DE102010026986A1

DE102010026986A1 - Klopfsensorsystem

Info

Publication number: DE102010026986A1
Application number: DE201010026986
Authority: DE
Inventors: Hideki Hagari; Yuhei Matsushima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: JP2011185093A; JP4920092B2; DE102010026986B4

Abstract

Bereitgestellt wird ein Klopfsensorsystem, das eine Erfassung einer Fehlfunktion selbst während sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel im Leerlauf, ermöglicht. Ein erster Analog-Digital-Wandler führt eine Analog-Digital-Wandlung einer Ausgabe eines Klopfsensors (12) in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode aus, während der eine Schwingung auf Grund eines Klopfens auftritt. Ein zweiter Analog-Digital-Wandler führt eine Analog-Digital-Wandlung des ausgegebenen Signals des Klopfsensors (12) in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode aus, während der ein mechanisches Rauschen stetig auftritt. Die Differenz zwischen einem Amplitudenpegel von durch den zweiten Analog-Digital-Wandler Analog-Digital-gewandelten Daten und einem Amplitudenpegel von durch den ersten Analog-Digital-Wandler Analog-Digital-gewandelten Daten wird berechnet. Wenn die Differenz kontinuierlich über eine Vielzahl von Kolbenhüben unter ein Fehlfunktions-Entscheidungspegel, wird eine Entscheidung getroffen, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klopfsensorsystem, welches ein durch einen Verbrennungsmotor verursachtes Klopfen erfasst. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Klopfsensorsystem mit einer eine Fehlfunktion entscheidende Einrichtung.
2. Stand der Technik
Ein Verfahren zum Erfassen eines Klopfphänomens, das durch einen Motor verursacht wird, und einen Vibrationssensor (im Folgenden, ein Klopfsensor) verwendet, der direkt an einem Block des Motors befestigt ist, ist herkömmlich bekannt. Wenn während des Betriebs des Motors ein Klopfen auftritt, ist bekannt, dass eine Vibration oder Schwingung in einem natürlichen Frequenzband auftritt, obwohl es von dem Schwingungsmodus des Motors oder des Klopfens abhängt. Die Intensität der Schwingung der natürlichen Frequenz wird gemessen, um das Klopfen zu erfassen.
Im Übrigen wird, wenn eine Fehlfunktion in einem Klopfsensor zum Erfassen des Klopfens auftritt, das Klopfen nicht normal erfasst. Es ist daher notwendig, die Fehlfunktion in dem Klopfsensor (Fehlfunktionserfassung) zu erfassen. Als Verfahren wurde ein Verfahren vorgeschlagen zum Verwenden einer Vorspannung für den Klopfsensor und zum Überwachen der Vorspannung, um zu entscheiden, ob eine Fehlfunktion auftritt, wie zum Beispiel eine Trennung des Weges zu dem Klopfsensor (zum Beispiel in Patent Dokument 1: JP-1-331329 ), oder ein Verfahren zum Erfassen des Schwingungspegels des Klopfsensors, um zu entscheiden, ob die ausgegebene Charakteristik des Klopfsensors abweichend ist (zum Beispiel in Patentdokumenten 1, 2 und 3: JP-A-4-331329 , Patent-Nr. 3302219 und Patent-Nr.: 2562960 ).
In dem Patentdokument 1 wird beschrieben, dass das Verfahren zum Verwenden einer Vorspannung einen An-Zustand oder einen Aus-Zustand, wie zum Beispiel eine Unterbrechung eines Klopfsensors oder einen Kurzschluss, erfassen kann, aber eine Verringerung in einem Ausgabepegel auf Grund von Verschleiß eines piezoelektrischen Elements kann nicht sehr genau erfasst werden. In dem Patentdokument 1 wird ein Verfahren offenbart, bei dem, wenn ein mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit eines Motors zusammenhängender Schwingungspegel gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Entscheidung getroffen wird, dass eine Fehlfunktion vorliegt. Das Verfahren zielt darauf ab, die Verringerung des Ausgabepegels auf Grund von Verschleiß des piezoelektrischen Elements zu erfassen.
In dem Patentdokument 2 ist offenbart, dass, wenn eine Entscheidung auf einem Schwingungspegel basierend getroffen wird, da ein Schwingungspegel in einem Bereich langsamer Umdrehungen kleiner als der zu faltende Rauschpegel ist, wenn die Klopfsensorleitung getrennt wird, eine Entscheidung über eine Fehlfunktion nicht korrekt getroffen werden kann, es sei denn, dass ein Motor in einen Bereich etwas höherer Umdrehungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 3000 rpm oder mehr) gebracht wird. In dem Patentdokument 2 wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches die Tatsache berücksichtigt, dass sich der Schwingungspegel eines Motors von einem Kolbenhub zu einem anderen stark verändert. Entsprechend des Verfahrens wird eine Fehlfunktion erfasst auf Grundlage der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Schwingungspegel, die über eine vorbestimmte Anzahl von Kolbenhüben erfasst wird, so dass entschieden werden kann, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist, selbst in einem Bereich relativ geringer Geschwindigkeiten (zum Beispiel 2000 rpm).
Solang ein Motor in einen Umdrehungsbereich gebracht wird, in dem die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Schwingungspegel, welche über eine vorbestimmte Anzahl von Kolbenhüben in einem normal arbeitenden Motor erfasst werden, größer ist als die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert elektrischer Rauschpegel, die gefaltet werden, wenn die Klopfsensorleitung getrennt wird, und welche über die vorbestimmte Anzahl von Kolbenhüben erfasst werden, oder der Maximalwert und Minimalwert der während der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben erfassten Motorschwingungspegel, wenn eine Sensorcharakteristik einen Verschleiß aufweist, es kann korrekt entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Der Schwingungspegel des Motors ist jedoch sehr gering während einer sehr kleinen Umdrehungsgeschwindigkeit, wie im Leerlauf (zum Beispiel 1000 rpm oder weniger). Die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten der Schwingungspegel, die während der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben erfasst werden, ist klein. Selbst wenn das im Patentdokument 2 beschriebene Verfahren eingesetzt wird, ist es schwierig zu entscheiden, ob der Klopfsensor normal oder nicht normal arbeitet. Wenn ein Fahrzeug nicht bei einer bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 2000 rpm oder mehr) gefahren wird, kann nicht entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Darüber hinaus ist in dem Patentdokument 3 beschrieben, dass ein Klopf-Gate auf eine Periode von einem Kolbenhub eingestellt wird, in dem ein Schwingungspegel ansteigt, da ein Klopfen aufgetreten ist, und ein Sensor-Fehlfunktions-Rausch-Gate auf eine Periode eingestellt wird, in der der Schwingungspegel hoch ist, da kein Klopfen aufgetreten ist, und ein Rausch-Gate auf eine Periode eingestellt wird, in der eine normale Schwingung auftritt, unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen eines Klopfens. Das Klopf-Gate und Rausch-Gate werden verwendet, um das Klopfen zu erfassen, und das Sensor-Fehlfunktions-Rausch-Gate wird verwendet, um zu entscheiden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Da der Schwingungspegel, der in dem Sensor-Fehlfunktions-Rausch-Gate in einem Bereich geringer Umdrehungsgeschwindigkeiten erfasst wird, geringer als der zu faltende Rauschpegel ist, wenn die Klopfsensorleitung getrennt wird, ist es jedoch selbst in diesem Verfahren schwierig, die Fehlfunktion des Klopfsensors während sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie im Leerlauf, zu erfassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst die oben genannten Probleme. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Klopferfassungssystems, das eine Fehlfunktion selbst während sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel im Leerlauf, erfassen kann.
Ein Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung umfasst: einen Klopfsensor zum Erfassen einer Schwingung auf Grund eines Klopfens eines Verbrennungsmotors; eine erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln eines Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der einer Schwingung auf Grund von Klopfen auftritt; eine zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln des Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der ein mechanisches Rauschen stetig auftritt; und eine Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen einem Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung gewandelten Daten und einem Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung gewandelten Daten, wobei, wenn die Differenz unter einen Fehlfunktions-Entscheidungspegel kontinuierlich über eine Vielzahl von Kolbenhüben fällt, entschieden wird, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Entsprechend dem Klopfsensorsystem der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlfunktionsentscheidung auf Grundlage der Abweichung bzw. Differenz eines Schwingungspegels durchgeführt, der während der Periode beobachtet wird, während der eine Schwingung auf Grund eines Rauschens auftritt, und eines Schwingungspegels der während der Periode auftritt, während der eine Schwingung auf Grund eines Klopfens auftritt. Wenn der Klopfsensor getrennt bzw. abgeklemmt wird, ist die Abweichung klein. Wenn der Klopfsensor normal arbeitet, wird die Differenz größer, selbst während einer sehr geringen Umdrehungsgeschwindigkeit, wie im Leerlauf. Daher kann die Fehlfunktion des Klopfsensors selbst während sehr geringen Umdrehungsgeschwindigkeiten erfasst werden.
