DE102011083511A1

DE102011083511A1 - Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor

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Publication number: DE102011083511A1
Application number: DE102011083511A
Authority: DE
Inventors: Yuhei Matsushima; Keitaro Ezumi; Tomokuni Kusunoki
Original assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: DE102011083511B4; CN102619637A; US20120192835A1; JP5762021B2; JP2012159004A; CN102619637B; US8965666B2

Abstract

Es wird eine Klopfregelungsvorrichtung bereitgestellt, in der eine fehlerhafte Klopferfassung unterdrückt werden kann durch Unterdrücken einer plötzlichen Klopfsignaländerung, wenn vielfältige Störgeräuscharten in und außerhalb einer Klopferfassungsperiode auftreten, ohne einen Anstieg der Anzahl von Anpassungsschritten, eine S/N-Verschlechterung bei der Klopferfassung und Verringerung der Erfassungsdurchführungshäufigkeit zu verursachen. In der Klopfregelungsvorrichtung setzt eine Klopffenster-Setzeinrichtung im Voraus als eine Klopferfassungsperiode (Offen-Periode OPN) eine Periode, in der eine Vibration aufgrund eines Klopfens entsteht, multipliziert ein Verarbeitungsergebnis durch eine Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Offen-Verstärkungsgrad in der Klopferfassungsperiode und multipliziert das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Geschlossen-Verstärkungsgrad in anderen Perioden als der Klopferfassungsperiode (Geschlossen-Perioden CLS), wobei außerdem eine vorbestimmte Interpolationsperiode INT bereitgestellt wird zwischen der Offen-Periode OPN und jeder der Geschlossen-Perioden CLS, und wobei in der Interpolationsperiode ITN die Klopffenster-Setzeinrichtung das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Lineare-Interpolation-Wert zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad multipliziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klopfregelungsvorrichtung zum Regeln eines Klopfens, das in einem Motor auftritt.
Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlicher Weise ist ein Verfahren bekannt zum Erfassen eines in einem Motor auftretenden Klopfphänomens durch einen Vibrationssensor (hier im Nachfolgenden als ein Klopfsensor bezeichnet), der direkt an dem Motorblock befestigt ist. Es ist bekannt, dass, wenn ein Klopfen in einem Motor im Betrieb auftritt, eine Vibration in einem spezifischen Frequenzband in einem Verbrennungsprozess in Abhängigkeit von einer Bohrung bzw. Zylinderlaufbahn des Motors und dem Vibrationsmodus des Klopfens entsteht. Dieses Verfahren besteht in einem Durchführen, mit Verwendung einer digitalen Signalverarbeitung, so wie eine DFT (Diskrete Fourier-Transformation), einer Zeit-Frequenz-Analyse der Ausgabe von dem Klopfsensor während einer Periode bzw. Dauer (hier im Nachfolgenden als eine Klopferfassungsperiode bezeichnet), die im Voraus gesetzt bzw. festgelegt wird, und in der erwartet wird, dass eine Vibration aufgrund des Klopfens (bzw. durch das Klopfen veranlasste Vibration) auftritt, um dadurch eine Vibrationsintensität (hier im Nachfolgenden als ein Klopfsignal bezeichnet) zu berechnen und um dadurch das Klopfen auf Grundlage des berechneten Klopfsignals zu erfassen.
Das Klopfen wird erfasst auf Grundlage davon, ob oder ob nicht das Klopfsignal einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert überschreitet; es ist allgemein bekannt, dass der Klopfbestimmungs-Schwellenwert gesetzt wird mit Verwendung eines Verstärkungsgrades und eines Versatzes, im Voraus abgestimmt auf einen durch eine Filterungsverarbeitung berechneten Mittelwert des Klopfsignals, oder gesetzt wird mit Verwendung des Mittelwertes des Klopfsignals und dessen Standardabweichung, die durch die Filterungsverarbeitung berechnet worden ist/sind. Hier wird mit Verwendung von Gleichung 1 bis Gleichung 4 das Letztere erläutert werden.
Ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH wird wie folgt berechnet: Zuerst wird ein Mittelwert VBGL eines Klopfsignals VP berechnet durch eine durch Gleichung 1 gezeigte Glättungsverarbeitung, zweitens wird eine Varianz WAR des Klopfsignals VP berechnet durch eine durch Gleichung 2 gezeigte Glättungsverarbeitung mit Verwendung des Mittelwertes VBGL und des Klopfsignals VP, und danach wird eine Standardabweichung VSGM des Klopfsignals VP berechnet durch Berechnen der Quadratwurzel der Varianz, wie durch Gleichung 3 gezeigt. Dann wird ein Wert, der erhalten worden ist durch Multiplizieren der Standardabweichung VSGM mit einem vorbestimmten Koeffizienten KTH, zu dem Mittelwert VBGL addiert, wie durch Gleichung 4 gezeigt, so dass der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH berechnet wird. VGBL[n] – KBGL × VP[n – 1] + (1 – KBGL) × VP[n] Gleichung 1 wobei VP das Klopfsignal ist; KBGL ein Filterkoeffizient ist; und n eine Taktnummer bzw. Hubnummer (Englisch: stroke number) ist. VVAR[n] = KVAR × VVAR[n – 1] + (1 – KVAR) × ((VP – VBGL)[n]}² Gleichung 2 wobei WAR die Varianz des Klopfsignals ist; KVAR ein Filterkoeffizient zum Berechnen der Varianz ist; und n die Taktnummer ist. VSGM[n] = (VVAR[n])^1/2 Gleichung 3 wobei VSGM eine Standardabweichung des Klopfsignals ist. VTH = VBGL + KTH × VSGM Gleichung 4 wobei VTH der Klopfbestimmungs-Schwellenwert ist; und KTH ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Koeffizient ist.
Hier werden die Hochfrequenzkomponenten aus dem Klopfsignal VP mit Verwendung eines Filterkoeffizienten von etwa 0,95 für jede Gleichung entfernt, und außerdem werden, wenn die Operation in einem Einschwingzustand ist, diese Filterkoeffizienten kleiner als 0,95 gesetzt zum schnellen Nachfolgen einer Klopfsignaländerung; wenn das Klopfen erfasst wird, werden sie unterdessen auf größer als 0,95 gesetzt zum langsamen Nachfolgen der Änderung. Darüber hinaus wird der Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Koeffizient KTH im Voraus derart gesetzt, dass, wenn das Klopfen nicht auftritt, der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH größer als das Klopfsignal VP wird, wohingegen, wenn es auftritt, der Wert VTH kleiner als das Klopfsignal VP wird.
