DE102012220764A1

DE102012220764A1 - Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012220764A1
Application number: DE102012220764A
Authority: DE
Inventors: Toshikatsu SAITO; Takahiko Ono; Keitaro Ezumi; Tomokuni Kusunoki; Atsushi Inoue; Hiroki Morimoto
Original assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: CN103161642A; CN103161642B; US9394836B2; DE102012220764B4; US20130151127A1; JP2013122192A; JP5839972B2

Abstract

Eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung enthält eine Pseudoklopf-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist in einem Klopferfassungsfenster, auf Grundlage von wenigstens einem von der Frequenz, einem eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag, einem eine Last des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag und einem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag; und eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit, die eine zweite Periode auf eine Periode setzt, die ungefähr dieselbe wie eine erste Periode ist, in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen nicht produziert wurde, und die ein Gleitend-Mitteln nicht realisiert oder die zweite Periode auf eine Periode setzt, die schmaler als die erste Periode ist, in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung und im Besonderen eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung, die mit einer Klopferfassungsfunktion zum Erfassen eines in einem Verbrennungsmotor verursachten Klopfens versehen ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Bislang ist ein Verfahren bekannt gewesen, in dem ein in einem Verbrennungsmotor verursachtes Klopfphänomen durch Verwendung eines Vibrationssensors erfasst wird. In diesem Verfahren wird ein Klopfen auf solch eine Weise erfasst, dass der Pegel einer Vibration einer inhärenten Frequenz in einem vorbestimmten Klopferfassungsfenster extrahiert wird auf Grundlage einer Tatsache, dass, wenn das Klopfen während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors verursacht wird, eine Vibration mit einer inhärenten Frequenz entsprechend dem Verbrennungsmotor oder dem Vibrationsmodus des Klopfens verursacht wird. Es ist allgemein bekannt, dass ein Pegel einer Vibration einer inhärenten Frequenz extrahiert wird durch ein Verfahren, das einen analogen Bandpassfilterschaltkreis nutzt, oder mittels Durchführung einer Digitalsignal-Verarbeitung, so wie eine Kurzzeit-Fourier-Transformation (hier im Nachfolgenden als ”STFT” bezeichnet) oder eine diskrete Fourier-Transformation (hier im Nachfolgenden als ”DFT” bezeichnet).
Unterdessen kann in dem extrahierten Pegel einer Vibration einer inhärenten Frequenz ein elektrisches Störgeräusch oder mechanisches Störgeräusch überlagert sein, verursacht durch Setzen eines Einlassventils oder eines Auslassventils oder verursacht aufgrund eines Startens oder Beendens der Kraftstoffeinspritzung durch einen Injektor. Demgemäß wird in der in Patentdokument 1 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-348764 ) offenbarten Technologie die Aufmerksamkeit auf die Tatsache gerichtet, dass, während eine Klopfwellenform, die aus dem Pegel einer durch ein Klopfen verursachten Vibration gebildet ist, schrittweise nach Erreichen ihrer Spitze abgeschwächt wird bzw. abnimmt, eine Wellenform eines elektrischen Störgeräusches und eine Wellenform eines mechanischen Störgeräusches, gebildet aus dem Vibrationspegel des mechanischen Störgeräusches, rasch nach Erreichen ihrer Spitzen gedämpft werden bzw. abnehmen, und ein Umschalten wird durchgeführt zwischen einer ersten Frequenz und einer zweiten Frequenz, die vorbereitend gesetzt sind, in Übereinstimmung mit dem Betriebsstatus eines Verbrennungsmotors, so dass eine inhärente Frequenz, bei der die Klopfwellenform deutlich erscheint, erhalten wird.
Genauer genommen wird in der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie die Frequenz zu der ersten Frequenz in einem ersten Betriebsstatus umgeschaltet und wird zu der zweiten Frequenz in einem zweiten Betriebsstatus umgeschaltet. In der ersten Frequenz wird dann eine Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens durchgeführt auf Grundlage des Spitzenwertes eines Vibrationspegels; in der zweiten Frequenz wird eine Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens durchgeführt auf Grundlage des Integrationswertes eines Vibrationspegels.
In der im Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Technologie wird der Integrationswert des Pegels einer Vibration einer zweiten Frequenz genutzt für die zweite Frequenz, auf die ein mechanisches Störgeräusch und ein elektrisches Störgeräusch überlagert sind, und der Bereich eines Vibrationspegels, in einem Klopferfassungsfenster, der/das eine Klopfwellenform enthält, und der Bereich eines Vibrationspegels, in dem Klopferfassungsfenster, der/das eine Wellenform eines mechanischen Störgeräusches enthält, werden miteinander verglichen; deshalb kann das S/N-Verhältnis im Vergleich mit einem Fall angehoben werden, wo der Spitzenwert eines Vibrationspegels, in einem Klopferfassungsfenster, der/das eine Klopfwellenform enthält, und der Spitzenwert eines Vibrationspegels, der/das eine Wellenform eines mechanischen Störgeräusches enthält, miteinander verglichen werden.
Augrund vielfältiger Faktoren, so wie Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur des Öls in dem Verbrennungsmotor und die Temperatur der Kühlflüssigkeit) in dem Brennraum eines Verbrennungsmotors, und Variationen in Verbrennungsmotoren (z. B. Variationen in den Kompressionsverhältnissen in Brennräumen) variiert die Startposition einer Klopfwellenform für einen Kurbelwinkel von dem oberen Totpunkt der Kompression. Deshalb ist es schwierig, ein Klopferfassungsfenster zweckgemäß auf solch eine Weise zu setzen, dass dessen jeweilige Ecken bzw. Kanten mit der Startposition und der Endposition der Klopfwellenform ausgerichtet sind; somit muss der Bereich des Klopferfassungsfensters zu einem gewissen Ausmaß breiter gesetzt werden. Im Gegensatz zu der im Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Technologie werden in der in Patentdokument 2 ( japanisches Patent Nr. 3083546 ) offenbarten Technologie Vibrationspegel (die in Patentdokument 2 durch Realisierung einer STFT berechnete Spektrallinien bezeichnen) in einem Klopferfassungsfenster jedes vorbestimmte Spektrum gleitend-gemittelt, und auf Grundlage der gleitend-gemittelten Spektrallinien wird eine Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens durchgeführt.
In der in Patentdokument 2 offenbarten konventionellen Technologie wird, obwohl der Bereich des Klopferfassungsfensters zu einem gewissen Ausmaß breiter gesetzt ist, die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitung in einer Periode (vorbestimmte Spektrallinien) durchgeführt, die der Breite zwischen der Startposition und der Endposition einer Klopfwellenform entspricht, so dass eine Periode erfasst wird, in der der Pegel einer durch ein Klopfen verursachten Vibration deutlich erscheint; deshalb können, wie es der Fall ist, wo der Integrationswert eines Vibrationspegels, in der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie, genutzt wird, die Vibrationspegel eines mechanischen Störgeräusches und eines elektrischen Störgeräusches reduziert werden.
[Verweis auf den Stand der Technik]
[Patentdokument]

Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-348764
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3083546

In der in Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Technologie wird eine Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens durchgeführt auf Grundlage des Spitzenwertes eines Pegels einer Vibration einer ersten Frequenz in dem Klopferfassungsfenster; jedoch sollte es verstanden werden, dass in manchen Verbrennungsmotoren ein mechanisches Störgeräusch und elektrisches Störgeräusch sowohl der ersten Frequenz als auch der zweiten Frequenz überlagert sind. Hinsichtlich dessen ist es vorstellbar, dass selbst in dem Fall der ersten Frequenz eine Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens durchgeführt wird auf Grundlage des Integrationswertes des Vibrationspegels in dem Klopferfassungsfenster. Dieses Verfahren ist äquivalent zu dem Verfahren, in dem in der in Patentdokument 2 offenbarten konventionellen Technologie für jede von einer Vielzahl inhärenter Frequenzen Spektrallinien in dem Klopferfassungsfenster jedes vorbestimmte Spektrum gleitend-gemittelt werden.
Jedoch kann beispielsweise in solch einem spezifischen Betriebsstatus wie ”die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist ungefähr 2000 [U/min], die Last ist hoch, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (hier im Nachfolgenden als ”A/F” bezeichnet) ist angereichert” ein eindeutiges Verbrennungsstörgeräusch in einer inhärenten Frequenz auftreten; in diesem Fall wird, wenn wie in der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie der Integrationswert eines Vibrationspegels in dem Klopferfassungsfenster genutzt wird, das S/N-Verhältnis verschlechtert, wenn ein Pseudoklopfen auftritt.
