DE102012220883B4

DE102012220883B4 - Klopfsteuervorrichtung für Innenverbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102012220883B4
Application number: DE102012220883.6A
Authority: DE
Inventors: Yuhei Matsushima; 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: 2011-12-26
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: US20130166183A1; US8909459B2; CN103174536A; JP2013133710A; DE102012220883A1; CN103174536B; JP5892786B2

Abstract

Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, umfassend:einen Sensor (12), der ein Signal entsprechend einem Verbrennungszustand des Innenverbrennungsmotors ausgibt;einen Klopfsignal-Berechnungsteil (16), der als ein Klopfsignal eine Charakteristikkomponente eines Klopfens unter Verwendung der Ausgabe aus dem Sensor (12) zu jedem Zündzeitpunkt berechnet;einen Klopfsignal-Normalisierungsteil (17), der das Klopfsignal unter Verwendung einer Basisstatistik normalisiert, die auf Basis des Klopfsignals berechnet ist;einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil (18), der einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert auf Basis des normalisierten Klopfsignals einstellt;einen Klopfbestimmungsteil (19), der das Auftreten eines Klopfens in einem Fall bestimmt, bei dem das normalisierte Klopfsignal den Klopfbestimmungs-Schwellenwert, der durch den Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil eingestellt ist, übersteigt; undeinen Betriebszustand-Bestimmungsteil (22), der einen Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors feststellt, wobeider Klopfsignalnormalisierungsteil (17) berechnet:eine Basisstatistik 1 (VPAN, VSAN) auf Basis eines aktuellen Wertes des Klopfsignals zum aktuellen Zündzeitpunkt,eine Basisstatistik 2 (VPA0, VSA0) auf Basis zumindest eines letzten Werts des Klopfsignals zum letzten Zündzeitpunkt, undeine Basisstatistik 3 (VPA, VSA) durch Interpolieren zwischen der Basisstatistik 1 und der Basisstatistik 2 anhand eines Bestimmungsergebnisses (KT) durch den Betriebszustands-Bestimmungsteil (22);der Klopfsignal-Normalisierungsteil (17) das Klopfsignal unter Verwendung der berechneten Basisstatistik 3 normalisiert; unddie Basisstatistik 3 unter Bezugnahme auf die Basisstatistik 2 in einem Zustand berechnet wird, in welchem der Betriebszustands-Bestimmungsteil (22) feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor nicht in einem derartigen Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, und in einem Zustand, in dem der Betriebszustand-Bestimmungsteil (22) feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor in einem Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, Einflüsse der Basisstatistik 1 signifikanter in die Basisstatistik 3 einberechnet werden, wenn ein Maß der Varianz des Klopfsignals steigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klopfsteuervorrichtung, die ein in einem Innenverbrennungsmotor auftretendes Klopfen steuert.
HINTERGRUND
Es gibt ein Verfahren zum Detektieren eines in einem Innenverbrennungsmotor auftretenden Klopfphänomens, das einen Vibrationssensor (nachfolgend als Klopfsensor bezeichnet) verwendet, der direkt am Innenverbrennungsmotorblock angebracht ist. Die diesem Verfahren zugrunde liegende Idee ist wie folgt. Wenn nämlich ein Klopfen auftritt, während der Innenverbrennungsmotor in Betrieb ist, ist es bekannt, dass Vibrationen in einem spezifischen Frequenzband gemäß einem Bohrungsdurchmesser des Innenverbrennungsmotors oder einem Vibrationsmodus des Klopfens auftreten. Daher wird ein Klopfen durch Messen der Vibrationsintensität (nachfolgend als das Klopfsignal bezeichnet) bei dieser spezifischen Frequenz detektiert.
Auch gibt es eine Klopfsteuervorrichtung, die ein Klopfen unterdrückt, wenn das Klopfen detektiert wird, durch Korrigieren des Zündzeitpunkts, um zu einer späten Seite verschoben zu werden, und eine Drehmomentreduktion minimiert, wenn ein Klopfen nicht detektiert wird, indem der Zündzeitpunkt zu einer frühen Seite rückgeführt wird. Diese Vorrichtung basiert auf der nachfolgenden Idee. Es ist nämlich als eine Charakteristik des Innenverbrennungsmotors bekannt, dass wenn ein Zündzeitpunkt vorgestellt wird, ein Ausgabedrehmoment des Innenverbrennungsmotors verstärkt wird, während ein Klopfen leichter auftritt, und umgekehrt, wenn der Zündzeitpunkt rückgestellt wird, ein Ausgabedrehmoment des Innenverbrennungsmotors reduziert wird, während ein Klopfen schwerlich auftritt. Daher korrigiert diese Klopfsteuervorrichtung den Zündzeitpunkt durch Verschiebung des Zündzeitpunkts zu einer späten Seite, wenn ein Klopfen detektiert wird, und führt den Zündzeitpunkt zu einer frühen Seite zurück, wenn kein Klopfen detektiert wird, wodurch der Innenverbrennungsmotor gesteuert so wird, dass er bei demjenigen Klopfzündzeitpunkt arbeitet, an dem das größte Drehmoment erzeugt wird, während das Auftreten eines Klopfens unterdrückt wird.
Es sollte jedoch angemerkt werden, dass ein Klopfen selbst dann nicht auftreten mag, wenn der Zündzeitpunkt in dem Ausmaß vorgestellt wird, dass ein Drehmoment ein Maximum in einem Fall erreicht, wenn der Innenverbrennungsmotor bei niedriger Last arbeitet. Die Klopfsteuerung wie oben ist in solch einem Betriebsbereich nicht notwendig.