Darüber hinaus ist eine andere Klopfregelungsvorrichtung bekannt, in der, wenn das Klopfen erfasst wird, der Zündzeitpunkt korrigiert wird, um in Richtung der Spätverstellungsseite bzw. Verzögerungsseite verschoben zu werden, um das Klopfen zu unterdrücken, wohingegen, wenn kein Klopfen erfasst wird, der Zündzeitpunkt auf die Vorverstellungsseite zurückgebracht wird, so dass die Drehmomentreduzierung minimiert werden kann. Es ist von allgemeinen Motoreigenschaften bekannt, dass, wenn der Zündzeitpunkt vorverstellt wird, das Klopfen einfach auftreten kann, obwohl das Abtriebsdrehmoment von dem Motor zunimmt, wohingegen, wenn der Zündzeitpunkt verzögert bzw. spätverstellt wird, das Klopfen kaum auftritt, obwohl das Abtriebsdrehmoment von dem Motor sich verringert. In diesem Sinne steuert die Klopfregelungsvorrichtung den Motor derart, dass, wenn das Klopfen erfasst wird, der Zündzeitpunkt korrigiert wird, um in Richtung der Spätverstellungsseite verschoben zu werden, wohingegen, wenn kein Klopfen erfasst wird, der Zündzeitpunkt auf die Vorverstellungsseite zurückgebracht wird, so dass der Motor bei einem Klopfgrenze-Zündzeitpunkt betrieben wird, der ein maximales Drehmoment während eines Unterdrückens eines Klopfauftretens bietet. Wenn der Motor mit geringer Last betrieben wird, tritt jedoch das Klopfen manchmal nicht auf, selbst wenn der Zündzeitpunkt auf den Zeitpunkt vorverstellt wird, der das maximale Drehmoment bietet; deshalb wird die oben beschriebene Klopfregelung in solch einem Betriebsbereich nicht benötigt.
In den vergangenen Jahren sind ein Motor vom Zylindereinspritzungstyp, der mit einem innerhalb eines Zylinders davon bereitgestellten Injektors (bzw. Einspritzvorrichtung) Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt, und ein Motor zur praktischen Verwendung gebracht worden, der mit einem variablen Einlass-/Auslassventil-Mechanismus versehen ist, der fähig ist zum variablen Steuern der Öffnungs-/Schließ-Zeitpunkte der Einlass- und Auslassventile in Abhängigkeit von dem Motorbetriebszustand. Im Besonderen werden in solchen Motoren wie oben eine Vibration, die der Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor zugeschrieben wird (hier im Nachfolgenden als Injektorstörgeräusch bezeichnet), und eine Vibration, die dem Öffnen/Schließen der Einlass- und Auslassventile zugeschrieben wird (hier im Nachfolgenden als Ventilstörgeräusch bezeichnet) leicht dem Klopfsignal überlagert.
Da der Einspritzungszeitpunkt des Injektors und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlass- und der Auslassventile auf vielfältige Arten abgeändert werden, ist es darüber hinaus schwierig, zu verhindern, dass diese Störgeräuscharten in und außerhalb der Klopferfassungsperiode kommen bzw. auftreten. Wenn diese Störgeräuscharten in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftreten, ändert sich in einer konventionellen Regelungsvorrichtung der Klopfsignalpegel plötzlich, und der durch die Filterungsverarbeitung berechnete Klopfbestimmungs-Schwellenwert folgt der Änderung langsam; deshalb besteht ein Problem darin, dass das Klopfen fehlerhaft als auftretend erfasst wird, obwohl kein Klopfen auftritt.
Unterdessen wird im Patentdokument 1 ein Verfahren vorgeschlagen, in dem, wenn das Injektorstörgeräusch (in) der Nähe der Klopferfassungsperiode überlagert wird, die Klopferfassungsperiode so abgeändert wird, dass das Injektorstörgeräusch vollständig in der Periode enthalten ist, wodurch separat erfasst wird, ob das Injektorstörgeräusch im Inneren der Klopferfassungsperiode oder außerhalb davon ist, das Ausmaß der Änderung des Klopfsignalpegels aufgrund des in und außerhalb auftretenden Injektorstörgeräusches präzise vorhergesagt wird, und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert in Abhängigkeit von dem in und außerhalb der Periode auftretenden Injektorstörgeräusch erhöht wird. Darüber hinaus wird im Patentdokument 2 ein anderes Verfahren vorgeschlagen, in dem die Klopferfassungsperiode gesetzt wird, um immer das Ventilstörgeräusch zu enthalten, wodurch verhindert wird, dass das Klopfsignal sich plötzlich aufgrund des in und außerhalb der Periode auftretenden Ventilstörgeräusches ändert, so dass eine fehlerhafte Klopferfassung vermieden werden kann.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4363171
Patentdokument 2: Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2008-215142

Obwohl ein Effekt einer Unterdrückung einer fehlerhaften Klopferfassung herbeigeführt werden kann, selbst wenn der Klopfsignalpegel sich aufgrund des in und außerhalb der Periode auftretenden Injektorstörgeräusches ändert, ändert sich gemäß einer Klopfregelungsvorrichtung von Patentdokument 1 der Klopfsignalpegel selbst, wenn das Injektorstörgeräusch in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftritt; deshalb muss eine Verarbeitung zum Erhöhen des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes oder eine Verarbeitung zum Verbieten bzw. Sperren einer Regelung zur Verhinderung des Klopfens ausgeführt werden. Wenn der Klopfbestimmungs-Schwellenwert erhöht wird, muss die Erhöhungsquantität mit einer gewissen Spanne gesetzt bzw. festgelegt werden, die eine Schwankung des Störgeräuschpegels berücksichtigt, was deshalb ein Problem verursacht hat, dass die Klopferfassung gelegentlich versäumt wurde, und deshalb, wenn die Klopfverhinderungsregelung verboten wird, gab es ein anderes Problem, dass das Klopfauftreten während des Verbotes bzw. der Sperrung nicht erfasst werden kann.
Wenn die Klopferfassungsperiode erweitert wird, wird darüber hinaus das Klopfen erfasst, selbst wenn ein Störgeräusch außerhalb einer Klopfauftrittsperiode überlagert wird, in der das Klopfen eigentlich nicht erfasst werden braucht; deshalb gab es ein Problem, dass, wenn der Vibrationspegel aufrgund des Klopfens geringer als der aufgrund des Störgeräusches ist, die Klopferfassung versäumt wird. Darüber hinaus gab es ein anderes Problem, dass das Klopfen fehlerhaft erfasst wird oder die Klopferfassung versäumt wird, weil in der Klopferfassungsperiode ein unnötiges Störgeräusch, das anders als das Injektor- und Ventilstörgeräusch ist, aufgenommen wird.