9 ist eine Menge erläuternder Graphen zum Vergleichen der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, mit den Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn kein Klopfen auftritt, aber ein Pseudoklopfen auftritt; die Abszisse bezeichnet den Kurbelwinkel, und die Ordinate bezeichnet das Spektrum. 9(1) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn eine DTF realisiert wird durch Nutzen von Vibrationsdaten in dem Kurbelwinkelbereich von [–10°] CA nach dem oberen Totpunkt (hier im Nachfolgenden als ”ATDC” (Engl.: After Top Death Center) bezeichnet) bis ATDC [80°] CA.
9(2) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum, die in 9(1) dargestellt sind, durch Nutzen von Spektren gleitend-gemittelt werden, deren Anzahl einer Periode entspricht, die dieselben wie die Breite der Klopfwellenform ist. 9(3) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum, die in 9(1) dargestellt sind, durch Nutzen von Spektren gleitend-gemittelt werden, deren Anzahl größer ist als die der Spektren, mit denen 9(2) erhalten wird. Außerdem wird in der folgenden Erläuterung die Anzahl der Spektren, die für die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitung genutzt wird, als eine Gleitender-Mittelwert-Anzahl bezeichnet werden.
In 9(1), 9(2) und 9(3) ist ”S” der Spitzenwert der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, und ”N” ist der Spitzenwert der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Pseudoklopfen auftritt; ”S/N” ist das Verhältnis des Spitzenwertes S zu dem Spitzenwert N.
Wie in 9(1) veranschaulicht, wird der Spektrumpegel der Pseudoklopfwellenform dadurch gekennzeichnet, dass er sich weiter langsamer abschwächt nach Erreichen des Spitzenwertes N als der Spektrumspegel der Klopfwellenform sich abschwächt nach Erreichen des Spitzenwertes S. Wenn in dem Fall, wo ein Pseudoklopfen auftritt, eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitung durchgeführt wird, werden die S/N-Verhältnisse 1,346, 0,809 und 0,664 in 9(1), 9(2) bzw. 9(3). Wie oben beschrieben, wird das S/N-Verhältnis kleiner, wenn die Gleitender-Mittelwert-Anzahl (entsprechend der Periode eines Klopferfassungsfensters in Patentdokument 1) größer wird/ist; somit gibt es ein Problem, dass in dem Fall, wo die Frequenz, der ein Pseudoklopfen überlagert wird, ungefähr dieselbe wie die inhärente Frequenz ist, die Klopferfassungsfähigkeit und die Fehlerfassungstoleranz verschlechtert werden.
In der in Patentdokument 1 offenbarten konventionellen Technologie wird jedoch die Bestimmung hinsichtlich des Auftretens eines Klopfens in der zweiten Frequenz, der ein mechanische Störgeräusch und ein elektrisches Störgeräusch überlagert sind, durchgeführt auf Grundlage des Integrationswertes des Vibrationspegels in dem Klopferfassungsfenster ungeachtet des Auftritts eines Pseudoklopfens; außerdem wird auch in der in Patentdokument 2 offenbarten konventionellen Technologie ungeachtet des Auftritts eines Pseudoklopfens eine Bestimmung hinsichtlich des Auftritts eines Klopfens durchgeführt auf Grundlage des Verfahrens, in dem Spektrallinien sequentiell gleitend-gemittelt werden jede vorbestimmte Gleitender-Mittelwert-Anzahl; deshalb gibt es ein Problem, dass in dem Fall, wo ein Pseudoklopfen überlagert ist, die Klopferfassungsfähigkeit und die Fehlerfassungstoleranz verschlechtert werden.
INHALTSANGABE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist realisiert worden, um die vorhergehenden Probleme der konventionellen Technologien zu lösen; es ist ihre Aufgabe, eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung bereitzustellen, die unterdrücken kann, dass die Klopferfassungsfähigkeit und die Fehlerfassungstoleranz verschlechtert werden, selbst wenn ein Pseudoklopfen auftritt.
Eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung enthält: eine Vibrationserfassungseinheit, die als Vibrationsdaten eine Vibration oder eine Druckwelle erfasst, die innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors produziert worden ist; eine Klopferfassungsfenster-Setzeinheit, die vorbereitend ein Klopferfassungsfenster in Übereinstimmung mit einem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors auf solch eine Weise setzt, dass das Klopferfassungsfenster eine erste Periode enthält, in der der Pegel einer durch ein Klopfen des Verbrennungsmotors produzierten Vibration deutlich erscheint; eine Digitalsignal-Verarbeitungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich einer Vielzahl von Frequenzen Vibrationspegel in Schritten einer vorbestimmten Zeit berechnet, die erhalten werden durch Anwenden einer Zeit-Frequenz-Analyse auf die in dem Klopferfassungsfenster erfassten Vibrationsdaten; eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung einer auf Grundlage der ersten Periode gesetzten zweiten Periode und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; eine Klopfbestimmungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes, und dann der Spitzenwert und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert miteinander verglichen werden, so dass es bestimmt wird, ob oder nicht das Klopfen produziert worden ist; eine Klopfverhinderungseinheit, die eine Aktion zum Verhindern des Klopfens unternimmt, wenn bestimmt wird, dass das Klopfen produziert worden ist, hinsichtlich wenigstens einer von der Vielzahl von Frequenzen; und eine Pseudoklopf-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist in dem Klopferfassungsfenster, auf Grundlage von wenigstens einem von der Frequenz, einem eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag, einem eine Last des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag und einem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag. Die erste Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen nicht produziert wurde, die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit die zweite Periode auf eine Periode setzt, die ungefähr dieselbe wie die erste Periode ist, und in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen produziert wurde, die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit das Gleitende-Mitteln (bzw. die gleitende Mittelwertbildung) nicht realisiert oder die zweite Periode auf eine Periode setzt, die schmaler als die erste Periode ist.
Eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung enthält: eine Vibrationserfassungseinheit, die als Vibrationsdaten eine Vibration oder eine Druckwelle erfasst, die innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors produziert worden ist; eine Klopferfassungsfenster-Setzeinheit, die vorbereitend ein Klopferfassungsfenster in Übereinstimmung mit einem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors auf solch eine Weise setzt, dass das Klopferfassungsfenster eine erste Periode enthält, in der der Pegel einer durch ein Klopfen des Verbrennungsmotors produzierten Vibration deutlich erscheint; eine Digitalsignal-Verarbeitungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich einer Vielzahl von Frequenzen Vibrationspegel in Schritten einer vorbestimmten Zeit berechnet, die erhalten werden durch Anwenden einer Zeit-Frequenz-Analyse auf die in dem Klopferfassungsfenster erfassten Vibrationsdaten; eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung einer auf Grundlage der ersten Periode gesetzten zweiten Periode, und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; eine Klopfbestimmungseinheit, die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes, und dann der Spitzenwert und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert miteinander verglichen werden, so dass es bestimmt wird, ob oder nicht das Klopfen produziert worden ist; eine Klopfverhinderungseinheit, die eine Aktion zum Verhindern des Klopfens unternimmt, wenn bestimmt wird, dass das Klopfen produziert worden ist, hinsichtlich wenigstens einer von der Vielzahl von Frequenzen; und eine Pseudoklopf-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist in dem Klopferfassungsfenster, auf Grundlage von wenigstens einem von der Frequenz, einem eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag, einem eine Last des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag und einem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag. Die zweite Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ungeachtet des Ergebnisses einer Bestimmung durch die Pseudoklopf-Bestimmungseinheit, ob oder nicht das Pseudoklopfen produziert worden ist, die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung der zweiten Periode zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, und der zweiten Periode zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen produziert wurde, und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; und die Klopfbestimmungseinheit gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung durchführt, in der der Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes.
In jeder der vorhergehenden Erfindungen bezeichnet das Pseudoklopfen einen Vibrationspegelstatus, in dem in dem Fall, wo das Gleitende-Mitteln realisiert wird durch Verwendung der zweiten Periode, die gesetzt worden ist, ungefähr gleich zu der ersten Periode zu sein, das Verhältnis des Spitzenwertes zu einer Zeit, wenn ein Klopfen produziert wird, zu dem Spitzenwert zu einer Zeit, wenn kein Klopfen produziert wird, dasselbe wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.
In einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird, wenn ein Pseudoklopfen produziert wird, das Gleitende-Mitteln nicht realisiert oder in einer Periode realisiert, die schmaler als die erste Periode ist; deshalb kann eine Wirkung erhalten werden, dass selbst in dem Fall, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, es unterdrückt werden kann, dass die Klopferfassungsfähigkeit und die Fehlerfassungstoleranz verschlechtert werden.
In einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung kann ein Klopfen rasch bestimmt werden, unmittelbar nachdem ein Übergang gemacht wird zwischen einem Betriebsstatus, wo kein Pseudoklopfen produziert wird, und einem Betriebsstatus, wo ein Pseudoklopfen produziert wird; deshalb kann eine Wirkung erhalten werden, dass es unterdrückt werden kann, dass eine Fehlerfassung auftritt in einer Periode von einem Zeitpunkt, unmittelbar nachdem ein Übergang gemacht wird zwischen einem Betriebsstatus, wo kein Pseudoklopfen produziert wird, und einem Betriebsstatus, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der Klopfbestimmungs-Schwellenwert sich stabilisiert.