Ein Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung umfasst: einen Klopfsensor zum Erfassen einer Schwingung auf Grund eines Klopfens eines Verbrennungsmotors; eine erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln eines Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der einer Schwingung auf Grund des Klopfens auftritt; eine zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln des Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der ein mechanisches Rauschen stetig auftritt; und eine Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung zum Speichern eines ersten Amplitudenpgels, wobei es sich um ein Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten handelt, und eines zweiten Amplitudenpegels, wobei es sich um ein Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten handelt, in Verbindung mit jedem Kolbenhub über eine Vielzahl von Kolbenhüben, und zum Berechnen der Abweichung zwischen der Maximalen der zweiten Amplitudenpegel, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und der Minimalen der ersten Amplitudenpegel, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und, wenn die Abweichung kontinuierlich mehrere Male unter ein Fehlfunktions-Entscheidungspegel, zum Entscheiden, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Entsprechend dem Klopfsensorsystem der vorliegenden Erfindung ist die Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung vorgesehen zum Speichern des ersten Amplitudenpegels, wobei es sich um ein Amplitudenpegel handelt, welcher während der Periode erfasst wird, in der eine Schwingung auf Grund eines Klopfens auftritt, und des zweiten Amplitudenpegels, wobei es sich um einen Amplitudenpegel handelt, welcher während der Periode erfasst wird, in der eine Schwingung auf Grund eines Rauschens auftritt, in Verbindung mit jedem Kolbenhub über eine Vielzahl von Kolbenhüben, und zum Speichern der Abweichung bzw. Differenz zwischen der Maximalen der zweiten Amplitudenpegel, erfasst über die Vielzahl von Kolbenhüben, und der Minimalen der ersten Amplitudenpegel, erfasst über die Vielzahl von Kolbenhüben, und, wenn die Differenz kontinuierlich mehrere Male unter den Fehlfunktions-Entscheidungspegel fällt, zum Entscheiden, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Wenn der Klopfsensor normal arbeitet, nimmt die Differenz daher weiter zu, selbst während einer sehr geringen Umdrehungsgeschwindigkeit, wie zum Beispiel im Leerlauf. Somit kann die Genauigkeit bei der Erfassung einer Fehlfunktion des Klopfsensors selbst im Bereich sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten verbessert werden.
Die vorhergehenden und anderen Gegenstände, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Konstruktionsdiagramm zur schematischen Darstellung eines Motors mit einem Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung und einer Motorsteuereinheit;
2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung des Motors mit dem Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung und einer Motorsteuereinheit;
3 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer allgemeinen Konfiguration zur Klopfsteuerung, die in einem Klopfsensorsystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
4A bis 4C sind Diagramme zur schematischen Darstellung eines erlangten Schwingungspegels, wenn das Klopfsensorsystem normal ist oder eine Fehlfunktion aufweist;
5 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung einer Fehlfunktionserfassung, die in dem Klopfsensorsystem gemäß der Ausführungsform 1 durchgeführt wird;
6A und 6B sind Diagramme zur schematischen Darstellung einer Differenz zwischen den Werten Max_ns und Max_knk, die erhalten werden, wenn das Klopfsensorsystem normal ist oder eine Fehlfunktion aufweist;
7A und 7B sind Diagramme zur schematischen Darstellung einer Abweichung bzw. Varianz, wenn das Klopfsensorsystem normal ist oder eine Fehlfunktion vorliegt;
8 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Teils der Fehlfunktionserfassung, die in einem Klopfsensorsystem gemäß Ausführungsform 2 durchgeführt wird;
9 ist ein Flussdiagramm zur Beschreibung eines Teils der Fehlfunktionserfassung, die in dem Klopfsensorsystem gemäß Ausführungsform 2 durchgeführt wird;
10A und 10B sind Diagramme zur schematischen Darstellung des Auftretens eines Rauschens, das vom Ansteuern eines Einspritzventils abgeleitet wird, und eine Ausführungsform 3 betrifft;
11A und 11B sind Diagramme zur schematischen Darstellung des Auftretens eines Rauschens, das vom Ansteuern eines Einlassventils abgeleitet wird, und eine Ausführungsform 4 betrifft;
12 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Teils einer Fehlfunktionserfassung, die in einem Klopfsensorsystem gemäß Ausführungsform 5 durchgeführt wird; und
13 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Teils einer Fehlfunktionserfassung, die in einem Klopfsensorsystem gemäß Ausführungsform 7 durchgeführt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
Mit Bezug auf die Zeichnungen werden im Folgenden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein Konstruktionsdiagramm zur schematischen Darstellung eines Motors mit einem Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung und einer Motorsteuereinheit. 2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung des Motors mit dem Klopfsensorsystem gemäß vorliegender Erfindung und einer Motorsteuereinheit.
In 1 ist ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 2, welches elektronisch gesteuert wird, um eine Lufteinlass-Flussrate anzupassen, einem Lufteinlasssystem des Motors 1 vorgeschaltet. Um die Apertur bzw. Durchmesser des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 zu messen, wird ein Drosselapertursensor 3 bereitgestellt. Ein mechanisches Drosselventil, welches nicht gezeigt ist und mit einem Draht direkt mit einem Beschleunigungspedal verbunden ist, kann das elektronisch gesteuerte Drosselventils 2 ersetzen. Darüber hinaus ist ein Luftflusssensor 4 zum Messen der Lufteinlass-Flussrate dem elektronisch gesteuerten Drosselventil 2 vorgeschaltet. Auf der Seite des Motors 1 oberhalb des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 wird ein Saugrohr-Drucksensor 6 zum Messen des Drucks innerhalb eines Druckausgleichsbehälters 5 angeordnet. Bezüglich des Luftflusssensors 4 und des Saugrohrsensors 6, können beide oder einer der beiden berücksichtigt werden.
Eine variabel bewegliche Ansaugventileinheit 7, ausgelegt zum Variieren oder Steuern der Zeitpunkte zum Öffnen oder Schließen eines Ansaugventils, wird an dem Ansaugventil befestigt, welches sich an einer Ansaugöffnung oberhalb des Druckausgleichsbehälters 5 befindet. Ein Einspritzventil 8 zum Einspritzen von Kraftstoff befindet sich an der Ansaugöffnung. Eine variable bewegliche Abgasventileinheit 31, ausgelegt zum Variieren oder Steuern der Zeitpunkte zum Öffnen oder Schließen eines Abgasventils, wird mit dem Abgasventil verbunden, welches in einer Abgasöffnung angeordnet ist. Das Einspritzventil 8 kann angeordnet sein, um Kraftstoff direkt in einen Zylinder des Motors 1 einzuspritzen. Darüber hinaus sind eine Zündspule 9 und eine Zündkerze 10 zur Verwendung beim Zünden eines Mischgases in dem Zylinder des Motors 1, ein Kurbelwinkelsensor 11 zum Erfassen einer Grenze einer mit einer Kurbelwelle befestigten Platte, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors oder einen Kurbelwinkel zu erfassen, und ein Klopfsensor 12 zum Erfassen der Schwingungen des Motors angeordnet.
In 2 werden eine durch den Luftflusssensor 7 gemessene Lufteinlass-Flussrate, ein durch den Saugrohrsensor 6 gemessener Saugrohrdruck, die durch den Drosselapertursensor 3 gemessene Apertur des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2, ein Puls, der synchron mit der Grenze des mit der Kurbelwelle verbundenen Platte ist und der von dem Kurbelwinkelsensor 11 ausgegeben wird, und eine von dem Klopfsensor 12 gemessene Wellenform der Schwingung des Motors 1 in die elektronische Steuereinheit (im Folgenden ECU bzw. Electronic Control Unit) 13 eingegeben. Darüber hinaus werden gemessene Werte von verschiedenen anderen Sensoren in die ECU eingegeben. Ferner werden Signale eingegeben, die von anderen Steuereinheiten (zum Beispiel ein Steuersystem zur automatischen Übertragungssteuerung, Bremssteuerung und Antriebssteuerung) gesendet werden.
Die ECU 13 berechnet eine Zieldrosselapertur auf der Basis des Zustands des Beschleunigungspedals oder des Betriebszustands des Motors und steuert das elektronisch gesteuerte Drosselventil 2. Auf Grundlage des Betriebszustands wird die variabel bewegliche Ansaugventileinheit 7 zum Variieren oder Steuern der Zeitpunkte zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils gesteuert und das Einspritzventil 8 wird angesteuert, um ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Strom fließt an die Zündspule, um ein Zünden bei einem vorgegebenen Zündzeitpunkt zu erreichen. Wenn ein Klopfen durch ein später beschriebenes System erfasst wird, wird der vorgegebene Zündzeitpunkt auf einen verzögerten Zeitpunkt eingestellt, um das Auftreten eines Klopfens zu steuern oder zu unterdrücken. Ferner werden auch Werte berechnet, die anderen verschiedenen Aktuatoren bzw. Betätigungseinheiten instruiert werden.