Darüber hinaus kann gemäß einer Klopfregelungsvorrichtung von Patentdokument 2 ein Effekt herbeigeführt werden, in dem eine fehlerhafte Klopferfassung verhindert werden kann, ohne irgendeine Änderung des Klopfsignalpegels zu verursachen, indem verhindert wird, dass ein Störgeräusch selbst in oder außerhalb auftritt; jedoch ist die Klopferfassungsperiode breiter als die in Patentdokument 1 erweitert, wodurch ein Problem verursacht wird, dass die Klopferfassung versäumt bzw. unterlassen wird, wenn der Vibrationspegel aufgrund des Klopfens konstant niedriger als der aufgrund des Störgeräusches ist. Darüber hinaus gab es ein anderes Problem, dass ein überflüssiges Störgeräusch anders als das Injektor- und Ventilstörgeräusch wahrscheinlich in der Klopferfassungsperiode enthalten ist, so dass das Klopfen fehlerhaft erfasst wird oder eine Klopferfassung versäumt wird.
Probleme einer konventionellen Klopfregelungsvorrichtung werden mit Verwendung von 7A bis 7C und 8A bis 8C erläutert werden. Hier wird die Erläuterung hinsichtlich dessen getätigt werden, wenn die konventionelle Vorrichtung dieselbe Ausgestaltung wie die der vorliegenden Erfindung hat, mit Ausnahme eines Verfahrens zum Setzen eines Klopffensters.
7A bis 7C sind jeweils ein Diagramm, das ein Spektrum nach der digitalen Signalverarbeitung in dem Verbrennungsprozess zeigt, in dem (a) bis (c) Störgeräusch-überlagerte Zustände darstellen, die sich voneinander unterscheiden.
Jedes von (a) bis (c) zeigt einen Zustand wie folgt:

(a): Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch (auf) einer Position entfernt von einer Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlich auftritt. (b) Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch (in) der Nähe der Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlich auftritt. (c) Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch (in) der Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlich auftritt.

In jedem Zustand wird ein Peak-Hold-Wert (bzw. Spitzenhaltewert) des Spektrums in der Klopferfassungsperiode als ein Klopfsignal berechnet.
8A bis 8C sind jeweils ein Zeitschaubild, das Bewegungen des Klopfsignal-Mittelwertes VBGL und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH zeigt, wenn der Störgeräusch-überlagerte Zustand sich von (a) zu (b) zu (c) ändert.
7A und 8A zeigen die Operation der herkömmlichen Klopfregelungsvorrichtung. In der herkömmlichen Klopfregelungsvorrichtung wird ein Störgeräusch außerhalb der Klopferfassungsperiode (Geschlossen-Perioden CLS) in (a) und (b) von 7A überlagert; unterdessen wird in (c) von 7A ein Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN (Offen-Periode OPN) überlagert. In 8A wird das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN zur Zeit T2 überlagert, und danach nimmt das Klopfsignal VP plötzlich zu dem Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches zu; da der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH, der durch eine Glättungsverarbeitung des Klopfsignals VP erhalten wird, jedoch mit einer gewissen Zeitverzögerung berechnet wird, überschreitet das Klopfsignal VP den Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH, obwohl kein Klopfen nach Zeit T2 auftritt, wodurch eine fehlerhafte Störgeräuscherfassung verursacht wird.
7B und 8B zeigen die Operation der Klopfregelungsvorrichtung gemäß Patentdokument 1. In der Klopfregelungsvorrichtung gemäß Patentdokument 1 wird ein Störgeräusch außerhalb der Klopferfassungsperiode (Geschlossen-Perioden CLS) in 7B(a) überlagert; unterdessen wird in 7B(b) ein in der Nähe der Klopferfassungsperiode OPN existierendes Störgeräusch erfasst und die Klopferfassungsperiode OPN wird dadurch erweitert; deshalb wird das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN überlagert, und in 7B(c) wird der Klopferfassungsperiode OPN auch ein Störgeräusch überlagert. In 8B wird der Klopferfassungsperiode OPN das Störgeräusch zur Zeit T1 überlagert, die ein früherer Zeitpunkt als Zeit T2 in 8A ist, und danach nimmt das Klopfsignal VP plötzlich zu dem Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches zu. Jedoch wird eine Pegelerhöhungsverarbeitung auf der Periode zwischen T1 und T1 ausgeführt, und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH wird erhöht, so dass ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH berechnet wird, wodurch eine fehlerhafte Klopferfassung unterdrückt werden kann. Jedoch wird in manchen Fällen durch die Einstellung des Wertes VTH' der Klopfbestimmungs-Schwellenwert auf einen unpassenden Pegel gesetzt, was ein Versäumnis der Klopferfassung verursacht. Wenn ein Vibrationspegel aufgrund des Klopfens (bzw. der durch das Klopfen veranlasste Vibrationspegel), VKNK, derselbe wie der in der Figur gezeigte Pegel ist, kann darüber hinaus beispielsweise das Klopfen nach Zeit T1 nicht erfasst werden.
7C und 8C zeigen die Operation der Klopfregelungsvorrichtung gemäß Patentdokument 2. In der Klopfregelungsvorrichtung gemäß Patentdokument 2 wird die Klopferfassungsperiode OPN gesetzt, um immer ein Störgeräusch innerhalb davon aufzunehmen; deshalb wird das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN in sämtlichen von (a) bis (c) in 7C überlagert. Da das Klopfsignal immer bei dem Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches gehalten wird, ändert sich in 8C das Signal nicht plötzlich, wodurch eine fehlerhafte Klopferfassung verhindert wird. Wenn jedoch der Vibrationspegel aufgrund des Klopfens, VKNK, derselbe wie der in der Figur gezeigte Pegel ist, kann beispielsweise das Klopfen zu keiner Zeit erfasst werden.
INHALTSANGABE DER ERFINDUNG
Angesichts des Obigen zielt die vorliegende Erfindung auf eine Bereitstellung einer Klopfregelungsvorrichtung, in der eine fehlerhafte Klopferfassung unterdrückt werden kann, ohne einen Zuwachs der Anzahl von Anpassungsschritten, eine S/N-Verschlechterung der Klopferfassung und eine Abnahme der Erfassungsdurchführungshäufigkeit zu verursachen, durch Unterdrückung einer plötzlichen Änderung in dem Klopfsignal, wenn vielfältige Störgeräuscharten in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftreten bzw. erscheinen.
