der Brennkraftmaschine gesteuert wird.
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DE 101 54 422 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Störgeräuschausblendung bei der Klopferfassung in einer Brennkraftmaschine. Dabei werden folgende Funktionen ausgeführt: Bilden eines Sensorsignal-Integralwerts während eines zeitlichen Messfensters des Sensorsignals eines Klopfsensors; Bilden eines Korrekturwerts für den Sensorsignal-Integralwert entsprechend einem Störgeräusch während des zeitlichen Messfensters; und Subtrahieren des Korrekturwerts von dem Sensorsignal-Integralwert zum Bilden eines korrigierten Sensorsignal-Integralwerts mit ausgeblendetem Störgeräusch.
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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 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 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 Vorhandensein 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 eingestellt 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 entgegengesetzten 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 Kurbelwinkel 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 (Rauschkomponentenschwellwert 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 Rauschkomponentenschwellwert 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 Rotationsposition 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 Rauschkomponentenbestimmungswerten 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.
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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.