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, 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 Verbrennungsmotor veranschaulicht, auf den eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch die Steuereinheit einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch die Klopfsteuereinhet einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Menge imaginärer Diagramme, die eine Signalverarbeitung darstellen, die durch eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, und in der Vibrationsdaten gleitend-gemittelt sind.
5A ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Operation einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5B ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Operation einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5C ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Operation einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein erstes Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Menge von Diagrammen zum Vergleichen der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, mit den Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein mechanisches Störgeräusch auftritt (aber kein Klopfen auftritt).
9 ist eine Menge erläuternder Diagramme zum Vergleichen der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, mit den Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn kein Klopfen auftritt, aber ein Pseudoklopfen auftritt.
10 ist eine Menge von Diagrammen, die das Verhalten des Spitzenwertes und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes zu einer Zeit darstellen, wenn kein Klopfen auftritt, in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Hier wird im Nachfolgenden eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung im Detail mit Verweis auf die Zeichnungen erläutert werden. 1 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, auf den eine Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Im Allgemeinen ist ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug, so wie ein Automobil, mit einer Vielzahl von Zylindern und einer Vielzahl von Kolben versehen; jedoch sind zur Vereinfachung der Erläuterung in 1 nur ein einzelner Zylinder und nur ein einzelner Kolben veranschaulicht. 2 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch die Steuereinheit einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In 1 ist bei der Stromaufwärtsseite des Einlasssystems eines Verbrennungsmotors 1 ein elektronisch-gesteuertes Drosselklappenventil 2 bereitgestellt, das elektrisch gesteuert wird, um die Einlassluft-Strömungsrate einzustellen. Um den Öffnungsgrad des elektronisch-gesteuerten Drosselklappenventils 2 zu messen, ist ein Drosselklappen-Öffnungsgradsensor 3 bereitgestellt. Anstelle des elektronisch-gesteuerten Drosselklappenventils 2 kann ein mechanisches Drosselklappenventil genutzt werden, das direkt mit einem nicht-veranschaulichten Gaspedal durch einen Draht gekoppelt ist.
Bei der Stromaufwärtsseite des elektronisch-gesteuerten Drosselklappenventils 2 ist ein Luftströmungssensor 4 bereitgestellt, der die Einlassluft-Strömungsrate misst; in der Nähe des Verbrennungsmotors 1, der sich bei der Stromabwärtsseite des elektronisch-gesteuerten Drosselklappenventils 2 befindet, gibt es einen Einlasskrümmerdruck-Sensor 6, der den Innendruck eines Ausgleichbehälters 5 misst. Der Luftströmungssensor 4 und der Einlasskrümmerdruck-Sensor 6 können beide bereitgestellt sein, oder einer von diesen kann bereitgestellt sein.
Bei einem Einlassventil, das in der Einlassöffnung bei der Stromabwärtsseite des Ausgleichbehälters 5 bereitgestellt ist, ist ein variabler Einlassventilmechanismus 7 bereitgestellt, der die Öffnungs-/Schließzeit und den Hubbetrag des Einlassventils variabel steuern kann; ein Injektor 8, der Kraftstoff einspritzt, ist bei der Einlassöffnung bereitgestellt. Es kann ermöglicht sein, dass der Injektor 8 innerhalb des Zylinders des Verbrennungsmotors 1 derart bereitgestellt ist, dass der Injektor 8 Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzen kann.
In dem Verbrennungsmotor 1 sind bereitgestellt eine Zündspule 9 und eine Zündkerze 10 zum Zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Zylinders des Verbrennungsmotors 1; ein Kurbelwinkelsensor 11 zum Erfassen der Ecke bzw. Kante einer Platte, die auf der Kurbelwelle bereitgestellt ist, um die Drehzahl und den Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors 1 zu erfassen; ein Klopfsensor 12, der als eine Vibrationserfassungseinheit dient, zum Erfassen, als Vibrationsdaten, einer Vibration oder einer Druckwelle, die innerhalb des Zylinders des Verbrennungsmotors 1 produziert worden ist; und ein A/F-Sensor 13 zum Erfassen des A/F, als der Betrag des Betriebsstatus des Verbrennungsmotors 1. Anstelle des Klopfsensors 12 kann zusätzlich zum Beispiel ein Zylinderinnendrucksensor bereitgestellt sein, der als Vibrationsdaten eine Druckwelle innerhalb des Zylinders des Verbrennungsmotors 1 misst.
In 2 werden eine durch den Luftströmungssensor 4 gemessene Einlassluft-Strömungsrate, ein durch den Einlasskrümmerdruck-Sensor 6 gemessener Einlasskrümmerdruck, ein durch den Drosselklappen-Öffnungsgradsensor 3 gemessener Öffnungsgrad des elektronisch-gesteuerten Drosselklappenventils 2, ein Impuls, der von dem Kurbelwinkelsensor 11 ausgegeben wird und mit den Kanten der auf der Kurbelwelle bereitgestellten Platten synchronisiert ist, durch den Klopfsensor 12 gemessene Vibrationsdaten und ein A/F, als der Betrag des Betriebsstatus des Verbrennungsmotors, gemessen durch den A/F-Sensor 13, an eine elektronische Steuereinheit (hier im Nachfolgenden als eine ”ECU” bezeichnet) 14 eingegeben. Von vielfältigen Arten von Sensoren, die anders als die vorhergehenden Sensor sind, werden Messwerte an die ECU 14 eingegeben; weiterhin werden Signale von anderen Controllern (so wie ein Automatikgetriebe-Steuersystem, ein Bremsensteuersystem und ein Traktionssteuersystem) auch an die ECU 14 eingegeben.
Die ECU 14 berechnet einen Ziel-Drosselklappenöffnungsgrad auf Grundlage des Accelerator-Öffnungsgrades und des Betriebsstatus des Verbrennungsmotors und steuert das elektronisch-gesteuerte Drosselklappenventil 2. In Übereinstimmung mit dem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors 1 steuert die ECU 14 den variablen Einlassventilmechanismus 7 zum variablen Steuern des Öffnungs-/Schließ-Zeitablaufs des Einlassventils, steuert den Injektor 8 derart an, um ein Ziel-A/F zu erreichen, und regt die Zündspule 9 derart an, um einen Ziel-Zündzeitpunkt zu erreichen. Wenn ein Klopfen auf solch eine Weise wie später beschrieben erfasst wird, führt die ECU 14 eine Steuerung durch, in der mittels Setzen des Ziel-Zündzeitpunktes zu der Winkelverzögerungsseite (Retardierseite) ein Auftreten des Klopfens unterdrückt wird. Darüber hinaus berechnet die ECU 14 Anweisungswerte für vielfältige Arten von Aktuatoren, die anders als die oben beschriebenen sind.
Als Nächstes wird eine Klopfsteuerung, die in der ECU 14 durchgeführt wird, mit Verweis auf die Zeichnungen erläutert werden. 3 ist ein Ausgestaltungsdiagramm, das schematisch die Klopfsteuereinheit einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine Menge imaginärer Diagramme, die eine Signalverarbeitung darstellen, die von einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, und in der/denen Vibrationsdaten gleitend-gemittelt sind; Die Ordinaten in 4(1), 4(2), 4(3), 4(4) und 4(5) bezeichnen Vibrationsdaten, die durch ein Tiefpassfilter passiert sind, ein Klopferfassungsfenster, A/D-umgewandelte Vibrationsdaten, die durch DFT berechnete Spektrallinien bzw. gleitend-gemittelte Spektrallinien; die jeweilige Abszisse von 4(1), 4(2), 4(3), 4(4) und 4(5) bezeichnet den Kurbelwinkel.
In 3 entsprechen der Klopfsensor 12 und die ECU 14 denen in 1 und 2 veranschaulichten. Als Nächstes wird die Ausgestaltung der Klopfsteuereinheit der ECU 14 erläutert werden. Die ECU 14 ist mit vielfältigen Arten von I/F-Schaltkreisen (bzw. Schnittstellen-Schaltkreisen) 141 und einem Mikrocomputer 142 ausgestaltet. Der Mikrocomputer 142 ist mit einem A/D-Wandler zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal, einer ROM-Region, in der Steuerprogramme und Steuerkonstanten gespeichert sind, einer RAM-Region, in der Variablen zu einer Zeit gespeichert sind, wenn die Programme realisiert werden, und dergleichen ausgestaltet.
Ein Tiefpassfilter (hier im Nachfolgenden als ”LPF” bezeichnet) 15 in dem I/F-Schaltkreis 141 eliminiert Hochfrequenzkomponenten aus Variationsdaten von dem Klopfsensor 12, so dass Vibrationsdaten, denen ein Klopfen, ein mechanisches Störgeräusch und ein elektrisches Störgeräusch überlagert sind, erhalten werden.