In einer Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, die wie oben konfiguriert ist, wird im Allgemeinen ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert, auf dessen Basis ein Klopfen bestimmt wird, unter Verwendung einer Verstärkung und eines Versatzes eingestellt, der vorläufig an einen Durchschnittswert eines Klopfsignals, das durch Filterverarbeitung berechnet ist, oder einen Durchschnittswert und eine Standardabweichung eines durch Filterverarbeitung berechneten Klopfsignals angepasst ist. Jedoch variieren der Durchschnittswert und die Standardabweichung eines Klopfsignals mit einer Änderung beim Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors. Entsprechend gibt es Probleme, dass es viele Mannstunden erfordert, die Verstärkung und dergleichen in Reaktion auf eine solche Varianz auf den Durchschnittswert abzustimmen und, dass eine fehlerhafte Klopfdetektion oder das Ausbleiben einer Klopfdetektion auftritt, weil der Klopfbestimmungs-Schwellenwert nicht adäquat eingestellt ist.
Um dieses Problem zu überwinden, werden Verfahren zum Bereitstellen einer Verbesserung für eine fehlerhafte Klopfdetektion und Vermeidung einer Klopfdetektion beispielsweise in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 vorgeschlagen. Gemäß den offenbarten Verfahren wird der Klopfbestimmungs-Schwellenwert adäquat eingestellt, indem Varianzen eines Durchschnittswertes und einer Standardabweichung eines Klopfsignals, die durch eine Änderung beim Betriebszustand verursacht werden, durch Anwenden einer Normalisierung (Standardisierung oder Nicht-Dimensionalisierung) am Klopfsignal unterdrückt werden.
Dokumente verwandten Stands der Technik
(Patentdokumente)

Patentdokument 1: Japanisches Patent JP 4 390 104 B2
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2012 - 77 696 A

Patentdokument 1 offenbart ein Verfahren zum Anwenden einer Normalisierung gemäß einem typischen Standardisierungsverfahren unter Verwendung eines Durchschnittswerts und einer Standardabweichung eines Klopfsignals.
Gemäß der Konfiguration von Patentdokument 1 wird eine Normalisierung auf ein Klopfsignal angewendet, so dass das normalisierte Klopfsignal Durchschnittswert = 0 und Standardabweichung = 1 aufweist. Daher werden durch eine Änderung des Betriebszustands verursachte Varianzen des Durchschnittswerts und der Standardabweichung des Klopfsignals unterdrückt. Folglich wird der Klopfbestimmungs-Schwellenwert adäquat eingestellt und es wird eine fehlerhafte Klopfdetektion verbessert. Weil jedoch die Normalisierung unter Verwendung einer Standardabweichung angewendet wird, die extrem hoch mit einer vom Auftreten eines Klopfens herrührenden Vibrationskomponente korreliert ist, wird die sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente ebenfalls normalisiert. Dieses Verfahren hat daher Probleme damit, dass eine Korrelation bei der Größe zwischen einem tatsächlich auftretenden Klopfen und einem detektierten Klopfen gesenkt wird und dass ein Auslassen einer Klopfdetektion auftritt.
Um die Probleme von Patentdokument 1 wie oben zu lösen, offenbart Patentdokument 2 ein Verfahren zum Anwenden einer Normalisierung unter Verwendung einzig eines Durchschnittswerts eines Klopfsignals, ohne eine Standardabweichung des Klopfsignals zu verwenden. Gemäß der Konfiguration von Patentdokument 2 ist es im Vergleich zu einem Fall, bei dem eine Standardabweichung des Klopfsignals verwendet wird, möglich, die Normalisierung einer Vibrationskomponente, die vom Auftreten eines Klopfens herrührt, zu unterdrücken. Jedoch gibt es immer noch das Problem, dass kein kleiner Betrag an Vibrationskomponente, die vom Auftreten eines Klopfens herrührt, normalisiert wird. Jedoch werden in einem Betriebszustand, bei dem Klopfer sukzessive auftreten, sich aus den Klopfern ergebende Vibrationskomponenten beim zweiten und nachfolgenden Auftreten weiter normalisiert. Entsprechend gibt es ein Problem, dass eine Korrelation hinsichtlich Größe zwischen einem tatsächlich auftretenden Klopfen und einem detektierten Klopfen abgesenkt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist gemacht worden, um die Probleme der Vorrichtung im wie oben beschriebenen, verwandten Stand der Technik zu lösen und hat als Aufgabe die Bereitstellung einer Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, welche in der Lage ist, eine Klopfdetektionsleistungsfähigkeit durch Unterdrücken einer fehlerhaften Klopfdetektion durch Einstellen eines Klopfbestimmungs-Schwellenwertes adäquat in einem Fall zu verbessern, bei dem ein Durchschnittswert und eine Standardabweichung eines Klopfsignals mit einer Änderung eines Betriebszustandes variieren, und durch Verhindern des Auftretens eines Auslassens einer Klopfdetektion ohne Senken einer Korrelation bei der Größe zwischen einem aufgetretenen Klopfen und einem detektierten Klopfen in einem Betriebszustand, in dem Klopfen sukzessive auftritt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, die wie oben konfiguriert ist, kann exzellente Vorteile dahingehend erzielen, dass es möglich wird, eine Klopfdetektionsleistungsfähigkeit zu verbessern, indem eine fehlerhafte Klopfdetektion in einem Fall unterdrückt wird, bei dem ein Durchschnittswert und eine Standardabweichung eines Klopfsignals mit einer Änderung beim Betriebszustand variieren, und das Auftreten des Auslassens einer Klopfdetektion verhindert wird, ohne eine Korrelation bei der Größe zwischen einem aufgetretenen Klopfen und einem detektierten Klopfen in einem Betriebszustand, in dem Klopfen in Sukzession auftritt, zu senken.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Gesamtschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Gesamt-Innenverbrennungsmotors zeigt, auf den eine Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Steuerteils des Innenverbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch einen Klopfsteuerteil gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Normalisierung eines Klopfsignals gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, das die Normalisierung einer Klopfsignalverteilung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Berechnung eines Filterkoeffizienten für Verteilungsnormalisierung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Berechnung eines Filterkoeffizienten für Verteilungsnormalisierung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
8 ist ein Flussdiagramm, das eine Normalisierung eines Klopfsignalpegels gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Berechnung eines Filterkoeffizienten für Pegelnormalisierung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Berechnung eines Filterkoeffizienten für Pegelnormalisierung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Berechnung eines transienten Korrekturkoeffizienten gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
12 zeigt Betriebsbeispiele der Normalisierung eines Klopfsignals in einem stabilen Zustand mit Auftreten eines Klopfens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
13A bis 13E zeigen Betriebsbeispiele der Normalisierung eines Klopfsignals in einem transienten Zustand ohne das Auftreten eines Klopfens, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; und
14A bis 14C zeigen Betriebsbeispiele der Normalisierung eines Klopfsignals in einem Zustand, bei dem ein Klopfsignal mit dem Auftreten eines Klopfens variiert, gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Konfiguration eines Gesamt-Innenverbrennungsmotors zeigt, auf den eine Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung angewendet wird. 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Steuerteils des Innenverbrennungsmotors zeigt.