Als Nächstes wird im Folgenden mit Bezug auf 3 eine Klopfsteuerung beschrieben, die in der ECU 13 implementiert wird. 3 ist ein Blockdiagramm zur Ansicht einer allgemeinen Konfiguration der Klopfsteuerung in einem Klopfsensorsystem in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 13 bezeichnet Bezugszeichen 12 und 13 einen Klopfsensor bzw. eine ECU, wie in 1 und 2 gezeigt. Die Konfiguration eines Klopfsteuerblocks in der ECU 13 wird im Folgenden beschrieben. Die ECU 13 umfasst verschiedene Schnittstellenschaltungen und einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer umfasst einen Analog-Digital-Wandler zum Wandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, einen ROM Bereich, in dem Steuerprogramme und Steuerkonstanten gespeichert werden, und einen RAM Bereich, in dem Variablen gespeichert werden, die eingesetzt werden, um ein Programm laufen zu lassen.
Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Klopfsteuer-Schnittstellenschaltung, das heißt, einen Tiefpassfilter bzw. Low-Pass Filter (LPF) zum Entfernen hoher Frequenzkomponenten einer Signalausgabe des Klopfsensors. Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Analog-Digital-Wandeleinrichtung des Mikrocomputers. Die Analog-Digital-Wandlung, die von der Analog-Digital-Wandeleinrichtung implementiert wird, wird in Intervallen einer vorbestimmten Zeit (zum Beispiel sind 10 μs oder 20 μs vorgesehen) ausgeführt. Der LPF 14 umfasst eine Verstärkerwandlungseinheit, die eine Schwingung auf 2.5 V vorspannt (die Zentrum der Schwingungskomponente auf 2.5 V einstellt), um alle Schwingungskomponenten in die Analog-Digital-Wandlungseinrichtung 15 zu berücksichtigen. Wenn die Schwingungskomponenten gering sind, werden die Schwingungskomponenten mit 2.5 V als zentrale Spannung verstärkt, sodass die Schwingungskomponenten auf den Bereich von 0 V bis 5 V mit 2.5 V als die zentrale Spannung beschränkt werden. Wenn die Schwingungskomponenten groß sind, werden die Schwingungskomponenten mit 2.5 V als zentrale Spannung vermindert.
Die Analog-Digital-Wandlung kann zu allen Zeiten durchgeführt werden, und nur Daten, die während einer Periode erhalten werden, während der ein Klopfen auftritt (zum Beispiel von einem oberen Totpunkt bzw. Top Death Center (TDC) bis zu einem Kurbelwinkel von 50° nach dem oberen Totpunkt bzw. After Top Death Center (ATDC)) (mit A50 abgekürzt) (im Folgenden als eine Klopferfassungsperiode bezeichnet) können an eine Diskrete-Fouriertransformations-(DFT)Verarbeitungsschaltung 16 and anschließende Schaltungen gesendet werden. (In der Zeichnung wird die Periode, während der Daten an die Verarbeitungsschaltung 16 und anschließende Schaltungen gesendet werden, mit einem Analog-Digital-Fenster gezeigt.) Die Klopferfassungsperiode wird im Folgenden mit Bezug auf 4A bis 4C beschrieben. Während einer Klopferfassungsperiode, während der kein Klopfen auftritt, wie in 4A gezeigt, sind die Schwingungskomponenten in einem Klopfsensorsignal gering und eine abweichende Schwingung, die aus einem Klopfen entsteht, tritt nicht auf. Während einer Periode, während der ein Klopfen auftritt, wie in 4B gezeigt, sind die in dem Klopfsensorsignal auftretenden Schwingungskomponenten groß, und eine abweichende Schwingung tritt auf, die aus einem Klopfen entsteht. Folglich ist die Periode, während der die Stärke der Schwingungskomponenten in Abhängigkeit vom Vorliegen oder dem nicht Vorliegen eines Klopfens variiert, als die Klopferfassungsperiode bezeichnet.
In den anschließenden Schaltungen 16a und 16b wird eine Zeit-Frequenz-Analyse durch digitale Signalverarbeitung durchgeführt. Für die digitale Signalverarbeitung wird eine Verarbeitung durchgeführt, die als diskrete Fouriertransformation (DFT) oder Short-Time-Fouriertransformation (STFT) bezeichnet wird, um einen spektralen Strom verschiedener natürlicher Frequenzkomponenten des Klopfens zu berechnen. Für die digitale Signalverarbeitung kann ein Filter mit unendlicher Impulsantwort bzw. Infinite Impulse Response (IIR) oder ein Filter mit endlicher Impulsantwort bzw. Finite Impulse Response (FIR) verwendet werden, um die natürlichen Frequenzkomponenten des Klopfens abzutasten.
In den Schaltungen 17a und 17b wird ein Spitzenhaltewert des in den Schaltungen 16a und 16b berechneten spektralen Stromes berechnet. Die Bezugszeichen 18a und 18b bezeichnen mittelnde Schaltungen. Die mittelnden Schaltungen 18a und 18b verwenden eine im Folgenden angegebene Gleichung, um eine Filterung durchzuführen, um die Spitzenhaltewerte zu mitteln, die über jeweilige Kolbenhübe berechnet werden. VBGLa,b(n) = K1 × VBGLa,b(n – 1) + (1 – K1) × VPa,b(n) (1) wobei VBGL(n) einen gefilterten Wert bezeichnet, VP(n) einen Spitzenhaltewert bezeichnet, K1 einen mittelnden Koeffizienten bezeichnet und n die Anzahl von Kolbenhüben bezeichnet.
In den anschließenden Schaltungen 19a und 19b wird ein Schwellenwert gemäß einer folgen Gleichung erhalten, zur Verwendung bei der Entscheidung, ob ein Klopfen aufgetreten ist. VTHa,b(n) = VBGLa,b(n) × Ktha,b + Vofsa,b (2) wobei VTH(n) einen Schwellenwert bezeichnet, Kth einen Schwellenwertkoeffizienten bezeichnet und Vofs einen Schwellenwert-Offsetwert bezeichnet.
Bezugszeichen 20a und 20b bezeichnen Vergleichsberechnungsschaltungen. Die Vergleichsberechnungsschaltungen 20a und 20b vergleichen die Spitzenhaltewerte mit dem Schwellenwert, entscheiden, ob ein Klopfen gemäß einer folgenden Gleichung aufgetreten ist, und geben ein Signal aus, das proportional zur Intensität eines Klopfens ist. VKa,b(n) = max{VPa,b(n) – VTHa,b(n), 0} (3) wobei VK(n) eine Klopfintensität bezeichnet (wenn VK(n) größer als 0 ist, wird eine Entscheidung getroffen, dass ein Klopfen vorliegt).
Bezugszeichen 21a und 21b bezeichnen Zündungs-zu-Zündungs-Verzögerungswert-Berechnungsschaltungen. Die Zündungs-zu-Zündungs-Verzögerungswert-Berechnungsschaltungen 21a und 21b berechnen einen Verzögerungswert, der von einer bei jeder Zündung erfassten Klopfintensität abhängt, entsprechend einer im Folgenden angegebenen Gleichung, auf der Basis der Resultate der Klopfentscheidung, die durch die Vergleichsberechnungsschaltungen 20a und 20b durchgeführt wird. ΔΘRa,b(n) = VKa,b(n)/VTHa,b(n) × Kga,b (4) wobei ΔΘR einen Zündungs-zu-Zündungs-Verzögerungswert bezeichnet und Kg einen Verzögerungswert-Reflektionswert bezeichnet.
Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Klopf-Verzögerungswert-Berechnungsschaltung. Die Klopf-Verzögerungswert-Berechnungsschaltung 22 integriert den Größeren der durch die Berechnungsschaltungen 21a und 21b erhaltenen Zündungs-zu-Zündungs-Verzögerungswerte und berechnet einen Klopfkompensationswert für einen Zündzeitpunkt. Wenn kein Klopfen auftritt, wird der Zündzeitpunkt vorgesetzt oder zurückgesetzt. Die Berechnung wird gemäß einer im Folgenden angegebenen Gleichung berechnet. ΘR(n) = ΘR(n – 1) + max{ΔΘRa(n), ΔΘRb(n)} – Ka (5) wobei ΔΘR(n) den Klopfkompensationswert bezeichnet und Ka eine Vorsetzungs-Zurücksetzungskonstante.
Der somit berechnete Klopfkompensationswert ΔΘ wird verwendet, um einen endgültigen Klopfzeitpunkt gemäß einer im Folgenden angegebenen Gleichung zu berechnen. ΘIG = ΘB – ΘR(n) (6) wobei ΘIG den endgültigen Zündzeitpunkt bezeichnet und ΘB einen grundlegenden Zündzeitpunkt bezeichnet.
Das Verarbeitungsverfahren zur Implementierung einer Klopferfassung unter Verwendung des Resultats der Frequenzanalyse, die durch digitale Signalverarbeitung durch die Schaltungen 16 bis 22 durchgeführt wird, und auch die Implementierung einer Klopfsteuerung zum Steuern eines Klopfens durch Verzögerung eines Zündzeitpunktes wurde bisher beschrieben.