Der Mikrocomputer 142 enthält einen A/D-Wandler 16, eine Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17, eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit 18, eine Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungseinheit 19, eine Vergleichs-/Berechnungseinheit 20, eine Jede-Zündung-Verzögerungswinkelbetrag-Berechnungseinheit 21, eine Betriebsstatuswert-Erfassungseinheit 22 und eine Pseudoklopf-Bestimmungseinheit 23.
Der A/D-Wandler 16 führt eine A/D-Umwandlung jede vorbestimmte Zeit durch, zum Beispiel 10 [μs] oder 20 [μs], um analoge Vibrationsdaten von dem LPF 15 in digitale Vibrationsdaten umzuwandeln. Das LPF 15 enthält außerdem eine Funktion zum Durchführen einer Vorspannung zum Beispiel bei 2,5 [V] (die Mitte der Vibrationsdaten wird bei 2,5 [V] gehalten) zum Zweck, dass der A/D-Wandler 16 alle Vibrationsdaten aufnimmt, und eine Verstärkungsgrad-Umwandlungsfunktion, in der, wenn sie klein ist/sind, die Vibrationsdaten bezüglich 2,5 [V] verstärkt werden, und, wenn sie groß ist/sind, die Vibrationsdaten bezüglich 2,5 [V] gedämpft werden, so dass die Vibrationsdaten in die Spanne von 0 [V] bis 5 [V] fallen.
Es kann ermöglicht sein, dass, während der A/D-Wandler 16 immer eine A/D-Umwandlung durchführt, nur Vibrationsdaten in einem Klopferfassungsfenster an die Stufen einschließlich und nach der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 übertragen werden; alternativ kann es ermöglicht sein, dass die A/D-Umwandlung nur in dem Klopferfassungsfenster durchgeführt wird und dann die A/D-gewandelten Vibrationsdaten an die Stufe einschließlich und nach der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 übertragen werden. 4(2) stellt ein Bild des Klopferfassungsfensters dar; in Ausführungsform 1 ist die Spanne von ATDC –10° bis ATDC 80° das Klopferfassungsfenster. 4(3) stellt die A/D-gewandelten Vibrationsdaten in dem Klopferfassungsfenster dar. In Übereinstimmung mit dem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors 1 setzt eine Klopferfassungsfenster-Setzeinheit (nicht veranschaulicht), die vorbereitend ein Klopferfassungsfenster setzt, das Klopferfassungsfenster auf solch eine Weise, dass das Klopferfassungsfenster eine erste Periode enthält, in der der Pegel einer durch ein Klopfen des Verbrennungsmotors 1 produzierten Vibration deutlich erscheint. Die Klopferfassungsfenster-Setzeinheit ist aus dem Mikrocomputer 142 gebildet.
Die Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 wendet eine Zeit-Frequenz-Analyse durch eine Digitalsignal-Verarbeitung auf ein digitales Signal von dem A/D-Wandler 16 an. Durch die Digitalsignal-Verarbeitung, so wie STFT oder DFT, werden Spektrallinien berechnet, die Vibrationspegel in Stufen einer vorbestimmten Zeit bei einer Vielzahl inhärenter Frequenzen sind. Hinsichtlich einer später beschriebenen Vielzahl von Frequenzen berechnet die Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 gleichzeitig Vibrationspegel in Schritten einer vorbestimmten Zeit, die erhalten werden durch Anwenden einer Zeit-Frequenz-Analyse auf die in dem Klopferfassungsfenster erfassten Vibrationsdaten.
In der Digitalsignal-Verarbeitung durch die Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 können Pegel einer Vibration einer inhärenten Frequenz durch Verwendung eines Filters einer unbegrenzten Impulsantwort (IIR) oder eines Filters einer begrenzten Impulsantwort (FIR) extrahiert werden. Die Berechnung in der Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 kann durchgeführt werden, während eine A/D-Umwandlung realisiert wird, oder kann kollektiv realisiert werden durch eine mit der Drehung des Verbrennungsmotors 1 synchronisierten Unterbrechungsverarbeitung. 4(4) stellt ein Bild von Spektrallinien dar, die durch DFT berechnet worden sind.
Durch Verwendung einer Vielzahl von Betriebsstatuswerten, die durch die Betriebsstatuswert-Erfassungseinheit 22 erfasst worden sind auf Grundlage der Signale von einer Vielzahl von Sensoren, so wie der Drosselklappen-Öffnungsgradsensor 3, der Luftströmungssensor 4, der Einlasskrümmerdruck-Sensor 6, der Kurbelwinkelsensor 11 und der A/F-Sensor 13, bestimmt die Pseudoklopf-Bestimmungseinheit 23, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist; dann wird das Ergebnis der Bestimmung an die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitung 18 übertragen. Um eine erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl entsprechend zu der später beschriebenen ersten Periode zu setzen, wird die Vielzahl von Betriebsstatuswerten, die durch die Betriebsstatuswert-Erfassungseinheit 22 erfasst worden sind, auch an die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit 18 eingegeben.
Von der ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf Grundlage der Vielzahl von Betriebsstatus-Erfassungswerten, die durch die Betriebsstatuswert-Erfassungseinheit 22 erfasst worden sind, und auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses von der Pseudoklopf-Bestimmungseinheit 23, das/die angibt, dass ein Pseudoklopfen produziert worden ist, setzt die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit 18 eine zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl, die einer zweiten Periode entspricht, die auf Grundlage der ersten Periode gesetzt wird; durch Verwendung der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl nimmt danach die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit 18 sequentiell eine gleitende Mittelwertbildung der durch die Digitalsignal-Verarbeitungseinheit 17 berechneten Spektrallinien vor und extrahiert dann den Spitzenwert VMAV2 der gleitend-gemittelten Spektrallinien. Die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit 18 führt gleichzeitig die Verarbeitungselemente zum Extrahieren des Spitzenwertes der gleitend-gemittelten Vibrationspegel hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen durch.
4(5) stellt ein Bild gleitend-gemittelter Spektrallinien dar, wenn eine Gleitender-Mittelwert-Verarbeitung mit einer Gleitender-Mittelwert-Anzahl von 5 auf die in 4(4) dargestellten Spektrallinien angewendet wird. Wie in 4(5) dargestellt, werden die gleitend-gemittelten Spektrallinien derart berechnet, dass, wie in 4(4) und 4(5) dargestellt, der Mittelwert der Spektrallinien von dem ersten Spektrum bis zu dem fünften Spektrum in 4(4) das erste Spektrum in 4(5) wird, der Mittelwert der Spektrallinien von dem zweiten Spektrum bis zu dem sechsten Spektrum von 4(4) das zweite Spektrum in 4(5) wird und so weiter. Dann wird der Spitzenwert VMAV2 aus den in 4(5) dargestellten gleitend-gemittelten Spektrallinien extrahiert.
In 3 berechnet die Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungseinheit 19 einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH. Der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH wird bei jeder von einer Vielzahl inhärenter Frequenzen durch Verwendung der Gleichungen (1) bis (3) unten berechnet. Durch Verwendung der Gleichung (1) unten wird zuerst der Spitzenwert VMAV2, der jeden Zyklus (jeder Takt eines Verbrennungsmotors, in dem Fall einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung, in der eine Berechnung eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes nicht für jeden Zylinder durchgeführt wird) berechnet worden ist, filter-verarbeitet, um gemittelt zu werden. VBGL(n) = K1(n) × VBGL(n – 1) + (1 – K1(n)) × VMAV2(n) (1) wo VBGL(n) ein gefilterter Wert ist, VMAV2(n) der Spitzenwert der Spektrallinien ist, die durch Verwendung der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl gleitend-gemittelt worden sind, K1(n) ein erster Filterkoeffizient ist, und n die Zyklenanzahl ist.
Als Nächstes werden durch Verwendung der Gleichungen (2) und (3) unten die Varianz und die Standardabweichung berechnet. VV(n) = K2(n) × VV(n – 1) + (1 – K2(n)) × (VBGL(n) – VMAV2(n))² (2) VSGM(n) = sqrt(VV(n)) (3) wo VSGM(n) eine Standardabweichung ist, VV(n) eine Varianz ist, K2(n) ein zweiter Filterkoeffizient ist, sqrt die Quadratwurzel-Berechnungsfunktion ist.
Als Nächstes wird durch die Verwendung der Gleichung (4) unten der Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet werden. VTH(n) = VBGL(n) + Kth × VSGM(n) (4) wo VTH(n) ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert ist, und Kth ein Schwellenwert-Berechnungskoeffizient ist.
Der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH kann durch Verwendung eines anderen Verfahrens als der vorhergehenden Verfahren gemäß den Gleichungen (1) bis (4) berechnet werden.