Eine Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Klopfsensor zum Erfassen einer Vibration aufgrund des Klopfens des Motors (bzw. einer durch das Klopfen des Motors veranlassten Vibration); eine Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung zum Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse auf Grundlage einer Ausgabe von dem Klopfsensor während einer im Voraus gesetzten Digitalsignalverarbeitungs-Periode; eine Klopffenster-Setzeinrichtung zum Berechnen, als ein Klopfsignal, eines Peak-Hold-Wertes (bzw. Spitzenhaltewertes) in einem Klopffenster, das im Voraus gesetzt ist, bezüglich des Verarbeitungsergebnisses durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung, und zum Berechnen, als eine Klopfsignalposition, einer Position, wo das Klopfsignal berechnet wird; eine Klopferfassungseinrichtung zum Berechnen eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes mit Verwendung des Klopfsignals und zum Erfassen des Klopfens durch Vergleichen des berechneten Klopfbestimmungs-Schwellenwertes mit dem Klopfsignal; und eine Klopfunterdrückungseinrichtung zum Unterdrücken des Klopfens auf Grundlage des Erfassungsergebnisses durch die Klopferfassungseinrichtung und der Klopfsignalposition; wobei die Klopffenster-Setzeinrichtung im Voraus als eine Klopferfassungsperiode (Offen-Periode) eine Periode setzt, in der die Vibration aufgrund des Klopfens auftritt, das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Offen-Verstärkungsgrad in der Klopferfassungsperiode multipliziert und das Verarbeitungsergebnis durch Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Geschlossen-Verstärkungsgrad in Perioden außerhalb der Klopferfassungsperiode (Geschlossen-Perioden) multipliziert, wobei außerdem eine vorbestimmte Interpolationsperiode zwischen der Offen-Periode und jeder Geschlossen-Periode bereitgestellt wird, und wobei in der Interpolationsperiode die Einrichtung das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung mit einem Lineare-Interpolation-Wert bzw. Wert einer linearen Interpolation zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad multipliziert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Interpolationsperiode zwischen der Klopferfassungsperiode (Offen-Periode) und jeder Geschlossen-Periode bereitgestellt, und durch Multiplizieren eines Signals in der Interpolationsperiode mit einem Lineare-Interpolation-Wert zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad (= 1) und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad kann eine plötzliche Klopfsignaländerung, die auftritt, wenn ein Injektorstörgeräusch, Ventilstörgeräusch und dergleichen in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftreten, unterdrückt werden, so dass eine fehlerhafte Klopferfassung aufgrund davon, dass der Klopfbestimmungs-Schwellenwert dem Klopfsignal langsam folgt, unterdrückt werden kann.
Da der Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches (bzw. der durch das Störgeräusch veranlasste Vibrationspegel) korrigiert wird, um schrittweise in der Interpolationsperiode zuzunehmen, selbst wenn das Störgeräusch in der Interpolationsperiode existiert, kann darüber hinaus das Klopfen präzise erfasst werden, soweit wie der Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches nicht den aufgrund des Klopfens überschreitet.
Die vorhergehenden und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch einen Motor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch eine Motorsteuereinheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Klopfregelungseinheit gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm zum Erläutern von Operationen bis zur Berechnung eines Klopfsignals und der Klopfsignalposition durch eine Klopffenster-Setzeinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
5A bis 5C sind jeweils ein erläuterndes Diagramm, das die Operation einer Klopfregelungsvorrichtung gemäß jeder der Ausführungsformen der Erfindung zeigt, wo die Operationen von Ausführungsform 1, Ausführungsform 2 und Ausführungsform 3 in 5A, 5B bzw. 5C erläutert sind.
6A bis 6C sind jeweils ein Zeitschaubild, das die Operation einer Klopfregelungsvorrichtung gemäß jeder der Ausführungsformen der Erfindung zeigt, wo 6A, 6B und 6C einen Klopfsignal-Mittelwert (VBGL) und einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert (VTH) von Ausführungsform 1, Ausführungsform 2 bzw. Ausführungsform 3 zeigen.
7A bis 7C sind jeweils ein Diagramm, das einen Störgeräusch-überlagerten Zustand in einem Verbrennungsprozess in konventionellen Klopfregelungsvorrichtungen zeigt.
8A bis 8C sind jeweils ein Zeitschaubild, das Bewegungen eines Klopfsignal-Mittelwertes (VBGL) und eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes (VTH) in den konventionellen Klopfregelungsvorrichtungen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1.
Hier wird im Nachfolgenden Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung im Detail mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen erläutert werden. 1 und 2 sind Ausgestaltungsdiagramme, die schematisch einen Motor und eine Steuereinheit für den Motor gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigen.
In 1 ist stromaufwärts des Ansaugluftsystems des Motors 1 eine Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2 bereitgestellt, die elektronisch gesteuert wird, um dessen Ansaugluftmenge einzustellen. Außerdem ist ein Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 bereitgestellt zum Messen eine Öffnungsgrades der Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2. Anstelle der Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2 kann auch eine Drosselklappe vom mechanischen Typ verwendet werden, die durch einen Draht direkt mit einem in der Figur nicht gezeigten Gaspedal verbunden ist.
Darüber hinaus ist ein Luftströmungssensor 4 zum Messen der Ansaugluftmenge stromaufwärts der Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2 bereitgestellt, und auf der Seite des Motors 1 stromabwärts der Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2 ist ein Ansaugkrümmer-Drucksensor 6 zum Messen eines Drucks innerhalb eines Ausgleichsbehälters 5 bereitgestellt. Was den Luftströmungssensor 4 und den Ansaugkrümmer-Drucksensor 6 angeht, können beide oder einer von diesen bereitgestellt sein.
Auf einem Ansaugluftventil, das auf einer Ansaugluftöffnung stromabwärts des Ausgleichsbehälters 5 bereitgestellt ist, ist ein variabler Ansaugluftventil-Mechanismus 7 angebracht, der fähig ist zum variablen Steuern des Öffnungs-/Schließzeitpunktes des Ansaugluftventils, und außerdem ist auf der Ansaugluftöffnung ein Injektor (bzw. Einspritzvorrichtung) 8 zur Kraftstoffeinspritzung bereitgestellt. Der Injektor 8 kann außerdem bereitgestellt sein, um eine direkte Einspritzung in einen Zylinder des Motors 1 zu ermöglichen.