Als Nächstes wird nachfolgend ein Fehlfunktionsentscheidungs-Verarbeitungsverfahren beschrieben, das durch die in 3 gezeigten Schaltungen 23 bis 25 durchgeführt wird, die in dem Klopfsensorsystem enthalten sind. In einer durch die Schaltung 23 durchgeführten Klopferfassungsperioden-Maximalamplituden-Berechnungsverarbeitung wird die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Werten der analog zu digital gewandelten Werte, die während der Klopferfassungsperiode erhalten werden, als die maximale Amplitude betrachtet, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird. In einer durch die Schaltung 24 durchgeführten Rauscherfassungsperioden-Maximalamplituden-Berechnungsverarbeitung wird die Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Werten der analog zu digital gewandelten Werte, die während der Rauscherfassungsperiode erhalten werden, als die maximale Amplitude betrachtet, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird. Für ein Verfahren zum Erfassen des analog zu digital gewandelten Wertes während der Rauscherfassungsperiode kann, wie bereits erwähnt, die Analog-Digital-Wandlungseinrichtung 15, welche eine Analog-Digital-Wandlung in Intervallen einer vorbestimmten Zeit (zum Beispiel mit 10 μs oder 20 μs vorgesehen) durchführt, eine Analog-Digital-Wandlung zu jeder Zeit durchführen und nur Daten an die Schaltung 24 übertragen, die während der Periode in der ein mechanisches Rauschen auftritt (zum Beispiel eine Periode bzw. ein Intervall von einem Kurbelwinkel von 80° ATDC bis zu einem Kurbelwinkel von 120° ATDC) erhalten werden (im Folgenden als ein Rauscherfassungsperiode bezeichnet). Alternativ kann die Analog-Digital-Wandlung während der Rauscherfassungsperiode allein durchgeführt werden und die erhaltenen Daten können an diese Schaltung 24 übertragen werden.
Ein Bestimmungsverfahren für die Rauscherfassungsperiode wird im Folgenden mit Bezug auf 4A bis 4C beschrieben. Ob während der Rauscherfassungsperiode ein Rauschen nicht auftritt, wie in 4A gezeigt, oder ein Rauschen auftritt, wie in 4B gezeigt, die Schwingungskomponenten sind groß und eine Schwingung tritt auf Grund eines stetig erzeugten Rauschens auf. Die Periode, während der sich die Stärke der Schwingungskomponenten nicht verändert, in Abhängigkeit davon, ob ein Klopfen aufgetreten ist und ein Rauschschwingen stetig auftritt, wird als die Rauscherfassungsperiode bestimmt.
Als Nächstes wird nachfolgend ein Fehlfunktionsentscheidungsverfahren für das Klopfsensorsystem beschrieben, welches durch die Schaltung 25 durchgeführt wird. Solang das Klopfsensorsystem normal arbeitet, sind, wenn kein Klopfen auftritt, wie in 4A gezeigt, oder ein Klopfen auftritt, wie in 4B gezeigt, die Schwingungskomponenten während der Rauscherfassungsperiode groß und eine Schwingung entsteht auf Grund eines stetig erzeugten Rauschens auf. Während der Klopferfassungsperiode tritt jedoch nur dann, wenn ein Klopfen auftritt, eine große Schwingung auf. Wenn jedoch kein Klopfen auftrifft, sind die Schwingungskomponenten sehr klein. Darüber hinaus wird wie oben beschrieben, wenn ein Klopfen auftritt, ein Zündungszeitpunkt dahin korrigiert, dass er verspätet ist. Daher tritt das Klopfen nicht stetig auf. Der normale Betriebszustand des Motors kann als ein Zustand angesehen werden, bei dem kein Klopfen auftritt. Unter der Annahme, dass die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die in der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird, berechnet wird, nimmt die Differenz einen einigermaßen großen Wert an, außer zum Zeitpunkt, wenn ein Klopfen auftritt, wie in 6A gezeigt.
Wenn eine Fehlfunktion in dem Klopfsensorsystem auftritt, wie zum Beispiel eine Trennung bzw. Ausschaltung, ein Kurzschluss zu einer Stromquelle, oder eine elektrische Verbindung zur Masse, ist eine Schwingungswelle, wie in 4C gezeigt mit Bezug auf einen Fall, bei dem der Klopfsensor fehlgeschlagen ist, und zwar in einem gewissen Ausmaß gefaltet, unabhängig von der Klopferfassungsperiode oder der Rauscherfassungsperiode. Die Schwingungswelle stellt keine Schwingung dar, die durch den Klopfsensor erfasst wird, sondern stellt voraussichtlich ein elektrischen Rauschen dar, das mit einer Verdrahtung gefaltet bzw. verbunden ist, die zu dem Klopfsensor führt, oder ein Rauschen, das aus einer Erdung oder einer Änderung der Batteriespannung resultiert. Das Rauschen weist eine Amplitude auf. Normalerweise ist die Amplitude grösser als die Amplitude, die gewonnen wird, wenn ein Schwingungspegel niedrig ist, wie zum Beispiel während im Leerlauf, und weist einen geringen Unterschied zwischen der Klopferfassungsperiode und der Rauscherfassungsperiode auf. Unter der Annahme, dass die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird, wie in einem normalen Zustand berechnet wird, nimmt die Differenz, wie in 6B gezeigt, zu allen Zeiten einen relativ kleinen Wert an. Die Differenz unterscheidet sich deutlich wenn der Klopfsensor normal ist und wenn der Klopfsensor fehlgeschlagen ist. Daher kann, solange ein Fehlfunktionskriterium auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, entschieden werden, ob der Klopfsensor normal oder fehlgeschlagen ist. Selbst wenn die ausgegebene Charakteristik des Klopfsensors auf Grund des Verschleißes eines piezoelektrischen Elements stark geschwächt ist, wird die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird, kleiner. Daher kann eine Unregelmäßigkeit in der Charakteristik des Sensors erfasst werden.
5 beschreibt die Fehlfunktionserfassungsverarbeitung, die für das Klopfsensorsystem durch die in 3 gezeigten Schaltungen 23 bis 25 durchgeführt werden. Mit Bezug auf 5 wird im Folgenden die Fehlfunktionserfassungsverarbeitung für das Klopfsensorsystem beschrieben. Die Fehlfunktionserfassungsverarbeitung für das in 5 gezeigte Klopfsensorsystem wird durchgeführt zu einem Zeitpunkt nach der Analog-Digital-Wandlung, die durchgeführt wird, während die Klopferfassungsperiode und Rauscherfassungsperiode über einen gegenwärtigen Kolbenhub beendet ist, und vor einer Analog-Digital-Wandlung, die durchgeführt wird während die Klopferfassungsperiode oder Rauscherfassungsperiode über einen anschließenden Kolbenhub begonnen hat. Insbesondere wird die Fehlfunktionserfassungsverarbeitung bei unterbrochenen Verarbeitungszeitpunkten synchron mit der Umdrehung des Motors durchgeführt, wie zum Beispiel bei einem Kurbelwinkel von 5° BTDC (ein Zeitpunkt, der weder mit der Klopferfassungsperiode noch mit der Klopferfassungsperiode überlappt), oder bei unterbrochenen Verarbeitungszeitpunkten, die aufgetreten sind, wenn die Analog-Digital-Wandlung während der Späteren aus der Klopferfassungsperiode und der Rauscherfassungsperiode durchgeführt wird. Zuerst wird im Schritt S101 die maximale Amplitude Max_knk berechnet, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird. Die maximale Amplitude kann, wie bereits erwähnt, als die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten berechnet werden, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen werden. Danach wird im Schritt S102 die maximale Amplitude Max_knk berechnet, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird. Die maximale Amplitude Max_knk kann, wie bereits erwähnt, als die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten berechnet werden, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen werden. Im Schritt S103 wird entschieden, ob die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wird, und der maximalen Periode Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wird, kleiner als das Kriterium ist.
Wenn die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wurde, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wurde, kleiner als das Kriterium ist, wird eine Entscheidung getroffen, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Im Schritt S104 wird ein Normalzustandszähler auf einen Anfangswert (zum Beispiel den fünften Kolbenhub) zurückgesetzt. Im Schritt S105 wird ein Wert eines Fehlfunktionszählers verringert. Wenn die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wurde, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wurde, gleich oder größer als das Kriterium ist, wird eine Entscheidung getroffen, dass das Klopfsensorsystem normal arbeitet. Im Schritt S106 wird der Fehlfunktionszähler auf einen anfänglichen Wert zurückgesetzt (zum Beispiel 100 Kolbenhübe). Im Schritt S107 wird der Wert des Normalzustandszählers verringert.
Im Schritt S108 wird entschieden, ob der Fehlfunktionszähler eine 0 anzeigt. Wenn der Fehlfunktionszähler 0 anzeigt, wird davon ausgegangen, dass sich eine Fehlfunktionsentscheidung während einer vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben (mehrere Kolbenhübe) fortgesetzt hat. Ein Fehlfunktionsflag wir bei Schritt S110 eingestellt. Wenn der Fehlfunktionsentscheidungszähler keine 0 anzeigt, wird im Schritt S109 entschieden, ob der Normalfunktionszähler eine 0 anzeigt. Wenn der Normalfunktionszähler 0 anzeigt, wird davon ausgegangen, dass sich eine Normalfunktionsentscheidung während einer vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben (mehrere Kolbenhübe) fortgesetzt hat. Das Fehlfunktionsentscheidungsflag wird im Schritt S111 gelöscht. Wenn im Schritt S109 eine Entscheidung getroffen wird, dass der Normalfunktionszähler keine 0 anzeigt, wird nichts unternommen (das Fehlfunktionsentscheidungsflag bleibt intakt) und der Prozess wird beendet.