Als Nächstes vergleicht die Vergleichs-/Berechnungseinheit 20, die als eine Klopfbestimmungseinheit dient, den Spitzenwert VMAV2 mit dem Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH, bestimmt durch Verwendung der Gleichung (5) unten, ob oder nicht ein Klopfen produziert worden ist, und gibt ein der Intensität des Klopfens entsprechendes Signal aus. Die Vergleichs-/Berechnungseinheit 20 führt gleichzeitig die Verarbeitungselemente zum Bestimmen, ob oder nicht ein Klopfen produziert worden ist, hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen durch. VK(n) = max[{VMAV2(n) – VTH(n)}/VTH(n), 0] (5) wo VK(n) eine Klopfintensität ist; wenn VK(n) > 0, wird es bestimmt wird, dass ein Klopfen produziert worden ist.
Auf Grundlage des Ergebnisses der Klopfbestimmung durch die Vergleichs-/Berechnungseinheit 20 berechnet die Jede-Zündung-Verzögerungswinkel-Berechnungseinheit 21, die als eine Klopfverhinderungseinheit dient, durch Verwendung der Gleichung (6) unten den verzögerten Winkel (bzw. Verzögerungswinkel) entsprechend der Klopfintensität für jede Zündung. ΔθR(n) = max{–VK(n) × Kg(n), θmin} (6) wo ΔθR(n) ein Jede-Zündung-Verzögerungswinkel (bzw. verzögerter Winkel für jede Zündung) ist, Kg(n) ein Verzögerungswinkel-Reflektionskoeffizient ist, und θmin ein maximaler Verzögerungswinkel ist.
In dem Fall, wo ΔθR(n) > 0, wird der Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Jede-Zündung-Verzögerungswinkel ΔθR(n) verzögert; in dem Fall, wo ΔθR(n) = 0, wird der Zündzeitpunkt um einen vorbestimmten Winkel vorgestellt. Die Bestimmung, ob oder nicht ein Klopfen produziert worden ist, und die Steuerung des Zündzeitpunktes können durch Verwendung anderer Verfahren als der vorhergehenden Verfahren gemäß der Gleichung (5) bzw. (6) realisiert sein.
5A bis 5C sind eine Menge von Flussdiagrammen zum Erläutern der Operation der Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vor; der Prozess von einer Akquirierung des Betriebsstatuswertes bis zur Berechnung der Klopfintensität ist dargestellt. Die durch die Flussdiagramme in 5A bis 5C dargestellte Verarbeitung wird hinsichtlich einer Vielzahl von Frequenzen, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt werden, d. h. hinsichtlich einer niedriger Frequenz F als die erste Frequenz (hier im Nachfolgenden als eine ”Frequenz F1” bezeichnet) und einer hohen Frequenz F2 als die zweite Frequenz (hier im Nachfolgenden als eine ”Frequenz F2” bezeichnet) in Ausführungsform 1 realisiert.
Das in 5A dargestellte Flussdiagramm enthält die Verarbeitung zum Erhalten des Betriebsstatuswertes (der Schritt 101), die Verarbeitung zum Bestimmen, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist (der Schritt 102), die Verarbeitung zum Setzen der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl und anschließenden Berechnen des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes (der Schritt 103 und die Schritte 107 bis 115) und die Verarbeitung zum Berechnen der Klopfintensität (die Schritte 104 bis 106). Hier werden im Nachfolgenden die Schritte sequentiell erläutert werden, zuerst von dem Schritt 101.
In 5(A) werden in dem Schritt 101 die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 1, die Kraftstofffüllrate Ce, die ein Statusbetrag ist, der die Bedingung der Last des Verbrennungsmotors 1 angibt, und das A/F von der Betriebsstatuswert-Erfassungseinheit 22 empfangen; dann folgt dem Schritt 101 der Schritt 102.
In dem Schritt 102 wird bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist, auf Grundlage der Drehzahl Ne, der Füllrate Ce und des A/F, die in dem Schritt 101 erhalten worden sind, der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt werden, und eines unten beschriebenen Pseudoklopf-Bestimmungskennfeldes.
Hier wird das Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld erläutert werden. 6 ist ein Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Mit den Parametern einschließlich der Drehzahl Ne, der Füllrate Ce, des A/F und der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt werden, wird das in 6 dargestellte Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld aufgeteilt durch einen Schwellenwert Ne(1) und einen Schwellenwert Ne(2), die ein erster Schwellenwert bzw. ein zweiter Schwellenwert mit Bezug zu der Drehzahl Ne sind, einen Schwellenwert Ce(1) und einen Schwellenwert Ce(2), die ein erster Schwellenwert bzw. ein zweiter Schwellenwert mit Bezug zu der Füllrate Ce sind, und einen Schwellenwert A/F (1) und einen Schwellenwert A/F(2), die ein erster Schwellenwert bzw. ein zweiter Schwellenwert mit Bezug zu dem A/F sind.
Eine Information, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist, wird in jeder der Aufteilungen gespeichert; in dem Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in 6 gibt die Aufteilung, in der ”ein Pseudoklopfen ist produziert worden” beschrieben ist, einen Betriebsstatus an, in dem ein Pseudoklopfen produziert wird, und die Aufteilung, in der ”kein Pseudoklopfen ist produziert worden” beschrieben ist, gibt einen Betriebsstatus an, in dem keine Pseudoklopfen produziert wird.
Die vorhergehenden Schwellenwerte in dem Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld werden vorbereitend in die ROM-Region der ECU 14 geschrieben; die Schwellenwerte werden beispielsweise gesetzt durch vorbereitendes Testens des Verbrennungsmotors und anschließendes Spezifizieren des Betriebszustands, in dem ein Pseudoklopfen produziert wird. In dem Fall, wo es spezifiziert wird, durch den Test des Verbrennungsmotors, dass bei der Frequenz F1, wenn Ne < 2500 [U/min], Ce ≧ 0,7 und A/F ≦ 13, ein Pseudoklopfen produziert wird, und bei der Frequenz F2, wenn 2500 ≦ Ne < 3500 [U/min], Ce ≧ 0,8 und A/F ≦ 12,5, ein Pseudoklopfen produziert wird, können die Schwellenwerte derart gesetzt sein, dass Ne(1) = 2500 [U/min, Ne(2) = 3500 [U/min, Ce(1) = , Ce(2) = 0,8, A/F(1) = 13, und A/F(2) = 12,5.
In dem Fall, wo es angenommen wird, dass die Schwellenwerte in dem Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in 6 die vorhergehenden Werte sind, und die Drehzahl Ne, die Füllrate Ce und das A/F, die in dem Schritt 101 von 5A erhalten worden sind, 2000 [U/min], 0,8 bzw. 2,5 sind, wenn, um die durch den Pfeil X in dem Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in 6 angegebene Aufteilung zu erledigen ist, eine Verarbeitung für F1 realisiert worden ist, wird es bestimmt, dass ein Pseudoklopfen produziert worden ist; wenn eine Verarbeitung für F2 realisiert worden ist, wird es bestimmt, dass kein Pseudoklopfen produziert worden ist. Wie oben beschrieben, wird es in dem Schritt 102 bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist, auf Grundlage der Drehzahl Ne, der Füllrate Ce und des A/F, die in dem Schritt 101 erhalten worden sind, der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt sind, und des Pseudoklopf-Bestimmungskennfeldes in 6.
Das Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld in 6 ist nur ein Beispiel; wenn es erforderlich ist, dass der Betriebsstatus, wo ein Klopfen produziert wird, aufgeteilt wird, kann das Pseudoklopf-Bestimmungskennfeld weiter aufgeteilt werden auf Grundlage des Ergebnisses eines Spezifizierens des Betriebsstatus, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, durch den vorbereitenden Test des Verbrennungsmotors.
Nachdem wie oben beschrieben die Bestimmung, ob ein Pseudoklopfen produziert worden ist oder nicht, in dem Schritt 102 durchgeführt ist, folgt in 5A dem Schritt 102 der Schritt 103. In dem Schritt 103 werden ungeachtet des Ergebnisses der Bestimmung in dem Schritt 102 eine Verarbeitung α, die eine später erwähnte erste Verarbeitung ist, die in 5B dargestellt ist, und eine Verarbeitung β, die eine in 5C dargestellte zweite Verarbeitung ist, auf eine parallele Weise realisiert.
Die in 5B dargestellte Verarbeitung α ist mit den Schritten 107 bis 111 ausgestaltet; die Verarbeitung wird realisiert mittels Verwendung der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn es bestimmt wird, dass kein Pseudoklopfen produziert worden ist. Die in 5C dargestellte Verarbeitung β ist ausgestaltet mit den Schritten 112 bis 115; die Verarbeitung wird realisiert mit Verwendung der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn es bestimmt wird, dass ein Pseudoklopfen produziert worden ist. Der Grund, warum die Verarbeitung α und die Verarbeitung β auf eine parallele Weise realisiert sind, wird später erläutert werden.