Darüber hinaus ist der Motor 1 versehen mit einer Zündspule 9 und einer Zündkerze 10 zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, einem Kurbelwinkelsensor 11 zum Erfassen einer auf der Kurbelwelle angebrachten Laschenkante, um eine Drehzahl des Motors und einen Kurbelwinkel zu erfassen, und einem Klopfsensor 12 zum Erfassen einer Vibration des Motors.
In 2 werden an eine elektronische Steuereinheit (hier im Nachfolgenden als eine ECU bezeichnet) 13 die durch den Luftströmungssensor 4 gemessene Ansaugluftmenge, der durch den Ansaugkrümmer-Drucksensor 6 gemessene Ansaugkrümmerdruck, der durch den Drosselöffnungsgrad-Sensor 3 gemessene Öffnungsgrad der Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2, Pulse, die von dem Kurbelwinkelsensor 11 ausgegeben sind, synchronisiert mit der auf der Kurbelwelle angebrachten Laschenkante, und eine durch den Klopfsensor 12 gemessene Vibrationswellenform des Motors eingegeben. Außerdem werden Werte, die durch zahlreiche andere Sensoren als den oben beschriebenen gemessen sind, auch an die ECU 13 eingegeben, und darüber hinaus werden Signale von anderen Steuereinheiten (Steuersysteme so wie Automatikgetriebesteuerung, Bremssteuerung und Traktionssteuerung) auch dorthin eingegeben.
In der ECU 13 wird ein Ziel-Drosselöffnungsgrad berechnet auf Grundlage eines Öffnungsgrades des Gaspedals und eines Motorbetriebszustands, durch den die Elektronische-Steuerung-Drosselklappe 2 gesteuert wird. Der variable Ansaugluftventil-Mechanismus 7 zum variablen Steuern des Öffnungs-/Schließzeitpunktes des Ansaugluftventils wird gemäß dem Motorbetriebszustand zu der Zeit gesteuert; der Injektor 8 wird angesteuert, um ein Ziel-Kraftstoff-Luft-Verhältnis zu erzielen und die Zündspule 9 wird aktiviert, um einen Ziel-Zündzeitpunkt zu erzielen.
Wenn ein Klopfen durch ein später zu beschreibendes Verfahren erfasst wird, wird der Ziel-Zündzeitpunkt auf die Spätstellseite (bzw. Verzögerungsseite) gesetzt, wodurch auch eine Steuerung zum Unterdrücken eines Klopfauftretens unternommen wird. Darüber hinaus werden Werte zum Anweisen anderer Aktuatoren als den oben beschriebenen außerdem berechnet.
Als Nächstes wird mit Verweis auf 3 ein Umriss einer in der ECU 13 unternommenen Klopfregelung dargestellt werden. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung der gesamten Klopfregelung zeigt. In 3 enthält die ECU 13 zahlreiche I/F-Schaltkreise (Schnittstellenschaltkreise) und einen Mikrocomputer; der Mikrocomputer enthält einen A/D-Wandler zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, einen ROM-Bereich zum Speichern von Steuerprogrammen und Steuerkonstanten, einen RAM-Bereich zum Speichern von Variablen, wenn die Programme ausgeführt werden, usw..
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen I/F-Schaltkreis für die Klopfregelung, der ein Tiefpassfilter (LPF) zum Entfernen von Hochfrequenzkomponenten eines Ausgabesignals von dem Klopfsensor enthält. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Verarbeitungseinheit für die A/D-Umwandlung, die durch den A/D-Wandler des Mikrocomputers bei konstanten Intervallen (so wie einmal jede 10 μs oder einmal jede 20 μs) ausgeführt wird. Das LPF 14 fungiert außerdem derart, dass das A/D-umgewandelte Signal auf beispielsweise 2,5 V vorverzerrt wird (die Mittelspannung der Vibrationskomponenten wird auf 2,5 V gesetzt), um in der A/D-Umwandlungsverarbeitungseinheit 15 sämtliche der Vibrationskomponenten aufzunehmen, und die Vibrationskomponenten werden mit der auf 2,5 V gehaltenen Mittelspanne verstärkt, um innerhalb von 0 bis 5 V zu fallen, wenn die Komponenten nicht groß genug sind, wohingegen sie mit der bei 2,5 V gehaltenen Mittelspannung gedämpft werden, wenn sie zu groß sind.
Außerdem wird diese A/D-Umwandlung auf einer regulären Grundlage ausgeführt, und es können nur Daten für eine für die digitale Signalverarbeitung notwendige Periode (hier im Nachfolgenden als eine Digitalsignalverarbeitungs-Periode bezeichnet), beispielsweise von 10° CA BTDC bis 80° ATDC (CA: Crank Angle = Kurbelwinkel), BTDC: Before Top Dead Center = vor dem oberen Totpunkt, ATDC: After Top Dead Center = nach dem oberen Totpunkt), an die spätere Stufe der Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 übertragen werden, oder die A/D-Umwandlung wird nur für die Digitalsignalverarbeitungs-Periode ausgeführt, und dann können die Daten an die spätere Stufe der Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 übertragen werden.
Eine Zeit-Frequenz-Analyse wird in der Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 durchgeführt. Ein Spektrum klopfeigener Frequenzkomponenten wird für jede vorbestimmte Zeit durch diese digitale Signalverarbeitung, wie zum Beispiel als diskrete Fourier-Transformation oder eine Kurzzeit-Fourier-Transformation benannt, berechnet.
Darüber hinaus kann die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung die klopfeigenen Frequenzkomponenten mit Verwendung eines IIR-(infinite impulse response, unendliche Impulsantwort)Filters oder eines FIR (finite impulse response, begrenzte Impulsantwort) Filters extrahieren. Darüber hinaus muss die Digitalverarbeitungs-Einrichtung 16 die Verarbeitung starten, nachdem die A/D-Umwandlung während der Digitalsignalverarbeitungs-Periode vollendet worden ist, und die Verarbeitung vor einer Kurbelwinkel-synchronisierten Unterbrechungsverarbeitung beenden, in der eine Verarbeitung von einer Klopffenster-Setzeinrichtung 17 zu einer später zu beschreibenden Klopfvermeidungseinrichtung 20 (beispielsweise Unterbrechungsverarbeitung bei 75° CA BTDC) ausgeführt wird.