In 5 wird die Differenz zwischen der maximalen Amplitude Max_ns, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wurde, und der maximalen Amplitude Max_knk, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen wurde, mit dem Kriterium verglichen. Alternativ kann die Differenz zwischen einem Amplitudenwert, der während der Rauscherfassungsperiode gewonnen wurde (neben der maximalen Amplitude, zum Beispiel, ein Mittelwert von Amplitudenwerten oder ein Integralwert davon), und einem Amplitudenwert, der während der Klopferfassungsperiode gewonnen wurde (neben der maximalen Amplitude, zum Beispiel, ein Mittelwert von Amplitudenwerten oder ein Integralwert davon), mit dem Kriterium verglichen werden, um zu entscheiden, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist. Wenn die Fehlfunktionsentscheidung für das Klopfsensorsystem wie oben erwähnt ausgeführt wird, kann, wenn der Schwingungsamplitudenwert des Klopfsensors überwacht wird, sehr genau entschieden werden, ob das Klopfsensorsystem eine Fehlfunktion aufweist, selbst in einem Bereich sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel während eines Leerlaufes, wo es in der Vergangenheit schwer war, eine Entscheidung zu treffen. Daher kann die Fehlfunktionsentscheidung für das Klopfsensorsystem in allen Bereichen von Motorumdrehungsgeschwindigkeiten zufrieden stellend durchgeführt werden. Wenn eine Abweichung einen Fehlfunktionsentscheidungspegel kontinuierlich über mehrere Kolbenhübe überschreitet, entscheidet eine Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung, dass der Klopfsensor normal arbeitet. Selbst wenn der Klopfsensor von einem Fehlfunktionszustand in einen normalen Zustand zurückgesetzt wird, kann eine Entscheidung, dass der Klopfsensor normal arbeitet, schnell getroffen werden.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird im Folgenden eine Ausführungsform 2 beschrieben. Die Ausführungsform 2 weist einen Unterschied von der Ausführungsform 1 auf. Dieser Unterschied wird im Folgenden beschrieben. In Bezug auf Ausführungsform 1 wurde beschrieben, dass die Entscheidung, ob eine Klopfsensor normal arbeitet, auf Grundlage der Tatsache getroffen wird, dass, wenn kein Klopfen auftritt, wie in 4A gezeigt, die Differenz der Schwingungsamplituden zwischen der Klopferfassungsperiode und der Rauscherfassungsperiode groß ist. Insbesondere wird in den Schritten S101 bis S103 der 5 die Differenz der maximalen Amplituden zwischen der Klopferfassungsperiode und der Rauscherfassungsperiode innerhalb des gleichen Kolbenhubes mit dem Kriterium verglichen, um zu entscheiden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
In Abhängigkeit von der individuellen Variabilität eines Motors oder einer Motorumdrehungsgeschwindigkeit kann jedoch die Differenz der Amplitude der Schwingungskomponenten zwischen der Klopferfassungsperiode und der Rauscherfassungsperiode groß (A in 7A) oder klein (B in 7A) sein, wie in 7A in Bezug auf einen Fall in dem kein Klopfen auftritt gezeigt. Wenn die Differenz in den Amplituden einer Schwingungskomponente einer Varianz unterliegt, gibt es die Befürchtung, dass ein Verschleiß der Genauigkeit bei der Fehlerfunktionsentscheidung für den Klopfsensor auftreten kann. In der Ausführungsform 2 wird die Differenz zwischen der Minimalen der maximalen Amplituden, die während der Klopferfassungsperioden innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen werden, und der Maximalen der maximalen Amplituden, die während der Rauscherfassungsperioden gewonnen werden, berechnet und die Fehlfunktionsentscheidung für den Klopfsensor wird auf Grundlage der Differenz getroffen. Selbst in diesem Fall ist, wenn der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist, die Differenz zwischen der Rauscherfassungsperiode und der Klopferfassungsperiode gering, wie in 7B gezeigt.
Um die Ausführungsform 2 zu implementieren werden die Schritte S101 und S102 in 5 in Bezug auf Ausführungsform 1 wie in 8 und 9 gezeigt modifiziert. In den Schritten S401 bis S403 in 8 wird, äquivalent zu Schritt S101 in 5, die Minimale Max_knk der maximalen Amplituden berechnet, die während der Klopferfassungsperiode innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen werden. Im Schritt S401 werden die gespeicherten Werte der maximalen Amplituden verschoben, die während der Klopferfassungsperiode innerhalb jeweiliger Kolbenhübe am Ende des unmittelbar vorhergehenden Kolbenhubes gewonnen wurden. Im Schritt S402 wird die maximale Amplitude berechnet, die während der Klopferfassungsperiode während eines gegenwärtigen Kolbenhubes gewonnen wird. Das Berechnungsverfahren ist identisch zu dem, welches im Schritt S101 in 5 verwendet wird. Und zwar wird die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert berechnet, die während der Klopferfassungsperiode gewonnen werden. Im Schritt S403 werden das Minimum Max_knk der maximalen Amplituden, die während der jeweiligen Klopferfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gewonnen werden, gemäß einer im Folgenden angegebenen Gleichung berechnet. Max_knk = min{Max_knk(n), Max_knk(n – 1), Max_knk(n – (k – 1))} wobei Max_knk(n) die maximale Amplitude bezeichnet, die während der Klopferfassungsperiode innerhalb des n-ten Kolbenhubes gewonnen wurde, wobei n den gegenwärtigen Kolbenhub bezeichnet und k die vorbestimmte Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 bezeichnet.
Zum Zeitpunkt des Anlassens bzw. Starten des Motors werden alle Max_knk(n) Werte auf den Anfangswert Null gesetzt. In diesem Fall ist nur der Wert, der während des ersten Kolbenhubes nach dem Starten erhalten wurde mit dem Wert der Ausführungsform 1 identisch. Der Vorteil der Ausführungsform 2 ergibt sich durch die Werte, die während des zweiten und der anschließenden Kolbenhübe erhalten werden. Im den Schritten S501 bis S503 in 9 wird, äquivalent zum Schritt S102 in 5, das Maximum Max_ns der maximalen Amplituden, die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen werden, berechnet. Im Schritt S501 werden die gespeicherten Werte der maximalen Amplituden verschoben, die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der Kolbenhübe am Ende des unmittelbar vorhergehenden Kolbenhubes gewonnen wurden. Im Schritt S502 wird die maximale Amplitude berechnet, die während der Rauscherfassungsperiode innerhalb des gegenwärtigen Kolbenhubes gewonnen wurde. Das Berechnungsverfahren ist mit jenem identisch, welches im Schritt S102 in 5 eingesetzt wird. Und zwar wird die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert berechnet, die während der Rauscherfassungsperiode gewonnen werden. Im Schritt S503 wird das Maximum Max_ns der maximalen Amplituden, die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gewonnen werden, gemäß der im Folgenden angegebenen Gleichung berechnet. Max_ns = min{Max_ns(n), Max_ns(n – 1), ..., Max_ns(n – (k – 1))} wobei Max_ns(n) die maximale Amplitude bezeichnet, die während der Rauscherfassungsperiode innerhalb des n-ten Kolbenhubes gewonnen wird, wobei n den gegenwärtigen Kolbenhub bezeichnet und k die vorbestimmte Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 bezeichnet.
Zum Zeitpunkt des Anlassens bzw. Startens des Motors ist, wenn alle Max_ns(n) Werte auf einen Anfangswert von Null eingestellt werden, nur der innerhalb des ersten Kolbenhubes nach dem Starten des Motors erhaltene Wert identisch zu dem Wert in der Ausführungsform. Der Vorteil der Ausführungsform 2 ergibt sich aus den Werten, welche innerhalb des zweiten und den anschließenden Kolbenhüben erhalten werden. Nachdem die Teilprozesse beendet sind, wird der Prozess nach dem Schritt S103 in 5 ausgeführt. Insbesondere wird im Schritt S103 in 5 entschieden, ob die Differenz zwischen dem Maximum Max_ns der maximalen Amplituden, die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen werden, und dem Minimum Max_knk der maximalen Amplituden, die während der Klopferfassungsperioden gewonnen werden, kleiner als das Kriterium ist. Auf Grundlage des Resultats der Entscheidung, wird der Prozess mit Schritt S104 oder S106 in 5 fortgesetzt. Die anschließenden Schritte sind mit jenen der Ausführungsform 1 identisch.