Bezug nehmend auf 1 ist ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 2, welches elektronisch gesteuert wird, um einen Einlassluftstrom zu justieren, stromaufwärts eines Einlasssystems eines Innenverbrennungsmotors (nachfolgend als der Motor bezeichnet) 1 vorgesehen. Auch ist ein Drosselöffnungsgradsensor 3 vorgesehen, um einen Öffnungsgrad des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 zu messen. Ein per Draht direkt mit einem nicht illustrierten Gaspedal verbundenes mechanisches Drosselventil kann anstelle des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 verwendet werden.
Ein Luftmassensensor 4, der einen Einlassluftstrom misst, ist stromaufwärts des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 vorgesehen. Ein Einlassverteilerdrucksensor 6, der einen Innendruck eines Überdrucktanks 5 misst, ist stromabwärts des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2 auf Seite des Motors 1 vorgesehen. Es sollte registriert werden, dass der Luftmassensensor 4 und/oder der Einlassverteilerdrucksensor 6 vorgesehen sein können.
Ein Einlassventil ist an einem stromabwärts des Drucktanks 5 lokalisierten Einlassport vorgesehen und ein variabler Einlassventilmechanismus 7, der zum variablen Steuern des Schließens und Öffnens des Timings des Einlassventils in der Lage ist, ist am Einlassventil angebracht. Ein Injektor 8, der Kraftstoff einspritzt, ist am Einlassport vorgesehen. Der Injektor 8 kann so vorgesehen sein, dass er Kraftstoff direkt in einen Zylinder des Motors 1 einspritzt. Weiterhin ist der Motor 1 versehen mit einer Zündspule 9 und einer Zündkerze 10, die verwendet werden, um eine Luft-Kraftstoffmischung im Zylinder des Motors 1 zu zünden, einem Kurbelwinkelsensor 11, der verwendet wird, um eine Kante einer Platte zu detektieren, die auf einer Kurbelwelle vorgesehen ist, um eine Motordrehzahl und einen Kurbelwinkel zu detektieren, und einem Klopfsensor 12, der verwendet wird, um Vibrationen des Motors 1 zu detektieren.
Bezug nehmend auf 2 werden ein durch den Luftmassensensor 4 gemessener Einlassluftstrom, ein durch den Einlassverteilerdrucksensor 6 gemessener Einlassverteilerdruck, ein durch den Drosselöffnungsgradsensor 3 gemessener Öffnungsgrad des elektronisch gesteuerten Drosselventils 2, ein aus dem Kurbelwinkelsensor 11 synchron zur Flanke der an der Kurbelwelle vorgesehenen Platte ausgegebener Impuls, und eine durch den Klopfsensor 12 gemessene Vibrationswellenform des Motors 1 an einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als ECU abgekürzt) 13 eingegeben.
Gemessene Werte aus verschiedenen anderen als den oben beschriebenen Sensoren 200 werden auch an der ECU 13 eingegeben. Weiterhin werden auch Signale aus anderen Steuervorrichtungen (beispielsweise Steuersysteme für ein Automatikgetriebe, Bremssteuerung und Traktionssteuerung) 300 an der ECU 13 eingegeben.
Die ECU 13 steuert das elektronisch gesteuerte Drosselventil 2 durch Berechnen eines Zieldrosselöffnungsgrads auf Basis eines Beschleunigeröffnungsgrades und anhand eines Betriebszustands des Motors 1. Auch steuert gemäß einem aktuellen Betriebszustand die ECU 13 den variablen Einlassventilmechanismus 7, der Öffnungs- und Schließ-Timings des Einlassventils variabel steuert, treibt den Injektor 8 an, um ein Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis zu erzielen und energetisiert die Zündspule 9, um Ziel-Zündzeitpunkte zu erzielen. In einem Fall, bei dem ein Klopfen durch ein unten beschriebenes Verfahren detektiert wird, führt die ECU 13 auch eine Steuerung durch, um das Auftreten eines Klopfens zu unterdrücken, durch Einstellen eines Ziel-Zündzeitpunkts auf eine späte Seite. Weiterhin berechnet die ECU 13 Befehlswerte für verschiedene andere Aktuatoren 400 als jene oben beschriebenen.