Hier wird die in 5B dargestellte Verarbeitung α erläutert werden. Die in 5B dargestellte Verarbeitung α enthält den Schritt zum Setzen der ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV1 (der Schritt 107), den Schritt zum Setzen der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2α (der Schritt 108), den Schritt zur Gleitenden-Mitteln (der Schritt 109), den Schritt zum Extrahieren des Spitzenwertes VMAV2α von gleitend-gemittelten Spektrallinien (der Schritt 110) und den Schritt zum Berechnen des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes vTHα (der Schritt 111).
In 5B wird zuerst in dem Schritt 107 die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf Grundlage der Drehzahl Ne und der Füllrate Ce, die in dem Schritt 101 erhalten worden sind, der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt sind, und eines in 7 dargestellten ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes gesetzt.
Hier wird das in 7 dargestellte erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld erläutert werden. Mit den Parametern einschließlich der Drehzahl Ne, der Füllrate Ce und der ersten Frequenz F1 und der zweiten Frequenz F2, die zum Erfassen eines Klopfens genutzt werden, ist/wird das in 7 dargestellte erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld aufgeteilt durch Schwellenwerte Ne1(1) und Ne1(2) mit Bezug zu der Drehzahl Ne, Schwellenwerte Ce1(1) bis Ce1(6) mit Bezug zu der Füllrate Ce, die Frequenz F1 und die Frequenz F2.
Zur Erleichterung der Erläuterung ist das in 7 dargestellte Kennfeld aufgeteilt durch eine Region einer niedrigen Drehzahl (A1) als Ne < Ne1(1), eine Region einer mittleren Drehzahl (A2) als Ne1(1) ≦ Ne < Ne1(2), und eine Region einer hohen Drehzahl (A3) als Ne ≧ Ne1(2).
Die Region einer niedrigen Drehzahl A1 ist aufgeteilt durch eine Region einer niedrigen Last (B1) als Ce < Ce1(1), eine Region einer mittleren Last (B2) als Ce1(1) ≦ Ce < Ce1(2), und eine Region einer hohen Last (B3) als Ce ≧ Ce1(2).
Ähnlich ist die Region einer mittleren Drehzahl (A2) aufgeteilt durch eine Region einer niedrigen Last (B4) als Ce < Ce1(3), eine Region einer mittleren Last (B5) als Ce1(3) ≦ Ce < Ce1(4), und eine Region einer hohen Last (B6) als Ce ≧ Ce1(4).
Weiterhin ist die Region einer hohen Drehzahl (A3) aufgeteilt durch eine Region einer niedrigen Last (B7) als Ce < Ce1(5), eine Region einer mittleren Last (B8) als Ce1(5) ≦ Ce < Ce1(6), und eine Region einer hohen Last (B9) als Ce ≧ Ce1(46).
Die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2) sind in den jeweiligen Aufteilungen des Kennfeldes in 7 gespeichert; beispielsweise bezeichnet MAV1(A1, B1, F1) die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl bei einem Betriebszustand der Region einer niedrigen Drehzahl (A1), der Region einer niedrigen Last (B1) und der Frequenz F1.
Die jeweiligen Schwellenwerte des ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes und die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2) sind vorbereitend in der ROM-Region der ECU 14 gespeichert.
Die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2), die in 7 dargestellt sind, werden derart gesetzt, dass ein mechanisches Störgeräusch und ein elektrisches Störgeräusch reduziert werden, und somit das S/N-Verhältnis angehoben wird. Als Nächstes wird mit Verweis auf 8 die Festlegung der ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2) und der jeweiligen Schwellenwerte des ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes erläutert werden.
8 ist eine Menge von Diagrammen zum Vergleichen der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, mit den Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein mechanisches Störgeräusch auftritt (aber kein Klopfen auftritt); die Abszisse bezeichnet den Kurbelwinkel, und die Ordinate bezeichnet das Spektrum. 8(1) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn eine DTF realisiert wird durch Nutzen von Vibrationsdaten in der Kurbelwinkelspanne von ATDC [–10°] CA bis ATDC [80°] CA. 8(2) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum, in 8(1) dargestellt, gleitend-gemittelt werden durch Nutzung von Spektren, deren Anzahl einer Periode entspricht, die dieselbe wie die Breite (Verweis auf 8(1)) der Klopfwellenform ist. 8(3) stellt die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit dar, wenn die Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum, in 8(1) dargestellt, gleitend-gemittelt werden durch Nutzen einer Gleitender-Mittelwert-Anzahl, die größer ist als die Gleitender-Mittelwert-Anzahl in 8(2).
In 8(1), 8(2) und 8(3) ist ”S” der Spitzenwert der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein Klopfen auftritt, und ”N” ist der Spitzenwert der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum zu einer Zeit, wenn ein mechanisches Störgeräusch auftritt; das S/N, das das Verhältnis des Spitzenwertes S zu dem Spitzenwert N ist, ist jeweils unten in den Spalten von 8(1), 8(2) und 8(3) beschrieben.
In 8(1), 8(2) und 8(3) sind die S/Ns 0,875, 3,195 bzw. 2,762; somit ist es wünschenswert, dass die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf eine Gleitender-Mittelwert-Anzahl gesetzt wird, die einer Periode entspricht, die dieselbe wie die Breite der Klopfwellenform ist. Demgemäß wird beispielsweise ein Test des Verbrennungsmotors vorbereitend durchgeführt, und auf Grundlage der Charakteristika der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Spektrum in jedem Betriebsstatus wird die Breite einer Klopfwellenform spezifiziert, so dass die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2), in 7 dargestellt, und die jeweiligen Schwellenwerte des ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes gesetzt werden/sind.
Hier wird als ein Beispiel ein Fall erläutert werden, wo die Breite einer Klopfwellenform in jedem Betriebsstatus spezifiziert ist durch vorbereitendes Realisieren von Tests des Verbrennungsmotors, mit drei Mustern der Drehzahl Ne, das heißt 1000 [U/min], 3000 [U/min], 5000 [U/min], und mit drei Mustern der Füllrate Ce für jede der vorhergehenden Muster der Drehzahl Ne, das heißt eine Füllrate Ce_HI zu einer Zeit, wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, eine Füllrate Ce_LO zu einer Zeit, wenn der Zündzeitpunkt der Klopfgrenze und der Zündzeitpunkt des maximalen Drehmoments ungefähr miteinander zusammentreffen, und eine Füllrate Ce_MID, das ist eine Zwischenrate zwischen der Füllrate Ce_LO zu einer Zeit, wenn der Zündzeitpunkt der Klopfgrenze und der Zündzeitpunkt des maximalen Drehmoments ungefähr miteinander zusammentreffen, und der Füllrate Ce_HI zu einer Zeit, wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist.
Die Schwellenwerte bezüglich der Drehzahl Ne in dem ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld sind auf Ne1(1) = 2000 [U/min] (eine Zwischendrehzahl zwischen den Drehzahlen 1000 [U/min] und 3000 [U/min]) und Ne1(2) = 4000 [U/min] (eine Zwischendrehzahl zwischen den Drehzahlen 3000 [U/min] und 5000 [U/min]) gesetzt. Soweit wie die Schwellenwerte hinsichtlich der Füllrate Ce in dem ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld betroffen sind, kann es ermöglicht sein, dass zum Beispiel Ce1(3) auf eine Zwischenfüllrate (z. B. C1(3) = 0,5) zwischen dem vorhergehenden Ce_LO und Ce_MID bei der Drehzahl von 3000 [U/min] gesetzt ist, und Ce1(4) auf eine Zwischenfüllrate (z. B. C1(4) = 0,7) zwischen Ce_MID und Ce_HI bei der Drehzahl von 3000 [U/min] gesetzt ist.
Soweit wie die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2) betroffen sind, kann es ermöglicht sein, dass zum Beispiel MAV1(A1, B1, F1) auf eine Gleitender-Mittelwert-Anzahl gesetzt ist, die einer Periode entspricht, die dieselbe wie die Breite einer Klopfwellenform zu einer Zeit ist, wenn Ne 1000 [U/min] ist, Ce Ce_LO bei der Drehzahl 1000 [U/min] ist und die Frequenz F1 ist, MAV1(A2, B5, F2) auf eine Gleitender-Mittelwert-Anzahl gesetzt ist, die einer Periode entspricht, die dieselbe wie die Breite einer Klopfwellenform zu einer Zeit ist, wenn Ne 3000 [U/min] ist, Ce Ce_MID bei der Drehzahl 3000 [U/min] ist, und die Frequenz F2 ist, und MAV1(A3, B9, F1) auf eine Gleitender-Mittelwert-Anzahl gesetzt ist, die einer Periode entspricht, die dieselbe wie die Breite einer Klopfwellenform zu einer Zeit ist, wenn Ne 5000 [U/min] ist, Ce Ce_HI bei der Drehzahl 5000 [U/min] ist, und die Frequenz F1 ist. Auf solch eine wie oben beschriebene Weise sind die ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen MAV1(A1, B1, F1) bis MAV1(A3, B9, F2) und die jeweiligen Schwellenwerte des ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes gesetzt.