Im Schritt S103 in 5 wird die Differenz zwischen dem Maximum Max_ns der berechneten maximalen Amplituden, die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen werden, und dem Minimum Max_knk der maximalen Amplituden, die während der Klopferfassungsperioden gewonnen werden, mit dem Kriterium verglichen. Alternativ kann die Differenz zwischen dem Maximum der berechneten Amplitudenwerten (neben den maximalen Amplituden, zum Beispiel, mittlere Amplitudenwerte oder Integralwerte davon), die während der Rauscherfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gewonnen wurden, und dem Minimum der Amplitudenwerte (neben den maximalen Amplituden, zum Beispiel, mittlere Amplitudenwerte oder Integralwerte davon), die während der Klopferfassungsperioden gewonnen wurden, mit dem Kriterium verglichen werden, um zu entscheiden, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist.
Auf Grund dessen, dass, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist, wie oben beschrieben entschieden wird, kann, selbst wenn die Differenz in den Amplituden der Schwingungskomponente zwischen der Rauscherfassungsperiode und der Klopferfassungsperiode einer Schwankung unterliegt, durch ein Überwachen des Schwingungspegels des Klopfsensors in einem Bereich sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel im Leerlauf, entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Ausführungsform 3
Als Nächstes wird im Folgenden Ausführungsform 3 beschrieben. Im Vergleich mit den Ausführungsformen 1 und 2 ist die Ausführungsform 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Rauschen, das vom Ansteuern eines Intra-Zylinder-Direkteinspritzungs-Einspritzventils als ein mechanisches Rauschen spezifiziert wird. Eine grundlegende Implentierungseinrichtung ist mit der in Ausführungsform 1 und 2 identisch. Im Folgenden wird nur ein Unterschied beschrieben. Das in 1 gezeigte Einspritzventil ist angeordnet, um einen Kraftstoff direkt in den Zylinder des Motors 1 einzuspritzen. Die Rauscherfassungsperiode wurde in Verbindung mit 4 beschrieben und wird mit festen Werten definiert, wie zum Beispiel ein Kurbelwinkel von 80° ATDC und ein Kurbelwinkel von 120° ATDC. Da das von dem Ansteuern des Einspritzventils herrührende Rauschen bestimmt ist, variiert die Rauscherfassungsperiode in Ausführungsform 3, wie in den 10A und 10B gezeigt, synchron mit dem Anfangszeitpunkt der Einspritzventilansteuerung.
Mit Bezug auf 10A und 10B wird der Fall eines Vierzylindermotors beschrieben. Wenn der Anfangszeitpunkt der Einspritzventilansteuerung, wie in 10A gezeigt, durch eine variable Steuereinrichtung auf einen Kurbelwinkel von 260° vor dem oberen Totpunkt bzw. Before Top Death Center (BTDC) eingestellt wird, zum Variieren oder Steuern des Injektionsventils-Ansteuerzeitpunkts, tritt das mechanische Rauschen in der Nähe eines Kurbelwinkels von 100° ATDC auf.
Daher ist eine Einrichtung vorhanden zum Einstellen der Rauscherfassungsperiode auf eine Kurbelwinkelperiode, während der eine zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, auf eine Periode von, zum Beispiel, einem Kurbelwinkel von 80° ATDC auf einen Kurbelwinkel von 120° ATDC gemäß des Einspritzventils Ansteuerzeitpunkts, welches durch die variable Steuereinrichtung gesteuert wird, so dass die Rauscherfassungsperiode den Zeitpunkt des Kurbelwinkels in der Nähe von 100° vollständig abdecken kann.
Wenn, in 10B, der Einspritzventils-Ansteuerstartzeitpunkt auf einen Kurbelwinkel von 220° BTDC eingestellt wird, tritt das mechanische Rauschen auf Grund der Ansteuerung des Einspritzventils in der Nähe einer Kurbelwinkels von 140° auf. Eine Einrichtung wird vorgesehen zum Einstellen einer Rauscherfassungsperiode auf eine Kurbelwinkelperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, zum Beispiel auf eine Periode von einem Kurbelwinkel von 120° ATDC zu einem Kurbelwinkel von 160° ATDC gemäß Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkts, der durch die variable Steuereinrichtung gesteuert wird, so dass die Rauscherfassungsperiode die Zeitpunkte des Kurbelwinkels in der Nähe von 140° ATDC vollständig abdecken kann. Daher ist die Ausführungsform 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Rauscherfassungsperiode in Abhängigkeit von dem Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkt variiert werden kann.
Wie oben beschrieben wird ein Rauschen, das aus dem Ansteuern des Einspritzventils resultiert, als ein mechanisches Rauschen spezifiziert. Ferner ist die Rauscherfassungsperiode gemäß Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkt vorgesehen. Dadurch kann das mechanische Rauschen genauer erfasst werden, und ob eine Fehlfunktion bei dem Klopfsensor vorliegt, wird auf der Grundlage des mechanischen Rauschens entschieden. Ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist kann schließlich durch ein Überwachen des Klopfsensor-Schwingungspegels entschieden werden, selbst in einem Bereich sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel im Leerlauf.
Ausführungsform 4
Als Nächstes wird nachfolgend Ausführungsform 4 beschrieben. Im Vergleich mit den Ausführungsformen 1 und 2 ist die Ausführungsform 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Rauschen, das vom Ansteuern zum Öffnen und Schließen des Einlassventils oder des Auslassventils resultiert, als mechanisches Rauschen spezifiziert wird. Eine grundlegende Implementierung ist identisch zu der Ausführungsform 1 oder 2. Nur der Unterschied wird im Folgenden beschrieben. Die Rauscherfassungsperiode wurde in Verbindung mit 4 derart beschrieben, dass sie mit den festen Werten eines Kurbelwinkel von zum Beispiel 80° ATDC zu einem Kurbelwinkel von 120° ATDC definiert ist. Da das aus der Ansteuerung zum Öffnen und Schließen des Einlassventils oder Auslassventils resultierende Rauschen spezifiziert ist, wird die Rauscherfassungsperiode in Ausführungsform 4, wie in den 11A und 11B gezeigt, synchron mit dem Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlassventils oder Auslassventils variiert.
Mit Bezug auf 11A und 11B wird der Fall beschrieben, bei dem ein Rauschen angenommen wird, das von der Ansteuerung zum Schließen eines Einlassventils eines Vierzylindermotors resultiert. Insbesondere tritt dann, wenn der Einlassventil-Schließzeitpunkt, wie in 11A gezeigt, auf einen Zeitpunkt eines Kurbelwinkels von 70° nach dem unteren Totpunkt bzw. After Bottom Death Center (ABDC) eingestellt ist, und zwar durch einen sich regelbar bewegbaren Einlassventilmechanismus 7, der den Einlassventil-Schließzeitpunkt variiert oder steuert, das mechanische Rauschen auf Grund des Ansteuerung zum Schließen des Einlassventils in der Nähe des Kurbelwinkels von 70° ABDC auf. Daher ist eine Einrichtung vorgesehen zum Bestimmen der Rauscherfassungsperiode als eine Kurbelwinkelperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, auf eine Periode von beispielsweise dem Kurbelwinkel von 70° ATDC zu einem Kurbelwinkel von 120° gemäß Einlassventil-Schließzeitpunkt, der durch den regelbar bewegbaren Einlassventilmechanismus 7 gesteuert wird, so dass die Rauscherfassungsperiode den Zeitpunkt des Kurbelwinkels in der Nähe von 70° ATDC vollständig abdecken kann. In der Ausführungsform 3 wird der Zeitpunkt des Auftretens des mechanischen Rauschens als in der Nähe der Rauscherfassungsperiode angesehen. Dies ist so, da das Rauschen, welches vom Ansteuern des Einspritzventils resultiert, durch den Klopfsensor in der Nähe des Ansteuerzeitpunkts beobachtet wird, während das Rauschen, welches von der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils oder Auslassventils resultiert, oft bei einem Kurbelwinkel von circa 20° bis 30° danach beobachtet wird, wegen des nachteiligen Effekts der Gängigkeit einer Nockenscheibe.
Wenn der Einlassventil-Schließzeitpunkt, wie in 11B gezeigt, auf einen Kurbelwinkel von 50° ABDC eingestellt ist, durch den regelbar bewegbaren Einlassventilmechanismus 7, der den Schließzeitpunkt des Einlassventils variiert oder steuert, tritt das mechanische Rauschen auf Grund der Ansteuerung zum Schließen des Einlassventils in der Nähe eines Kurbelwinkels von 50° ATDC auf. Daher ist eine Einrichtung vorgesehen zum Einstellen einer Kurbelwinkelperiode als Rauscherfassungsperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, und zwar auf eine Periode von zum Beispiel einem Kurbelwinkel von 50° ATDC zu einem Kurbelwinkel von 100° ATDC, gemäß des Einlassventil-Schließzeitpunkts, der durch den regelbar bewegbaren Einlassventilmechanismus 7 gesteuert wird, so dass die Rauscherfassungsperiode den Zeitpunkts des Kurbelwinkels in der Nähe von 50° ATDC vollständig abdecken kann. Wenn die Klopferfassungsperiode und die Rauscherfassungsperiode aufeinander folgen, wie in 11B gezeigt, oder überlappen, werden die Analog-Digital-Wandlung in Bezug auf die Klopferfassungsperiode und die Analog-Digital-Wandlung in Bezug auf die Rauscherfassungsperiode besser gemeinsam durchgeführt. Nachdem die Analog-Digital-Wandlung beendet ist, können Dateneinheiten an die Klopferfassungsperiode und die Rauscherfassungsperiode verteilt werden.