Die Klopffenster-Setzeinrichtung 17 berechnet ein Klopfsignal und die Klopfsignalposition, die bei der Klopferfassung und Klopfvermeidung später verwendet werden, aus dem durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 berechneten Spektrum.
Hier werden die Operationen von dem Klopfsensor bis zu Berechnungen des Klopfsignals und der Klopfsignalposition mit Verwendung von 4 erläutert werden.
Wie in 4 gezeigt, wird die A/D-Umwandlungsverarbeitung beispielsweise einmal jede 20 μs auf dem Klopfsensorsignal (siehe 4(i)) in der Digitalsignalverarbeitungs-Periode (siehe 4(ii)) ausgeführt. Als Nächstes wird ein Spektrum in einem vorbestimmten Frequenzband (siehe 4(iv)) aus dem Klopfsensorsignal für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel mit beispielsweise der Diskreten Fourier-Transformation (DTF) berechnet. Im Anschluss daran wird eine Periode, in der eine Vibration aufgrund des Klopfens auftritt, im Voraus als eine Klopferfassungsperiode OPN (Offen-Periode OPN) gesetzt, wird eine Interpolationsperiode INT bei jedem Ende der Klopferfassungsperiode gesetzt, und werden andere Perioden als diese als Geschlossen-Perioden CLS gesetzt. Darüber hinaus wird der Offen-Verstärkungsgrad auf 1 in der Offen-Periode OPN gesetzt, wird der Geschlossen-Verstärkungsgrad auf 0 in den Geschlossen-Perioden CLS gesetzt, und wird der Interpolationsverstärkungsgrad auf einen Lineare-Interpolation-Wert zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad in der Interpolationsperiode INT gesetzt. Hier wird eine Erläuterung hinsichtlich eines Falles gegeben, in dem der vorbestimmte Interpolationsverstärkungsgrad auf 0 gesetzt wird (siehe 4(v)). Das in (iv) von 4 gezeigte berechnete Spektrum wird mit dem in (v) von 4 gesetzten Klopffenster multipliziert, ein Peak-Hold-Wert des resultierenden multiplizierten Spektrums wird als ein Klopfsignal VP berechnet, und die Position, wo das Klopfsignal VP berechnet wird, wird als eine Klopfsignalposition VPOS (siehe 4(vi)) erhalten.
Die folgende Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungseinheit 18 und Vergleichseinheit 19 bilden eine Klopferfassungseinrichtung. Die Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungseinheit 18 berechnet einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH, der für den späteren Vergleich verwendet wird, mit Verwendung des auf einer Taktbasis (bzw. Hubbasis) berechneten Klopfsignals VP, auf Grundlage der folgenden Gleichung (1) bis Gleichung (4). VGBL[n] = KBGL × VP[n – 1] + (1 – KBGL) × VP[n] (1) wobei VBGL ein Mittelwert des Klopfsignals VP ist; VP das Klopfsignal ist; KBGL ein Filterkoeffizient ist; und n eine Taktnummer (Englisch: stroke number) ist. VVAR[n] = KVAR × VVAR[n – 1] + (1 – KVAR) × {(VP – VBGL)[n]}² (2) wobei VVAR eine Varianz des Klopfsignals VP ist; KVAR ein Filterkoeffizient zum Berechnen der Varianz ist; und n die Taktnummer ist. VSGM[n] = (VVAR[n])^1/2 (3) wobei VSGM eine Standardabweichung des Klopfsignals VP ist. VTH = VBGL + KTH × VSGM (4) wobei VTH der Klopfbestimmungs-Schwellenwert ist; und KTH ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Koeffizient ist.
Hier werden Hochfrequenzkomponenten aus dem Klopfsignal VP mit Verwendung eines für jede Gleichung verwendeten Filterkoeffizienten von ungefähr 0,95 entfernt, und außerdem wird, wenn die Operation in einem Einschwingzustand ist, der Filterkoeffizient auf kleiner als 0,95 zum schnellen Nachfolgen einer Klopfsignaländerung gesetzt; wenn unterdessen eine Klopfbestimmung gemacht wird, wird der Koeffizient auf größer als 0,95 zum langsamen Nachfolgen der Ändern gesetzt.
Darüber hinaus wird der Wert des Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Koeffizienten KTH im Voraus derart gesetzt, dass, wenn das Klopfen nicht auftritt, der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH größer als das Klopfsignal VP wird, wohingegen, wenn es auftritt, der Wert VTH kleiner als das Klopfsignal VP wird.
Die Vergleichseinheit 19 bestimmt ein Klopfauftreten durch Vergleichen des Klopfsignals VP mit dem Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH mit Verwendung von Gleichung (5) und berechnet dann eine Klopfintensität VK. VK[n] = max{(VP[n] – VTH[n])/(VP[n] – VBGL[n]),0} (5) wobei VK die Klopfintensität ist, und, wenn VK > 1 ist, ein Klopfauftreten bestimmt wird.
Was die folgende Klopfvermeidungseinrichtung 20 betrifft, wird ihre Operation zum Vermeiden des Klopfens durch Verzögerung des Zündzeitpunkts wie folgt erläutert werden:
Zuerst wird ein Verzögerungswinkel ΔRTD mit Verwendung von Gleichung (6) gemäß der Klopfintensität für jede Zündung berechnet. ΔRTD[n] = VK[n] × KRTD wenn VK[n] > 1 und VPOS innerhalb der Klopferfassungsperiode ist, ΔRTD[n] = 0 andernfalls. (6) wobei ΔRTD eine Verzögerungsquantität für jede Zündung ist; und KTRD ein Verzögerungsquantitäts-Einfluss-Koeffizient ist.
Hier wird die Verzögerungsquantität für jede Zündung ΔRTD nur berechnet, wenn die Klopfsignalposition VPOS innerhalb der Klopferfassungsperiode ist, wenn ein Klopfauftreten durch die Klopfbestimmungseinrichtung bestimmt wird.
Als Nächstes wird eine Klopfkorrekturquantität RTD durch die folgende Gleichung (7) berechnet. RTD[n] = RTD[n – 1] – ΔRTD[n] wenn ΔRTD[n] > 0, RTD[n] = RTD[n – 1] + ΔADV andernfalls. (7) wobei RTD die Klopfkorrekturquantität ist; und ΔADV eine Vorverstellungsquantität ist.
Hier werden die Verzögerungsquantität für jede Zündung ΔRTD und der Klopfkorrekturwert RTD beide positiv in der Vorverstellungsseite und negativ in der Verzögerungsseite gemacht.