Die in der ECU 13 durchgeführte Klopfsteuerung wird nunmehr kurz unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Gesamtklopfsteuerteils zeigt. Bezug nehmend auf 3 bezeichnen Bezugszeichen 12 und 13 den Klopfsensor bzw. die ECU, die in 1 und 2 gezeigt sind.
Eine Konfiguration des Klopfsteuerteils in der ECU 13 wird zuerst beschrieben.
Die ECU 13 ist aus einer Schnittstellenschaltung 131 und einem Mikrocomputer 132 gebildet. Der Mikrocomputer 132 ist aus einem A/D-Wandler 15, der ein Analogsignal in ein Digitalsignal umwandelt, einem ROM-Bereich, in dem Steuerprogramme und Steuerkonstanten zu speichern sind, und einem RAM-Bereich, in dem Variablen zu speichern sind, wenn ein Programm läuft, aufgebaut.
Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Klopfsteuer-Schnittstellenschaltung und sie ist ein Tiefpassfilter (LPF), der Hochfrequenzkomponenten aus der Signalausgabe des Klopfsensors 12 entfernt. Bezugszeichen 15 bezeichnet einen A/D-Wandler im Mikrocomputer 132. Eine A/D-Wandlung durch den A/D-Wandler 15 wird in regulären Zeitintervallen (beispielsweise alle 10 µs oder 20 µs) durchgeführt. Weil alle Vibrationskomponenten in den A/D-Wandler 15 aufgenommen werden, ist der LPF 14 auch mit einer Verstärkungsumwandlungsfunktion versehen, durch welche der LPF 14 auf 2,5 V (das Zentrum der Vibrationskomponenten ist bei 2,5 V eingestellt) vorgespannt wird, so dass die Vibrationskomponenten mit einem Zentrum bei 2,5 V verstärkt werden, wenn die Vibrationskomponenten klein sind, und die Vibrationskomponenten mit dem Zentrum bei 2,5 V reduziert werden, wenn die Vibrationskomponenten groß sind, was es den Vibrationskomponenten gestattet, innerhalb eines Bereichs von 0 bis 5 V mit einem Zentrum bei 2,5 V zu fallen.
Er kann auf solche Weise konfiguriert sein, dass diese A/D-Wandlung konstant durchgeführt wird und Daten nur einer Periode, in der ein Klopfen im Innenverbrennungsmotor auftritt, beispielsweise eine vom oberen Totpunkt (nachfolgend als TDC abgekürzt) bis 50° CA nach dem oberen Totpunkt (nachfolgend als ATDC abgekürzt), eingestellte Klopfdetektionsperiode eines Kolbens, kann an einen Digitalsignalverarbeitungsteil 16 und weiter gesendet werden, oder die A/D-Wandlung kann nur im Klopfdetektionszeitraum durchgeführt werden, der von TDC bis 50° CA ATDC eingestellt ist, um die sich ergebenden Daten an die Digitalsignalverarbeitungsteil 16 und weiter zu senden.
Im nachfolgenden Digitalsignalverarbeitungsteil 16 wird eine Zeitfrequenzanalyse durch digitale Signalverarbeitung durchgeführt. Eine Spektralreihe einer klopfspezifischen Frequenzkomponente in jeder bestimmten Zeit wird durch die digitale Signalverarbeitung berechnet, beispielsweise eine Verarbeitung, die diskrete Fourier-Transformation (DFT) oder Kurzzeit-Fourier-Transformation (STFT) genannt wird. Alternativ kann eine klopfspezifische Grenzkomponente durch Digitalsignalverarbeitung unter Verwendung eines IIR-(Infiniten Impulsantwort) Filters oder eines FIR- (Finiten Impulsantwort) Filters extrahiert werden. Eine Berechnung durch den Digitalsignalverarbeitungsteil 16 kann durchgeführt werden, während die A/D-Wandlung durchgeführt wird, oder kann kollektiv durch Unterbrechungsverarbeitung synchron zu Umdrehungen des Motors 1 durchgeführt werden. Ein Spitzenwert der durch den Digitalsignalverarbeitungsteil 16 berechneten Spektralreihe wird als ein Klopfsignal VP in der nachfolgenden Verarbeitung verwendet.
Ein Klopfsignal-Normalisierungsteil 17 normalisiert das Klopfsignal VP durch Anwenden einer unten unter Bezugnahme auf die 4 bis 10 beschriebenen Normalisierungsverarbeitung, die einen transienten Korrekturkoeffizienten verwendet, der durch einen Transient-Korrekturkoeffizient-Berechnungsteil 22 berechnet ist, und anzeigt, ob ein Betriebszustand des Motors 1 ein stationärer Zustand oder ein transienter Zustand ist.
Der Mikrocomputer 132 beinhaltet einen Betriebszustandswert-Detektionsteil 21, der einen Betriebszustandswert T detektiert, wenn Ausgangssignale aus dem Drosselöffnungsgradsensor 3, den Luftmassensensor 4, den Einlassverteilerdrucksensor 6 und den Kurbelwinkelsensor 11, darin über die Schnittstellenschaltung 131 eingegeben werden, und den Transient-Korrekturkoeffizient-Berechnungsteil 22 als einen Betriebszustandbestimmungsteil.
Ein nachfolgender Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil 18 berechnet einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH durch Anwenden einer durch Gleichung (1) bis Gleichung (4) unten ausgedrückten Verarbeitung auf das im Klopfsignal-Normalisierungsteil 17 berechnete normalisierte Klopfsignal VN.