Das erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld in 7 ist nur ein Beispiel; in dem Fall, wo die Anzahl der Betriebsstatusmuster, die in dem vorbereitenden Test des Verbrennungsmotors realisiert werden, größer ist als die oben beschriebene Anzahl, kann das erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld weiter aufgeteilt werden, wie es erforderlich sein kann.
In dem Fall, wo es angenommen wird, dass die Schwellenwerte in dem ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld in 7 die vorhergehenden Werte sind, und die Drehzahl Ne und die Füllrate Ce, erhalten in dem Schritt 101 von 5A, 2000 [U/min] bzw. 0,8 sind, entspricht die gegenwärtige bzw. vorliegende Spalte der Aufteilung, die durch den Pfeil Y in dem ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeld in 7 angegeben ist; wenn eine Verarbeitung für die Frequenz F1 realisiert wird, wird somit die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV1 auf den Wert von MAV1(A2, B6, F1) gesetzt; wenn eine Verarbeitung für die Frequenz F2 realisiert wird, wird die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV1 auf den Wert von MAV1(A2, B6, F2) gesetzt.
Nachdem in dem Schritt 107 die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV1 auf solch eine Weise wie oben beschrieben gesetzt ist, folgt in 5B dem Schritt 107 der Schritt 108. In dem Schritt 108 wird die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2α auf den Wert der in dem Schritt 107 gesetzten ersten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV1 gesetzt; dann folgt dem Schritt 108 der Schritt 109.
In dem Schritt 109 wird ein Gleitend-Mitteln durchgeführt durch Verwendung der in dem Schritt 108 gesetzten zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2α; dann folgt dem Schritt 109 der Schritt 110.
In dem Schritt 110 wird der Spitzenwert VMAV2α aus den in dem Schritt 109 berechneten gleitend-gemittelten Spektrallinien extrahiert; dann folgt dem Schritt 110 der Schritt 111.
In dem Schritt 111 wird durch Verwendung der vorhergehenden Gleichungen (1) bis (4) der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTHα für die in dem Schritt 110 berechnete zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl VMAV2α berechnet; dann wird die Verarbeitung α beendet.
Als Nächstes wird die in 5C dargestellte Verarbeitung β erläutert werden. Die in 5C dargestellte Verarbeitung β enthält den Schritt zum Setzen einer zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β (der Schritt 112), den Schritt zum Gleitend-Mitteln (der Schritt 113), den Schritt zum Extrahieren des Spitzenwertes VMAV2β der gleitend-gemittelten Spektrallinien (der Schritt 114), und den Schritt zum Berechnen eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes vTHβ (der Schritt 115).
In 5C wird zuerst in dem Schritt 112 die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β auf MAVβ gesetzt. MAVβ ist/wird vorbereitend in die ROM-Region der ECU 14 geschrieben; MAVβ wird auf ”1” (kein Gleitend-Mitteln wird durchgeführt) oder zum Beispiel auf ”3” (Setzen zum Reduzieren eines steilen elektrischen Störgeräusches und mechanischen Störgeräusches) gesetzt, das heißt kein Gleitend-Mitteln wird durchgeführt oder die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl wird auf eine Zahl gesetzt, die kleiner als die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl ist, so dass eine Verschlechterung des S/N unterdrückt wird, wenn ein Pseudoklopfen produziert wird. In dem Schritt 112 wird die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β gesetzt; dann folgt dem Schritt 112 der Schritt 113.
In dem Schritt 113 wird ein Gleitend-Mitteln durchgeführt durch Verwendung der in dem Schritt 112 gesetzten zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β; dann folgt dem Schritt 113 der Schritt 114. In dieser Hinsicht wird, wenn MAV2β ”1” ist, jedoch kein Gleitend-Mitteln durchgeführt, und dem Schritt 112 folgt der Schritt 114.
In dem Schritt 114 wird der Spitzenwert VMAV2β extrahiert aus den in dem Schritt 113 berechneten gleitend-gemittelten Spektrallinien (von nicht-gleitend-gemittelten Spektrallinien, wenn MAV2β ”1” ist); dann folgt dem Schritt 114 der Schritt 115.
In dem Schritt 115 wird durch Verwendung der vorhergehenden Gleichungen (1) bis (4) der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTHβ für die in dem Schritt 114 berechnete zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl VMAV2β berechnet; dann wird die Verarbeitung β beendet.
Nachdem in dem Schritt 103 die Verarbeitung α (in 5B) und die Verarbeitung β (in 5C) auf eine parallele Weise vollendet sind, folgt als Nächstes in 5A dem Schritt 103 der Schritt 104. In dem Fall, wo es in dem Schritt 102 bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, folgt dem Schritt 104 der Schritt 105; in dem Fall, wo es in dem Schritt 102 bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde, folgt dem Schritt 104 der Schritt 106.
In dem Fall, wo dem Schritt 104 der Schritt 105 folgt, ist bestimmt worden, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde; deshalb wird die Klopfintensität berechnet durch Verwendung des Ergebnisses zu einer Zeit, wenn die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf eine Zahl gesetzt ist, die dieselbe wie die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl ist. Durch Verwendung der Gleichung (5) wird mit anderen Worten die Klopfintensität berechnet auf Grundlage des Spitzenwertes VMAV2α der gleitend-gemittelten Spektrallinien, berechnet in dem Schritt 110 für die Verarbeitung α, und des in dem Schritt 111 berechneten Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTHα; dann wird die berechnete Klopfintensität an die Jede-Zündung-Verzögerungswinkel-Berechnungseinheit 21 in 3 übertragen.
In dem Fall, wo dem Schritt 104 der Schritt 106 folgt, ist bestimmt worden, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde; deshalb wird die Klopfintensität berechnet durch Verwendung des Ergebnisses zu einer Zeit, wenn die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β auf ”1” gesetzt ist oder eine Zahl, die kleiner als die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl ist. Durch Verwendung der Gleichung (5) wird mit anderen Worten die Klopfintensität berechnet auf Grundlage der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl MAV2β, berechnet in dem Schritt 114 für die Verarbeitung β, und des in dem Schritt 115 berechneten Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTHβ; dann wird die berechnete Klopfintensität an die Jede-Zündung-Verzögerungswinkel-Berechnungseinheit 21 in 3 übertragen.
Als Nächstes wird mit Verweis auf 10 der Grund erläutert werden, warum die Verarbeitung α und die Verarbeitung β auf eine parallele Weise in dem Schritt 103 von 5A realisiert werden, ungeachtet des Ergebnisses einer Bestimmung, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist. 10 ist eine Menge von Diagrammen, darstellen: die Verhalten des Spitzenwertes und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes zu einer Zeit, wenn kein Klopfen auftritt, in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; die Verhalten des Spitzenwertes VMAV2 (VMAV2α und VMAV2β) und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH (VTHα und VTHβ) zu einer Zeit, wenn kein Klopfen produziert worden ist (bestimmt, dass ein Pseudoklopfen produziert wird in 40 Sekunden).
10(1) stellt die Verhalten des Spitzenwertes VMAV2 und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH zu einer Zeit dar, wenn die Verarbeitung α und die Verarbeitung β nicht auf eine parallele Weise in dem Schritt 103 von 5A realisiert werden, sondern anstelle dessen nur die Verarbeitung α realisiert wird in dem Fall, wo es in dem Schritt 102 von 5A bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, und nur die Verarbeitung β in dem Fall realisiert wird, wo es bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde.
10(2) stellt die Verhalten des Spitzenwertes VMAV2 und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH zu einer Zeit dar, wenn die Verarbeitung α und die Verarbeitung β auf eine parallele Weise in dem Schritt 103 von 5A realisiert werden; das obere Diagramm in 10(2) stellt das Verhalten des Spitzenwertes VMAV2 (= VMAV2α) und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH (= VTHα) zu einer Zeit dar, wenn die Verarbeitung α realisiert wird; das untere Diagramm in 10(2) stellt das Verhalten des Spitzenwertes VMAV2 (= VMAV2β) und des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH (= VTHβ) zu einer Zeit dar, wenn die Verarbeitung β realisiert wird.
In jedem der Diagramme in 10 ist VMAV2β = 1. In jedem der Diagramme bezeichnet die Abszisse die Zeit [s], und die Ordinate bezeichnet den Spitzenwert VMAV2 und den Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH. Die schraffierte Region (die Region nach 40 [s]) in dem oberen Diagramm von 10(2) und die schraffierte Region (die Region vor 40 [s]) in dem unteren Diagramm sind die Perioden, für die es in dem Schritt 104 von 5A bestimmt wird, dass die Klopfintensität nicht berechnet ist/wird.