Zuletzt wird das Klopfauftreten vermieden durch Korrigieren des Motorzündzeitpunktes auf Grundlage der Klopfkorrekturquantität RTD. Der Umriss des Verfahrens der Verarbeitung zum Realisieren der Klopfregelung ist, wie es oben erläutert worden ist.
Dem Obigen folgend, wird die Operation, wenn ein Störgeräusch tatsächlich dem Klopffenster in dieser Ausführungsform überlagert wird, im Detail mit Verwendung von 5A bis 5C und 6A bis 6C erläutert werden.
5A bis 5C sind jeweils ein Diagramm, das ein Spektrum zeigt, nachdem die digitale Signalverarbeitung in einem Verbrennungsprozess ausgeführt worden ist, in dem (a) bis (c) unterschiedliche Störgeräusch-überlagerte Zustände wie folgt darstellen:

(a): Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch auf einer Position entfernt von einer Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlich auftritt.
(b): Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch in der Nähe der Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlich auftritt.
(c): Ein Zustand, in dem ein Störgeräusch der Periode überlagert wird, in der das Klopfen wahrscheinlicht auftritt.

In jedem Zustand wird ein Peak-Hold-Wert des Spektrums in der Klopferfassungsperiode als ein Klopfsignal berechnet.
6A bis 6C zeigen jeweils ein Zeitschaubild, das Bewegungen des Mittelwertes VBGL des Klopfsignals VP und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH darstellt, wenn der Störgeräusch-überlagerte Zustand sich von (a) zu (b) zu (c) verlagert. 5A und 6A zeigen die Operation gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In Ausführungsform 1 wird der Interpolationsverstärkungsgrad auf 0 gesetzt, der derselbe wie der in den Geschlossen-Perioden CLS gesetzte Geschlossen-Verstärkungsgrad ist. Ein Störgeräusch wird den Geschlossen-Perioden CLS in 5A(a) überlagert, der Interpolationsperiode INT in 5A(b), und der Offen-Periode OPN in 5A(c).
In 6A wird das Störgeräusch der Interpolationsperiode ITN zur Zeit T12 überlagert, und danach wird das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN zur Zeit T22 überlagert; da jedoch wie oben beschrieben ein Lineare-Interpolation-Wert zwischen 1 und 0 in der Interpolationsperiode in dem Klopffenster gemäß Ausführungsform 1 gesetzt wird, nimmt das Klopfsignal VP schrittweise zu wie das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN nahe kommt; deshalb kann die Berechnungsverzögerung des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH aufgrund eines plötzlichen Anstiegs des Klopfsignals VP unterdrückt werden, so dass eine fehlerhafte Klopferfassung unterdrückt werden kann. Wenn ein Vibrationspegel aufgrund des Klopfens, VKNK, derselbe wie der in der Figur gezeigte ist, kann darüber hinaus beispielsweise das Klopfen bis Zeit T3 erfasst werden.
Ausführungsform 2.
Als Nächstes zeigen 5B und 6B die Operation einer Klopfregelungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
In Ausführungsform 2 wird der Interpolationsverstärkungsgrad auf 1 gesetzt, was derselbe wie der in der Klopferfassungsperiode PON gesetzte Offen-Verstärkungsgrad ist. Ein Störgeräusch wird den Geschlossen-Perioden CLS in 5B (a) überlagert, der Interpolationsperiode INT in 5B (b), und der Offen-Periode OPN in 5B (c).
In 6B wird das Störgeräusch der Interpolationsperiode INT zur Zeit T11 überlagert, und danach der Klopferfassungsperiode OPN zur Zeit T21 überlagert. Zur Zeit T11, wenn das Störgeräusch der Interpolationsperiode ITN überlagert wird, nimmt das Klopfsignal VP plötzlich zu dem Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches zu, und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH, der durch eine Glättungsverarbeitung des Klopfsignals VP berechnet wird, wird mit einer gewissen Zeitverzögerung berechnet. Deshalb überschreitet das Klopfsignal VP den Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH nach Zeit T11, obwohl der Klopfen nicht auftritt; wenn die Störgeräusch-überlagerte Position innerhalb der Interpolationsperiode ITN ist, wird jedoch die Korrekturquantität RTD nicht durch die Klopfvermeidungseinrichtung 20 berechnet, selbst wenn das Klopfsignal VP den Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH überschreitet, so dass das Klopfen nicht fehlerhaft erfasst wird.
Ausführungsform 3.
5C und 6G zeigen die Operation einer Klopfregelungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. In Ausführungsform 3 wird der Interpolationsverstärkungsgrad derart gesetzt, dass der Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches, das in und außerhalb der Klopferfassungsperiode kommt bzw. auftritt, nahezu derselbe wie der aufgrund der Verbrennung mit Ausnahme des Klopfens wenigstens in der Klopferfassungsperiode wird. Ein Störgeräusch wird den Geschlossen-Perioden CLS in 5C(a) überlagert, der Interpolationsperiode INT in 5C(b), und der Offen-Periode OPN in 5C(c) .
Durch Setzen des Interpolationsverstärkungsgrades derart, dass der Vibrationspegel aufgrund des Störgeräusches derselbe wird wie der in der Klopferfassungsperiode OPN, kann darüber hinaus die Interpolationsperiode enger als die in der oben beschriebenen Ausführungsform 2 gesetzte gesetzt sein, so dass ein festes bzw. feststehendes Störgeräusch, das spezifisch dem Motor und dessen Betriebszustand zugeschrieben wird und bei nahezu einer feststehenden Position auftritt, wie in 5C gezeigt, entfernt werden kann.
In 6C wird das Störgeräusch der Interpolationsperiode ITN zur Zeit T13 überlagert, und danach wird das Störgeräusch der Klopferfassungsperiode OPN zur Zeit T23 überlagert; da jedoch wie oben beschrieben ein Lineare-Interpolation-Wert zwischen 1 und einem vorbestimmten Interpolationswert (zum Beispiel 0,5) in der Interpolationsperiode in dem Klopffenster gemäß Ausführungsform 3 gesetzt wird, nimmt das Klopfsignal VP schrittweise zu, wie das Störgeräusch nah der Klopferfassungsperiode OPN kommt; deshalb kann die Berechnungsverzögerung des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH aufgrund einer plötzlichen Zunahme des Klopfsignals VP unterdrückt werden, so dass eine fehlerhafte Klopferfassung unterdrückt werden kann. Wenn der Vibrationspegel aufgrund des Klopfens, VKNK, derselbe wie der in der Figur gezeigte ist, kann darüber hinaus das Klopfen zum Beispiel bis Zeit T4 erfasst werden.