Zuerst wird das Klopfsignal VN durch Durchführen einer Filterverarbeitung gemäß der nachfolgenden Gleichung ausgemittelt: $VNA [n] = K 1 [n] \times VNA [n - 1] + (1 - K 1 [n]) \times VN [n]$
wobei VNA[n] ein Durchschnittswert von VN ist, VN[n] ein normalisiertes Klopfsignal ist und K1[n] ein Filterkoeffizient ist.
Nachfolgend bedeutet [n] die Verarbeitung zum aktuellen Zündzeitpunkt und bedeutet [n-1] die Verarbeitung zum letzten Zündzeitpunkt.
Dann werden eine Streuung und eine Standardabweichung anhand der folgenden Gleichungen berechnet: $VNV [n] = K 2 [n] \times VNV [n - 1] + (1 - K 2 [n]) \times (VN [n] - VNA [n]) 2$
$VNS [n] = VNV {[n]}^{1 / 2}$
wobei VNS[n] eine Standardabweichung von VN ist, VNV[n] eine Dispersion von VN ist und K2[n] ein Filterkoeffizient ist.
Dann wird ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert gemäß der Gleichung unten berechnet, wobei der Durchschnittswert und die Standardabweichung verwendet werden, die wie oben berechnet worden sind: $VTH [n] = VAN [n] + KTH \times VNS [n]$
wobei VTH[n] ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert ist und KTH ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Korrekturkoeffizient.
Hierin sei angenommen, dass die Filterkoeffizienten K1[n] und K2[n] variabel sind, anhand eines Vergleichsergebnisses zwischen dem Klopfsignal VN[n] und dem letzten Wert des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes VTH[n-1].
Beispielsweise wird in einem Fall, bei dem VN[n] > VTH[n-1] der Filterkoeffizient auf einen großen Wert eingestellt, und wird in einem Fall, bei dem VN[n] s VTH[n-1] der Filterkoeffizient auf einen kleinen Wert eingestellt. Es sollte jedoch angemerkt sein, dass die Filterkoeffizienten K1[n] und K2[n] nicht in Reaktion auf einen Betriebszustand des Motors 1 variabel gemacht sind. Zusätzlich ist der Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Korrekturkoeffizient KTH ein vorläufig abgepasster Wert anhand einer Wahrscheinlichkeit eines Klopfens und wird allgemein auf einen Wert von etwa 3 eingestellt.
Ein Klopfbestimmungsteil 19 bestimmt ein Auftreten oder Nichtauftreten eines Klopfens anhand der Gleichung unten und gibt ein Signal entsprechen der Intensität des Klopfens aus: $VVK [n] = (VN [n] - VNA [n]) / (VTH [n] - VNA [n])$
wobei VK[n] eine Intensität eines Klopfens ist (das Auftreten eines Klopfens wird festgestellt, wenn VK[n] > 1).
Ein Klopfkorrekturbetrags-Berechnungsteil 20 berechnet einen Betrag an Rückstellung entsprechend der Intensität eines Klopfens pro Zündung anhand der folgenden Gleichung: $Δθ R [n] = max (- VK [n] \times Kg [n], θ min)$
wobei ΔθR[n] ein Rückstellbetrag pro Zündung ist, Kg[n] ein Rückstellbetrag-reflektierender Koeffizient ist und θmin ein Maximalbetrag einer Rückstellung ist.
Weiterhin wird der Rückstellbetrag pro Zündung aufaddiert, um einen Betrag einer Klopfkorrektur zum Zündzeitpunkt zu berechnen. Es sollte jedoch angemerkt sein, dass der Zündzeitpunkt zur frühen Seite rückgeführt wird, wenn es kein Auftreten eines Klopfens gibt. Ein Betrag an einer Klopfkorrektur unter Erwägung des Rückkehrens zu einer frühen Seite wird anhand der folgenden Gleichung berechnet: $θ R [n] = min (θ R [n - 1] + Δθ R [n] + Ka, θ max)$
wobei θR[n] ein Betrag einer Klopfkorrektur ist, Ka[n] ein Koeffizient des Rückkehrens zu einer frühen Seite ist und θmax ein Maximalbetrag an Vorstellen ist.
Der finale Zündzeitpunkt wird anhand der Gleichung unten unter Verwendung des Betrags einer Klopfkorrektur θR berechnet, die wie oben berechnet wird: $θ IG = θ B + θ R [n]$
wobei θIG ein finaler Zündzeitpunkt ist und θB ein Basis-Zündzeitpunkt ist.
Das Obige hat das Verarbeitungsverfahren beschrieben, um eine Klopfdetektion unter Verwendung des Ergebnisses einer Frequenzanalyse durch die Digitalsignalverarbeitung im Digitalsignalverarbeitungsteil 16 durch den Transient-Korrekturkoeffizient-Berechnungsteil 22 und die Klopfsteuerung zum Steuern eines Klopfens durch Rückstellen des Zündzeitpunkt zu erzielen.
Die in der ersten Ausführungsform durchgeführte Normalisierungsverarbeitung wird nunmehr im Detail unter Verwendung von 4 bis 9 beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, wird in der Normalisierungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform die Normalisierung zuerst auf eine Verteilung eines Klopfsignals im Schritt S101 angewendet, und dann auf einen Pegel des Klopfsignals im Schritt S102.
Die Normalisierung der Klopfsignalverteilung in Schritt S101 von 4 wird nunmehr im Detail unter Verwendung von 5 bis 7 beschrieben. Im Schritt S201 von 5 wird der letzte Wert des Klopfsignals VP[n-1] durch Durchführen der Filterverarbeitung bei jedem Hub ausgemittelt.