In dem Fall, wo die Verarbeitung α und die Verarbeitung β nicht auf eine parallele Weise realisiert werden, tritt wie in 10(1) dargestellt aufgrund der Differenz zwischen der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, und der zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde, eine rapide und abrupte Änderung in dem Spitzenwert VMAV2 auf, wenn ein Übergang von einem Betriebsstatus, wo kein Pseudoklopfen produziert wird, zu einem Betriebsstatus gemacht wird, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, wodurch eine Fehlerfassung auftritt, bevor der Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH sich stabilisiert. In dem Fall, wo wie in 10(2) dargestellt, die Verarbeitung α und die Verarbeitung β auf eine parallele Weise realisiert werden, tritt im Gegensatz dazu keine rapide und abrupte Änderung in dem Spitzenwert VMAV2 auf, selbst wenn ein Übergang gemacht wird von einem Betriebsstatus, wo kein Pseudoklopfen produziert wird, zu einem Betriebsstatus, wo ein Pseudoklopfen produziert wird; somit tritt keine Fehlerfassung auf.
Wie oben beschrieben, wird in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist, auf Grundlage von wenigstens einem von der zum Erfassen eines Klopfens genutzten Frequenz, der Drehzahl des Verbrennungsmotors, der Last und des A/F. In dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, wird die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf eine Zahl gesetzt, die dieselbe wie die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl ist, und dann wird ein Gleitend-Mitteln realisiert. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde, die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl auf ”1” oder eine Zahl gesetzt, die kleiner als die erste Gleitender-Mittelwert-Anzahl ist, und dann wird ein Gleitend-Mitteln realisiert. Auf solch eine wie oben beschriebene Weise kann ein Effekt erhalten werden, dass, selbst in dem Fall, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, eine Verschlechterung der Klopferfassungsfähigkeit und der Fehlerfassungstoleranz unterdrückt wird.
Darüber hinaus wird in einer Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, ungeachtet des Ergebnisses einer Bestimmung, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist, der Prozess vom Gleitend-Mitteln bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes auf eine parallele Weise durch Verwendung von zwei zweiten Gleitender-Mittelwert-Anzahlen realisiert, d. h. die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, und die zweite Gleitender-Mittelwert-Anzahl zu einer Zeit, wenn bestimmt worden ist, dass ein Pseudoklopfen produziert wurde. Auf solch eine wie oben beschriebene Weise kann ein Klopfen rasch bestimmt werden, unmittelbar nachdem ein Übergang zwischen einem Betriebsstatus, wo kein Klopfen produziert wird, und einem Betriebsstatus, wo ein Pseudoklopfen produziert wird, gemacht wird; deshalb kann ein Effekt erhalten werden, dass ein Auftreten einer Fehlerfassung unterdrückt wird in einer Periode von einem Zeitpunkt, unmittelbar nachdem ein Übergang gemacht wird zwischen einem Betriebsstatus, wo kein Klopfen produziert wird, und einem Betriebsstatus, wo ein Klopfen produziert wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn der Klopfbestimmungs-Schwellenwert sich stabilisiert.
Vielfältige Modifizierungen und Abänderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich sein, ohne von dem Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen, und es sollte verstanden werden, dass diese nicht auf die hierin bekannt gemachten veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006-348764 [0003, 0008]
JP 3083546 [0006, 0008]

Claims

Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung mit: einer Vibrationserfassungseinheit (12), die als Vibrationsdaten eine Vibration oder eine Druckwelle erfasst, die innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors (1) produziert worden ist; einer Klopferfassungsfenster-Setzeinheit (142), die vorbereitend ein Klopferfassungsfenster in Übereinstimmung mit einem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors (1) auf solch eine Weise setzt, dass das Klopferfassungsfenster eine erste Periode enthält, in der der Pegel einer durch ein Klopfen des Verbrennungsmotors (1) produzierten Vibration deutlich erscheint; einer Digitalsignal-Verarbeitungseinheit (17), die gleichzeitig hinsichtlich einer Vielzahl von Frequenzen Vibrationspegel in Schritten einer vorbestimmten Zeit berechnet, die erhalten werden durch Anwenden einer Zeit-Frequenz-Analyse auf die in dem Klopferfassungsfenster erfassten Vibrationsdaten; einer Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit (18), die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung einer auf Grundlage der ersten Periode gesetzten zweiten Periode und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; einer Klopfbestimmungseinheit (20), die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes, und dann der Spitzenwert und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert miteinander verglichen werden, so dass es bestimmt wird, ob oder nicht das Klopfen produziert worden ist; einer Klopfverhinderungseinheit (21), die eine Aktion zum Verhindern des Klopfens unternimmt, wenn bestimmt wird, dass das Klopfen produziert worden ist, hinsichtlich wenigstens einer von der Vielzahl von Frequenzen; und einer Pseudoklopf-Bestimmungseinheit (23), die bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist in dem Klopferfassungsfenster, auf Grundlage von wenigstens einem von der Frequenz, einem eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag, einem eine Last des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag und einem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors (1) angebenden Statusbetrag, wobei die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit (18) die zweite Periode auf eine Periode setzt, die ungefähr dieselbe wie die erste Periode ist, in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen nicht produziert worden ist; und die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit das Gleitende-Mitteln nicht realisiert oder die zweite Periode auf eine Periode setzt, die schmaler als die erste Periode ist, in dem Fall, wo es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen produziert wurde.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung mit: einer Vibrationserfassungseinheit (12), die als Vibrationsdaten eine Vibration oder eine Druckwelle erfasst, die innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors (1) produziert worden ist; einer Klopferfassungsfenster-Setzeinheit (142), die vorbereitend ein Klopferfassungsfenster in Übereinstimmung mit einem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors (1) auf solch eine Weise setzt, dass das Klopferfassungsfenster eine erste Periode enthält, in der der Pegel einer durch ein Klopfen des Verbrennungsmotors (1) produzierten Vibration deutlich erscheint; einer Digitalsignal-Verarbeitungseinheit (17), die gleichzeitig hinsichtlich einer Vielzahl von Frequenzen Vibrationspegel in Schritten einer vorbestimmten Zeit berechnet, die erhalten werden durch Anwenden einer Zeit-Frequenz-Analyse auf die in dem Klopferfassungsfenster erfassten Vibrationsdaten; einer Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit (18), die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung einer auf Grundlage der ersten Periode gesetzten zweiten Periode, und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; einer Klopfbestimmungseinheit (20), die gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes, und dann der Spitzenwert und der Klopfbestimmungs-Schwellenwert miteinander verglichen werden, so dass es bestimmt wird, ob oder nicht das Klopfen produziert worden ist; einer Klopfverhinderungseinheit (21), die eine Aktion zum Verhindern des Klopfens unternimmt, wenn bestimmt wird, dass das Klopfen produziert worden ist, hinsichtlich wenigstens einer von der Vielzahl von Frequenzen; und einer Pseudoklopf-Bestimmungseinheit (23), die bestimmt, ob oder nicht ein Pseudoklopfen produziert worden ist in dem Klopferfassungsfenster, auf Grundlage von wenigstens einem von der Frequenz, einem eine Drehzahl des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag, einem eine Last des Verbrennungsmotors angebenden Statusbetrag und einem ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors (1) angebenden Statusbetrag, wobei die Gleitender-Mittelwert-Verarbeitungseinheit (18) gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung realisiert, in der ungeachtet des Ergebnisses einer Bestimmung durch die Pseudoklopf-Bestimmungseinheit, ob oder nicht das Pseudoklopfen produziert worden ist, die Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden durch Verwendung der zweiten Periode zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass kein Pseudoklopfen produziert wurde, und der zweiten Periode zu einer Zeit, wenn es bestimmt worden ist, dass das Pseudoklopfen produziert wurde, und dann der Spitzenwert der gleitend-gemittelten Vibrationspegel extrahiert wird; und die Klopfbestimmungseinheit (20) gleichzeitig hinsichtlich der Vielzahl von Frequenzen eine Verarbeitung durchführt, in der der Klopfbestimmungs-Schwellenwert berechnet wird auf Grundlage des extrahierten Spitzenwertes.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei jede der ersten Periode und der zweiten Periode einer Gleitender-Mittelwert-Anzahl entspricht, mit der Vibrationspegel in Schritten der vorbestimmten Zeit sequentiell gleitend-gemittelt werden.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Gleitender-Mittelwert-Anzahl bestimmt wird auf Grundlage eines Gleitender-Mittelwert-Anzahl-Kennfeldes, das vorbereitend gesetzt wird, in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Verbrennungsmotor-Steuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pseudoklopf-Bestimmungseinheit (23) die Bestimmung auf Grundlage eines Pseudoklopf-Bestimmungskennfeldes durchführt, das vorbereitend gesetzt wird.