Wie oben beschrieben, setzt gemäß einer Klopfregelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Klopffenster-Setzeinrichtung 17 im Voraus als eine Klopferfassungsperiode (Offen-Periode OPN) eine Periode, in der eine Vibration aufgrund des Klopfens (bzw. eine durch Klopfen veranlasste Vibration) auftritt, multipliziert das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 mit einem Offen-Verstärkungsgrad in der Klopferfassungsperiode und multipliziert das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 mit einem Geschlossen-Verstärkungsgrad in den anderen Perioden als der Klopferfassungsperiode (Geschlossen-Perioden CLS), wobei außerdem eine vorbestimmte Interpolationsperiode INT zwischen der Offen-Periode OPN und jeder der Geschlossen-Perioden CLS bereitgestellt wird, und wobei in der Interpolationsperiode INT das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung 16 mit einem Lineare-Interpolation-Wert zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad multipliziert wird. Da eine plötzliche Änderung des Klopfsignalpegels nicht auftritt, selbst wenn zahlreiche Störgeräuscharten in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftreten, kann deshalb eine fehlerhafte Klopferfassung aufgrund des der Änderung langsam folgenden Klopfbestimmungs-Schwellenwertes unterdrückt werden, und da die Klopferfassungsperiode nicht unnötig erweitert wird, kann außerdem ein exzellenter Effekt erwartet werden, in dem eine fehlerhafte Klopferfassung außerhalb der Klopferfassungsperiode vermieden werden kann, und als ein Ergebnis kann eine Klopfregelbarkeit verbessert werden.
Obwohl Erläuterungen hinsichtlich der Interpolationsperiode bei dem hinteren Ende der Klopferfassungsperiode in jeder oben beschriebenen Ausführungsform getätigt worden sind, kann darüber hinaus dieselbe Ausgestaltung für das vordere Ende der Klopferfassungsperiode angewendet werden, wodurch derselbe Effekt herbeigeführt wird.
In einem Zustand, in dem ein unterschiedliches Störgeräusch vor und nach der Klopferfassungsperiode überlagert wird, wird darüber hinaus die Interpolationsperiode individuell bei den vorderen und hinteren Enden der Klopferfassungsperiode gesetzt, wodurch eine fehlerhafte Klopferfassung aufgrund des Störgeräusches präziser unterdrückt werden kann.
Da das in dem Verbrennungsprozess überlagerte Störgeräusch auch in Abhängigkeit von einem Betriebszustand variiert, kann darüber hinaus das Setzen der Interpolationsperiode und des Interpolationsverstärkungsgrades in Abhängigkeit von wenigstens einem von einer Motordrehzahl und einer Motorlast präziser eine fehlerhafte Klopferfassung aufgrund des Störgeräusches unterdrücken.
Die vorhergehenden und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4363171 [0009]
JP 2008-215142 [0009]

Claims

Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor, umfassend: einen Klopfsensor (12) zum Erfassen einer Vibration aufgrund eines Klopfens des Motors; eine Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung (16) zum Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse auf Grundlage einer Ausgabe von dem Klopfsensor (12) während einer im Voraus gesetzten Digitalsignalverarbeitungs-Periode; eine Klopffenster-Setzeinrichtung (17) zum Berechnen, als ein Klopfsignal, eines Peak-Hold-Wertes in einem Klopffenster, das im Voraus gesetzt ist, bezüglich des Verarbeitungsergebnisses durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung (16) und zum Berechnen, als eine Klopfsignalposition, einer Position, wo der Klopfsignal berechnet wird; eine Klopferfassungseinrichtung (18, 19) zum Berechnen eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes mit Verwendung des Klopfsignals und zum Erfassen des Klopfens durch Vergleichen des berechneten Klopfbestimmungs-Schwellenwertes mit dem Klopfsignal; und eine Klopfunterdrückungseinrichtung (20) zum Unterdrücken des Klopfens auf Grundlage des Erfassungsergebnisses durch die Klopferfassungseinrichtung und der Klopfsignalposition; wobei die Klopffenster-Setzeinrichtung (17) im Voraus, als eine Klopferfassungsperiode (Offen-Periode), eine Periode setzt, in der die Vibration aufgrund des Klopfens auftritt, das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalverarbeitungs-Einrichtung (16) mit einem Offen-Verstärkungsgrad in der Klopferfassungsperiode multipliziert und das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalverarbeitungs-Einrichtung (16) mit einem Geschlossen-Verstärkungsgrad in Perioden außerhalb der Klopferfassangsperiode (Geschlossen-Perioden) multipliziert, wobei außerdem eine vorbestimmte Interpolationsperiode bereitgestellt wird zwischen der Offen-Periode und jeder Geschlossen-Periode, und wobei in der Interpolationsperiode die Einrichtung das Verarbeitungsergebnis durch die Digitalsignalverarbeitungs-Einrichtung (16) mit einem Lineare-Interpolation-Wert zwischen dem Offen-Verstärkungsgrad und einem vorbestimmten Interpolationsverstärkungsgrad multipliziert.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Klopfunterdrückungseinrichtung (20) eine Unterdrückungsregelung nur unternimmt, wenn ein Klopfauftreten von dem Erfassungsergebnis durch die Klopferfassungseinrichtung (18, 19) bestimmt wird und die Klopfsignalposition innerhalb der Klopferfassungsperiode ist.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei der Offen-Verstärkungsgrad auf 1 gesetzt ist, der Geschlossen-Verstärkungsgrad auf 0 gesetzt ist, und der Interpolationsverstärkungsgrad auf 0 oder 1 gesetzt ist.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei der Interpolationsverstärkungsgrad derart gesetzt ist, dass ein Vibrationspegel aufgrund des in und außerhalb der Klopferfassungsperiode auftretenden Störgeräusches nahezu dasselbe ist wie ein Vibrationspegel aufgrund einer Verbrennung mit Ausnahme von dem Klopfen wenigstens in der Klopferfassungsperiode.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 4, wobei die Interpolationsperiode durch Setzen des Interpolationsverstärkungsgrades enger gesetzt wird.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Interpolationsperiode und der Interpolationsverstärkungsgrad individuell für Interpolationsperioden vor und nach der Klopferfassungsperiode gesetzt werden.
Klopfregelungsvorrichtung für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Interpolationsperiode und der Interpolationsverstärkungsgrad auf Grundlage von wenigstens einem von der Motordrehzahl und einer Motorlast gesetzt werden.