Ein Berechnungsverfahren eines Filterkoeffizienten KPO[n] wird nunmehr unter Verwendung des Flussdiagramms von 7 beschrieben.
Zuerst wird in Schritt S601 festgestellt, ob ein Klopfen zum letzten Zündzeitpunkt festgestellt wird, indem der letzte Wert des normalisierten Klopfsignals VN[n-1] mit dem letzten Wert des Klopfbestimmungs-Schwellenwert VTH[n-1] verglichen wird. In einem Fall, wo im Schritt S601 gefunden wird, dass ein Klopfen nicht festgestellt wird (falls VN[n-1] ≤ VTH[n-1]), geht der Ablauf zu Schritt S602 weiter, in welchem der Filterkoeffizient KPO[n] berechnet wird, indem eine Interpolationsoperation unter Verwendung des letzten Werts eines transienten Korrekturkoeffizienten KT[n-1] durchgeführt wird.
In einem Fall, bei dem im Schritt S601 gefunden wird, dass ein Klopfen festgestellt wird (falls VN[n-1] > VTH[n-1]), schreitet der Ablauf zu Schritt S603 fort.
Hierin ist KPO1 ein Filterkoeffizient, der an einen transienten Betriebszustand abgeglichen wird, in welchem eine höchste Responsivität erforderlich ist, ist KPO2 ein Filterkoeffizient, der zu einem statischen Betriebszustand abgeglichen ist, und ist KPO3 ein Filterkoeffizient, der so abgeglichen ist, dass eine sich aus einem Klopfen ergebende Vibrationskomponente aus dem Filterwert ausgeschlossen ist. Ein Wert gleich oder kleiner einem Wert von unten beschriebenem KPO2 wird auf KPO2 eingestellt. Durch diese Einstellung, wenn eine Verteilung des Klopfsignals auf Basis des Durchschnittswertes des letzten Wertes des Klopfsignals VP[n-1] normalisiert wird, ist die Normalisierung gegenüber einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente unzugänglich. Auch wird es möglich, eine Verteilung des Klopfsignals selbst in einem Fall genau zu normalisieren, bei dem der transiente Korrekturkoeffizient und eine Varianz des Klopfsignals eine niedrige Korrelation aufweisen, oder wo das Klopfsignal variiert, obwohl der transienten Korrekturkoeffizient nicht berechnet wird.
Ein Berechnungsverfahren des transienten Korrekturkoeffizienten KT wird nunmehr unter Verwendung des Flussdiagramms von 11 beschrieben. Zuerst wird in Schritt S801 ein Filterwert TF durch Anwenden einer Filterverarbeitung berechnet, um einen durch den Betriebszustandswert-Detektionsteil 21 von 3 detektierten Betriebszustandswert T auszumitteln. Ein hierin verwendeter Filterkoeffizient Kf wird vorläufig so eingestellt, dass ein transienter Korrekturkoeffizient, von dem erwartet wird, dass er in einem vorgegebenen transienten Betriebszustand berechnet wird, berechnet wird.
Im nachfolgenden Schritt S802 wird eine Differenz zwischen dem Betriebszustandswert T und dem entsprechenden Filterwert TF berechnet und wird der transiente Korrekturkoeffizient KT durch Teilen der Differenz durch einen Referenzwert des Betriebszustandswertes TA berechnet. Der transiente Korrekturkoeffizient KT wird als 1 berechnet, wenn der Betriebszustand des Motors 1 in einem transienten Zustand ist und als 0, wenn in einem statischen Zustand. Der transiente Korrekturkoeffizient KT kann kontinuierlich zwischen 0 und 1 berechnet werden, wenn der Betriebszustand ein graduell beschleunigender Zustand oder ein moderat beschleunigender Zustand ist.
Bezug nehmend wieder auf 5 wird in Schritt S202 der aktuelle Wert des Klopfsignals VP[n] durch Durchführen von Filterverarbeitung in jedem Hub ausgemittelt.
Ein Berechnungsverfahren eines Filterkoeffizienten KPN[n] wird nunmehr unter Verwendung des Flussdiagramms von 6 beschrieben.
Im Schritt S401 wird der Filterkoeffizient KPN[n] durch Durchführen einer Interpolationsoperation unter Verwendung des aktuellen Werts des transienten Korrekturkoeffizienten KT[n] berechnet. Hierin ist KPN1 ein Filterkoeffizient, der zu einem transienten Betriebszustand abgepasst ist, in welchem eine höchste Responsivität erforderlich ist und ist kPN2 ein Filterkoeffizient, der zu einem statischen Betriebszustand abgeglichen ist.
In einem Fall, bei dem eine Filterverarbeitung auf den aktuellen Wert des Klopfsignals VP[n] angewendet wird, kann VPAO[n] anstelle von VPAN [n-1] verwendet werden. Durch Verwenden von VPAO[n] wird es, wenn eine Verteilung des Klopfsignals auf Basis des Durchschnittswertes des aktuellen Wertes des Klopfsignals VP[n] normalisiert wird, möglich, Einflüsse einer Vibrationskomponente, die sich aus dem Auftreten eines Klopfens zum, dem Auftreten des Klopfens folgenden Zündzeitpunkt ergeben, zu eliminieren.
Im nachfolgenden Schritt S203 wird VPA [n] durch Durchführen einer Interpolationsoperation zwischen dem im Schritt S201 berechneten VPAO[n] und dem in Schritt S202 berechneten VPAN[n] unter Verwendung des oben beschriebenen, transienten Korrekturkoeffizienten KT[n] berechnet. Im Schritt S204 wird ein Klopfsignal VS, in dem eine Standardabweichung des Klopfsignals VP normalisiert ist, durch Teilen des Klopfsignals VP[n] durch VPA[n] berechnet.