Eine Beschreibung erfolgte für den Fall des Einlassventil-Schließzeitpunktes. Selbst wenn der regelbar bewegbare Einlassventilmechanismus 7 den Einlassventil-Öffnungszeitpunkt variiert oder steuert, kann der gleiche oben genannte Prozess verfolgt werden. Selbst wenn ein regelbar bewegbarer Auslassventilmechanismus verwendet wird, um den Auslassventil-Öffnungs/Schließzeitpunkt zu variieren oder zu steuern, kann ferner, so lang eine Einrichtung zum Bestimmen einer Kurbelwinkelperiode vorgesehen ist, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunktes des durch den regelbar bewegbaren Auslassventilmechanismus gesteuerten Auslassventils, der gleiche oben genannte Prozess verfolgt werden. Daher ist die Ausführungsform 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Rauscherfassungsperiode gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlassventils oder Auslassventils bestimmt wird.
Wie oben erwähnt wird das Rauschen, welches aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils oder Auslassventils resultiert, als ein mechanisches Rauschen spezifiziert. Ferner wird die Rauscherfassungsperiode gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlassventils oder Auslassventils bestimmt. Dementsprechend wird das mechanische Rauschen genauer erfasst und es wird auf Grundlage des erfassten mechanischen Rauschens entschieden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Selbst in einem Bereich sehr kleiner Umdrehungsgeschwindigkeiten, wie im Leerlauf, kann durch ein Überwachen des Schwingungspegels des Klopfsensors entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Ausführungsform 5
Als Nächstes wird im Folgenden Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsform 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass die in den Ausführungsformen 3 und 4 eingesetzten Ausführungsformen gemäß dem Betriebszustand des Motors geschaltet werden. Obwohl ein Rauschen, welches vom Ansteuern der Einspritzeinheit resultiert, eine bestimmte Stärke unabhängig von der Motorumdrehungszahl aufweist, weist ein Rauschen, welches aus der Ansteuerung zum Öffnen und Schließen des Einlassventils oder Auslassventils resultiert, zusammen mit einem Anstieg der Motorumdrehungszahl eine Tendenz zur Erhöhung auf. Daher wird eine Motorumdrehungszahl, bei der das Rauschen, welches aus der Ansteuerung des Einlassventils oder Auslassventils resultiert, größer als das Rauschen wird, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, im Voraus als ein Einstellwert gespeichert. Wenn eine Motorumdrehungszahl kleiner als der Einstellwert ist, wird das Rauschen ausgewählt, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, um die in der Ausführungsform 3 und 4 eingesetzten Verfahren zu schalten. Wenn die Motorumdrehungszahl größer als der Einstellwert ist, wird das Rauschen ausgewählt, welches aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils oder Auslassventils, um die Verfahren zu schalten. Somit kann in allen Bereichen der Motorumdrehungszahlen zufrieden stellend entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Die Ausführungsform 5 wird mit Bezug auf 12 beschrieben. Zuerst wird im Schritt S201 eine gegenwärtige Motorumdrehungsgeschwindigkeit berechnet. Die gegenwärtige Umdrehungsgeschwindigkeit kann auf Grundlage eines Grenzabstandes berechnet werden, der mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel verbunden ist, welcher durch den in 1 gezeigten Kurbelwinkelsensor 11 erfasst wird. Im Schritt S202 wird entschieden, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne kleiner als der Einstellwert ist. Bei dem Einstellwert wird eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 2000 r/min) eingestellt, bei der das Rauschen, welches aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils oder Auslassventils resultiert, größer ist als das Rauschen, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, wie vorher beschrieben.
Wenn entschieden wird, dass die Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne kleiner als der Einstellwert ist, wird das Verfahren bei Schritt S203 fortgesetzt. Ähnlich zu Ausführungsform 3 ist eine Einrichtung vorgesehen zum Bestimmen der Kurbelwinkelperiode (Rauscherfassungsperiode), während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung gemäß Einspritzeinheit-Ansteuerzeitpunkt eine Analog-Digital-Wandlung durchführt. Wenn entschieden wird, dass die Motorumdrehungsgeschwindigkeit gleich oder größer als der Einstellwert ist, wird das Verfahren bei Schritt S204 fortgesetzt. Ähnlich zu Ausführungsform 4 ist eine Einrichtung vorgesehen zum Bestimmen der Kurbelwinkelperiode (Rauscherfassungsperiode), während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Einlassventils. Wenn die Motorumdrehungszahl kleiner als der Einstellwert ist, wird das Rauschen, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, entsprechend ausgewählt, um die Verfahren auszutauschen. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, wird das Rauschen ausgewählt, welches aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils resultiert, um die Verfahren auszutauschen.
Im Übrigen wurde ein Fall beschrieben, bei dem ein Rauschen aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Einlassventils resultiert. Selbst in einem Fall, bei dem das Rauschen aus der Ansteuerung zum Öffnen oder Schließen des Auslassventils resultiert, wird die Rauscherfassungsperiode im Schritt S204 gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des Auslassventils bestimmt. Nachdem das obige Verfahren beendet ist, wird das Fehlfunktions-Erfassungsverfahren für den in Verbindung mit 5 im Zusammenhang mit Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen Klopfsensor durchgeführt. Somit kann in allen Bereichen der Motorumdrehungsgeschwindigkeit zufrieden stellend entschieden werden, ob bei dem Klopfsensor eine Fehlfunktion vorliegt. Es kann selbst dann akkurat erfasst werden, wenn der Grad bzw. das Ausmaß variiert, mit der die Ursache eines Rauschens einen nachteilig Einfluss ausübt, in Abhängigkeit von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Ausführungsform 6
Als Nächstes wird im Folgenden eine Ausführungsform 6 beschrieben. Die Ausführungsform 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführungsform 1 auf einen Betriebsbereich angewendet wird, in dem eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit gering ist. Da im Stand der Technik in einem Betriebsbereich hoher Motorumdrehungsgeschwindigkeiten entschieden werden kann, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist, wird die Ausführungsform speziell auf einen Betriebsbereich angewendet, in dem die Motorumdrehungszahl gering ist. Im Bereich hoher Motorumdrehungsgeschwindigkeiten ist im Stand der Technik zum Beispiel ein verwandtes Verfahren bekannt, bei dem entschieden wird, wenn ein mit einer bestimmten Motorumdrehungsgeschwindigkeit verbundener Schwingungspegel gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, dass eine Fehlfunktion aufgetreten ist, und das im Patendokument 1 beschrieben ist und verwendet wird, um zu entscheiden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Insbesondere wird eine Umdrehungsgeschwindigkeit, bei der ein Schwingungspegel in einem Normalzustand höher ist als der Schwingungspegel eines Rauschens, welches in einem Fall gefaltet wird, bei dem eine Verbindung zu dem Klopfsensor getrennt wird, im Voraus als ein Einstellwert gespeichert. Wenn eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als der Einstellwert ist, wird die Ausführungsform 1 ausgewählt. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, wird das verwandte Verfahren ausgewählt. Somit kann in allen Bereichen der Motorumdrehungsgeschwindigkeiten zufrieden stellend entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Das im Patentdokument 1 beschriebene Verfahren wird als ein Beispiel des Standes der Technik genommen. Alternativ kann jedes andere Verfahren eingesetzt werden. Während unter Verwendung einer bewährten Technologie in dem Bereich hoher Umdrehungsgeschwindigkeiten entschieden wird, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist, kann somit im Bereich geringer Umdrehungsgeschwindigkeiten entschieden werden, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist, in dem der Stand der Technik nicht verwendet werden kann, um die Entscheidung zu treffen. Daher kann in allen Bereichen der Motorumdrehungsgeschwindigkeiten zufrieden stellend entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Darüber hinaus kann selbst dann akkurat erfasst werden, wenn das Ausmaß, mit dem die Ursache eines Rauschens nachteilig in Abhängigkeit von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit variiert, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Ausführungsform 7
Als Nächstes wird im Folgenden eine Ausführungsform 7 beschrieben. Die Ausführungsform 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführungsform 2 und 3 auf einen Betriebsbereich angewendet werden, in dem eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit gering ist. Da im Stand der Technik in einem Bereich hoher Motorumdrehungsgeschwindigkeiten entschieden wird, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist, werden die Ausführungsformen 2 und 3 in einem Betriebsbereich verwendet, in dem die Motorumdrehungsgeschwindigkeit gering ist. In dem Bereich, in dem die Motorumdrehungsgeschwindigkeit hoch ist, wird unter Verwendung des Standes der Technik entschieden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Insbesondere weist ein Rauschen, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, eine bestimmte Stärke auf, unabhängig von der Motorumdrehungsgeschwindigkeit. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit gering ist, ist der Rauschpegel höher als ein Rauschpegel, der während der Klopferfassungsperiode erlangt wird, in der kein Klopfen auftritt. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit höher wird, gibt es eine Tendenz zu einem höheren Rauschpegel auf Grund von Motorschwingungen.
Eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit, bei der das Rauschen auf Grund der Schwingungen des Motors selbst größer wird als das Rauschen, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, wird im Voraus als ein Einstellwert gespeichert. Wenn eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als der Einstellwert ist, wird eine Fehlfunktion erfasst auf Grund der Differenz zwischen dem Maximum des Rauschens, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert und das während der Rauscherfassungsperioden innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gemessen wird, und des Minimums des Rauschens, welches während der Klopferfassungsperioden gemessen wird. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, wird die Klopferfassungsperiode als Rauscherfassungsperiode angesehen, und eine Fehlfunktion wird erfasst auf Grundlage der Differenz zwischen dem Maximum des Rauschens, welches während der Klopferfassungsperioden innerhalb der vorbestimmten Anzahl von Kolbenhüben gleich oder größer als 2 gemessen wird, und des Minimums davon. Somit kann in allen Bereichen der Motorumdrehungsgeschwindigkeiten zufrieden stellend entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, und wenn die Klopferfassungsperiode als die Rauscherfassungsperiode angesehen wird, dann ist das vorliegende Verfahren identisch zu dem in Patentdokument 2 beschriebenen Verfahren. Wenn jedoch die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, kann unter Verwendung des Standes der Technik entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist. Obwohl das im Patentdokument 2 beschriebene Verfahren als Beispiel verwendet worden ist, kann jedes andere Verfahren eingesetzt werden.
Die Ausführungsform 7 wird im Folgenden mit Bezug auf 13 beschrieben. Zuerst wird im Schritt S301 eine gegenwärtige Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne berechnet. Die gegenwärtige Motorumdrehungsgeschwindigkeit kann auf Grundlage eines Grenzabstandes berechnet werden, der mit einem vorbestimmten Kurbelwinkel verbunden ist, welcher durch den in 1 gezeigten Kurbelwinkelsensor 11 erfasst wird. Im Schritt S302 wird entschieden, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne kleiner als der Einstellwert ist. Als Einstellwert wird eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit (zum Beispiel 2000 r/min), bei dem der Schwingungspegel eines Rauschens auf Grund der Schwingungen des Motors selbst höher als der Schwingungspegel eines Rauschens, welches aus der Ansteuerung der Einspritzeinheit resultiert, wie oben beschrieben bestimmt. Wenn eine Entscheidung getroffen wird, dass die Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne kleiner als der Einstellwert ist, wird das Verfahren mit Schritt S303 fortgesetzt. Ähnlich mit Ausführungsform 3 wird die Rauscherfassungsperiode auf eine Kurbelwinkelperiode eingestellt, die von dem Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkt abhängt. Wenn eine Entscheidung getroffen wird, dass die Motorumdrehungsgeschwindigkeit ne gleich oder größer als der Einstellwert ist, wird das Verfahren mit Schritt S304 fortgesetzt und die Klopferfassungsperiode wird als die Rauscherfassungsperiode bestimmt. Danach wird eine Fehlfunktions-Erfassungsverarbeitung für den Klopfsensor durchgeführt, die im Zusammenhang mit Ausführungsform 2 mit Bezug auf 5 beschrieben wurde. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als der Einstellwert ist, wird somit eine Fehlfunktionsentscheidung für den Klopfsensor auf Grundlage des Rauschens durchgeführt, welches aus der Ansteuerung des Einspritzventils resultiert. Wenn die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, wird eine Fehlfunktionsentscheidung für den Klopfsensor auf Grundlage eines Schwingungsrauschens des Motors selbst durchgeführt (zum Beispiel kann das im Patentdokument 2 beschriebene Verfahren oder jedes andere verwandte Verfahren verwendet werden). Somit kann in allen Bereichen der Motorumdrehungsgeschwindigkeiten zufrieden stellend entschieden werden, ob der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden dargestellt und beschrieben. Es soll verstanden werden, dass diese Offenbarung dem Zweck der Darstellung dient, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen dargelegt wird, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 1-331329 [0003]
JP 4-331329 A [0003]
JP 3302219 [0003]
JP 2562960 [0003]

Claims

Klopfsensorsystem, mit: einem Klopfsensor zum Erfassen einer Schwingung auf Grund eines Klopfens eines Verbrennungsmotors; einer ersten Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln eines Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der einer Schwingung auf Grund von Klopfen auftritt; einer zweiten Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln des Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der ein mechanisches Rauschen stetig auftritt; und eine Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung zum Berechnen der Differenz zwischen einem Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung gewandelten Daten und einem Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung gewandelten Daten, wobei, wenn die Differenz unter einen Fehlfunktions-Entscheidungspegel kontinuierlich über eine Vielzahl von Kolbenhüben fällt, entschieden wird, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Klopfsensorsystem nach Anspruch 1, wobei die Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung eine maximale Amplitude als einen Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelten Daten erhält, eine maximale Amplitude als ein Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelten Daten erhält, die Differenz zwischen der maximalen Amplitude der durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelten Daten und der maximalen Amplitude der durch die ersten Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelten Daten berechnet, und, wenn die Differenz kontinuierlich über eine Vielzahl von Kolbenhüben unter ein Fehlfunktions-Entscheidungspegel fällt, entscheidet, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Klopfsensorsystem, mit: einem Klopfsensor zum Erfassen einer Schwingung auf Grund eines Klopfens eines Verbrennungsmotors; einer ersten Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln eines Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der einer Schwingung auf Grund des Klopfens auftritt; einer zweiten Analog-Digital-Wandlungseinrichtung zum Analog-Digital-Wandeln des Ausgabesignals des Klopfsensors in Intervallen einer vorbestimmten Zeit während einer Kurbelwinkelperiode, während der ein mechanisches Rauschen stetig auftritt; und eine Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung zum Speichern eines ersten Amplitudenpegels, wobei es sich um ein Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten handelt, und eines zweiten Amplitudenpegels, wobei es sich um ein Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten handelt, in Verbindung mit jedem Kolbenhub über eine Vielzahl von Kolbenhüben, und zum Berechnen der Abweichung zwischen der Maximalen der zweiten Amplitudenpegel, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und der Minimalen der ersten Amplitudenpegel, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und, wenn die Abweichung kontinuierlich mehrere Male unter ein Fehlfunktions-Entscheidungspegel, zum Entscheiden, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Klopfsensor nach Anspruch 3, wobei die Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung eine erste maximale Amplitude als einen ersten Amplitudenpegel von durch die erste Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten erhält, eine zweite maximale Amplitude als einen zweiten Amplitudenpegel von durch die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung Analog-Digital-gewandelter Daten erhält, die erste maximale Amplitude und zweite maximale Amplitude in Verbindung mit jedem Kolbenhub über eine Vielzahl von Kolbenhüben speichert, die Abweichung berechnet zwischen der Maximalen der zweiten maximalen Amplituden, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und der Minimalen der ersten maximalen Amplituden, erhalten in der Vielzahl von Kolbenhüben, und wenn die Abweichung kontinuierlich mehrere Male unter den Fehlfunktions-Entscheidungspegel fällt, entscheidet, dass der Klopfsensor eine Fehlfunktion aufweist.
Klopfsensorsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Abweichung den Fehlfunktions-Entscheidungspegel kontinuierlich über die Vielzahl von Kolbenhüben oder kontinuierlich mehrere Male übersteigt, die Klopfsensorfehlfunktions-Entscheidungseinrichtung entscheidet, dass der Klopfsensor normal arbeitet.
Klopfsensorsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fehlfunktionsentscheidung durch die Fehlfunktions-Entscheidungseinrichtung in einem Betriebsbereich durchgeführt wird, in dem eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als ein Einstellwert ist.
Klopfsensorsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einer variablen Steuereinrichtung zum Variieren oder Steuern eines Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkts; und einer Einrichtung zum Bestimmen einer Kurbelwinkelperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß dem durch die variable Steuereinrichtung gesteuerten Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkt.
Klopfsensorsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einem regelbar bewegbaren Ventilmechanismus zum Variieren oder Steuern des Öffnungs- oder Schließzeitpunkts eines Einlassventils oder Auslassventils; und einer Einrichtung zum Bestimmen einer Kurbelwinkelperiode, während der die zweite die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des durch den regelbar bewegbaren Ventilmechanismus gesteuerten Einlassventils oder Auslassventils.
Klopfsensorsystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit: einer variablen Steuereinrichtung zum Variieren oder Steuern eines Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkts und einem variabel bewegbaren Ventilmechanismus zum Variieren oder Steuern des Öffnungs- oder Schließzeitpunkts eines Einlassventils oder Auslassventils; und einer Einrichtung zum Bestimmen, in einem Betriebsbereich, in dem eine Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als ein Einstellwert ist, der Kurbelwinkelperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß des durch die variable Steuereinrichtung gesteuerten Einspritzventil-Ansteuerzeitpunkts, und zum Bestimmen, in einem Betriebsbereich, in dem die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der Einstellwert ist, der Kurbelwinkelperiode, während der die zweite Analog-Digital-Wandlungseinrichtung eine Analog-Digital-Wandlung durchführt, gemäß Öffnungs- oder Schließzeitpunkt des durch den variabel bewegbaren Ventilmechanismus gesteuerten Einlassventils oder Auslassventils.