Die Normalisierung eines Klopfsignalpegels im Schritt S102 von 4 wird nun im Detail unter Verwendung von 8 bis 10 beschrieben.
Im Schritt S301 von 8 wird der letzte Wert des Klopfsignals VS[n-1] durch Durchführen von Filterverarbeitung in jedem Hub ausgemittelt.
Ein Berechnungsverfahren eines Filterkoeffizienten KSO[n] wird zuerst unter Verwendung des Flussdiagramms von 10 beschrieben. Zuerst wird in Schritt S701 festgestellt, ob ein Klopfen zum letzten Zündzeitpunkt festgestellt wird, indem der letzte Wert des normalisierten Klopfsignals VN[n-1] mit dem letzten Wert des Klopfbestimmungs-Schwellenwerts VTH[n-1] verglichen wird. In einem Fall, bei dem im Schritt S701 gefunden wird, dass ein Klopfen nicht festgestellt wird (falls VN[n-1] ≤ VTH[n-1], schreitet der Ablauf zu Schritt S702 fort, in welchem der Filterkoeffizient KSO[n] durch Durchführen einer Interpolationsoperation unter Verwendung des letzten Wertes des transienten Korrekturkoeffizienten KT[n-1] berechnet wird. In einem Fall, bei dem im Schritt S701 gefunden wird, dass ein Klopfen festgestellt wird, (falls VN[n-1] > VTH[n-1]), schreitet der Ablauf zu Schritt S703 fort.
Hierin ist KSO1 ein Filterkoeffizient, der zu einem transienten Betriebszustand abgepasst ist, in welchem eine höchste Responsivität erforderlich ist, ist KSO2 ein Filterkoeffizient, der mit einem statischen Betriebszustand abgepasst ist und ist KSO3 ein Filterkoeffizient, der so abgepasst ist, dass eine Vibrationskomponente, die sich aus einem Klopfen ergibt, aus dem Filterwert ausgeschlossen wird. Ein Wert gleich oder kleiner einem Wert von KSN2, der unten beschrieben ist, wird als KSO2 eingestellt. Aufgrund dieser Einstellung, wenn ein Pegel des Klopfsignals auf Basis des Durchschnittswertes des letzten Wertes des Klopfsignals VSN[n-1] normalisiert wird, ist die Normalisierung gegenüber der aus dem Auftreten eines Klopfens herrührenden Vibrationskomponente unzugänglich. Auch wird es möglich, einen Pegel des Klopfsignals akkurat zu normalisieren, selbst in einem Fall, bei dem der transiente Korrekturkoeffizient und eine Varianz des Klopfsignals eine niedrige Korrelation aufweisen, oder wo das Klopfsignal variiert, obwohl der transiente Korrekturkoeffizient nicht berechnet ist.
Wieder Bezug nehmend auf 8, wird in Schritt S302 der aktuelle Wert des Klopfsignals VS[n] durch Durchführen einer Filterverarbeitung in jedem Hub ausgemittelt.
Nunmehr wird unter Verwendung des Flussdiagramms von 9 ein Berechnungsverfahren eines Filterkoeffizienten KSN[n] beschrieben. Im Schritt S501 wird der Filterkoeffizient KSN[n] durch Durchführen einer Interpolationsoperation unter Verwendung des aktuellen Werts des transienten Korrekturkoeffizienten KT[n] berechnet. Hierin ist KSN1 ein Filterkoeffizient, der zu einem transienten Betriebszustand abgepasst ist, in welchem eine höchste Responsivität erforderlich ist und ist KSN2 ein Filterkoeffizient, der zu einem statischen Betriebszustand abgepasst ist.
In einem Fall, bei dem eine Filterverarbeitung auf den aktuellen Wert des Klopfsignals VS[n] angewendet wird, kann VSAO[n] anstelle von VSAN[n-1] verwendet werden. Durch Verwenden von VPAO[n], wenn ein Pegel des Klopfsignals auf Basis des Durchschnittswertes des aktuellen Werts des Klopfsignals VS[n] normalisiert wird, wird es möglich, Einflüsse einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens zum Zündzeitpunkt folgend dem Auftreten des Klopfens ergebende Vibrationskomponente zu eliminieren.
Im nachfolgenden Schritt S303 wird VSA[n] durch Durchführen einer Interpolationsoperation zwischen VSAO[n], berechnet im Schritt S301, und dem in Schritt S302 berechneten VSAN[n] unter Verwendung des oben beschriebenen transienten Korrekturkoeffizienten KT[n] berechnet. Im Schritt S304 wird ein Klopfsignal VA, in welchem der Durchschnittswert des Klopfsignals VS normalisiert ist, durch Subtrahieren von VSA[n] vom Klopfsignal VS[n] berechnet. Der so berechnete Wert wird als das normalisierte Klopfsignal VN[n] zur nachfolgenden Berechnung zur Berechnung des Klopfbestimmungs-Schwellenwertes verwendet.
Die 12 bis 14C zeigen Betriebsbeispiele, die Vorteile repräsentieren, wenn das Klopfsignal gemäß dem oben beschriebenen Verarbeitungsverfahren normalisiert wird. In 12 bis 14C repräsentiert eine Linie a ein Klopfsignal vor Normalisierung, repräsentiert eine Linie b einen Durchschnittswert des Klopfsignals vor Normalisierung, repräsentiert eine Linie c einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert vor Normalisierung. Auch repräsentiert eine Linie d ein Klopfsignal nach Normalisierung, repräsentiert eine Linie e einen Durchschnittswert des Klopfsignals nach Normalisierung und repräsentiert eine Linie f einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert nach Normalisierung.
12 zeigt einen Zustand, in dem ein Klopfen zweimal sukzessive in einem statischen Betriebszustand auftritt und eine Markierung „X“ auf dem Klopfsignal ein Klopfen anzeigt.
Der Graph (1) von 12 zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert c für ein Klopfsignal a, das nicht normalisiert ist, berechnet wird.
Die Graphen (2) in 12 zeigen Betriebsbeispiele in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f1 für ein Klopfsignal d1, das durch das in Patentdokument 1 beschriebene Verfahren normalisiert ist, berechnet wird.
Die Graphen (3) von 12 zeigen Betriebsbeispiele in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f2 für ein Klopfsignal d2 berechnet wird, das durch das im Patentdokument 2 beschriebenes Verfahren normalisiert ist.
Die Graphen (4) in 12 zeigen Betriebsbeispiele in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f3 für ein Klopfsignal d3 berechnet wird, das durch das in der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Verfahren normalisiert ist.
Zusätzlich zeigen mit einem Großbuchstaben A markierte Graphen einen Fall an, bei dem der Filterkoeffizient, der in der Filterverarbeitung verwendet wird, auf 0,96 eingestellt wird, wenn Basisstatistiken, wie etwa ein Durchschnittswert und eine zur Normalisierung verwendete Standardabweichung berechnet werden. Mit einem Großbuchstaben B markierte Graphen zeigen einen Fall, bei dem am bei der Filterverarbeitung verwendeten Filterkoeffizienten 0,85 eingestellt ist, wenn die Basisstatistiken, wie etwa ein Durchschnittswert und eine zur Normalisierung verwendete Standardabweichung, berechnet werden.
Weiterhin zeigt Graph (4)-B in 12 einen Fall, bei dem 0,85 am bei der auf den letzten Wert eines Klopfsignals angewendeten Filterverarbeitung verwendeten Filterkoeffizient eingestellt wird und 0,96 am bei der aus dem aktuellen Wert eines Klopfsignals angewendeten Filterverarbeitung verwendeten Filterkoeffizient eingestellt wird.
Im Graph (2)-A in 12 wird die Normalisierung unter Verwendung der Basisstatistiken (Standardabweichung und Durchschnittswert), die mit einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente hochkorreliert sind, auf Basis des aktuellen Wertes des Klopfsignals D1 durchgeführt. Daher wird die sich aus dem Auftreten eines hoch mit der Standardabweichung korrelierten Klopfens ergebende Vibrationskomponente ebenfalls normalisiert. Entsprechend ist im Vergleich zu Graph (1) in 12, in der Normalisierung nicht durchgeführt wird, die sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente vermindert.
Zusätzlich wird eine sich aus dem zweiten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente unter Verwendung der Basisstatistiken normalisiert, die unter Erwägung von Einflüssen der sich aus dem ersten Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente berechnet werden. Daher wird die sich aus dem zweiten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente weiter vermindert.
In Graph (2)-B in 12 werden durch Beschleunigungsverfolgen der Berechnung der zur Normalisierung verwendeten Basisstatistiken sich aus Klopfern ergebende Vibrationskomponenten im Vergleich zum Graph (2)-A in 12 beachtlich reduziert.
In Graph (3)-A in 12 wird eine Normalisierung auf Basis des aktuellen Wertes des Klopfsignals d2 unter Verwendung einer Basisstatistik (Durchschnittswert) durchgeführt, die mit einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente weniger korreliert ist, als eine Standardabweichung. Daher wird im Vergleich zu Graph 1 in 12, in dem eine Normalisierung nicht durchgeführt wird, eine sich aus dem ersten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente kaum vermindert. Jedoch, weil eine sich aus dem zweiten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente unter Verwendung der unter Erwägung des Einflusses der sich aus dem ersten Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente berechneten Basisstatistiken normalisiert wird, ist die sich aus dem zweiten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente vermindert.
In Graph (3)-B in 12 werden durch Beschleunigungsverfolgung der Berechnung der zur Normalisierung verwendeten Basisstatistiken die sich aus Klopfern ergebenden Vibrationskomponente im Vergleich zum Graph (3)-A in 12 beachtlich vermindert.
Im Gegensatz dazu wird in Graph (4)-A in 12 eine Normalisierung auf Basis des letzten Werts des Klopfsignals d3 unter Verwendung der Basisstatistik (Durchschnittswert) durchgeführt, die weniger mit einer Vibrationskomponente korreliert ist, die sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergibt, als die Standardabweichung. Daher wird es möglich, ein Ergebnis einer Klopfbestimmung widerzuspiegeln, wenn die zur Normalisierung verwendeten Basisstatistiken berechnet werden. Entsprechend wird verhindert, dass eine aus dem Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente ebenfalls normalisiert wird. Folglich ist eine sich weder aus dem ersten noch dem zweiten Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente vermindert.
In Graph (4)-B in 12, selbst wenn das Verfolgen der auf Basis des letzten Wertes des Klopfsignals D3 berechneten Basisstatistiken beschleunigt wird, ist eine sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebende Vibrationskomponente kaum reduziert, aus demselben Grund wie in Graph (4)-A in 12. Ein Vorteil, der durch Beschleunigen der Verfolgung der Filterverarbeitung am letzten Wert des Klopfsignals in Graph (4)-B in 12 erzielt wird, wird unten unter Bezugnahme auf die 14A bis 14C beschrieben.
Die 13A bis 13A zeigen Zustände, in denen der Betriebszustandswert T schrittweise variiert. 13A zeigt den Betriebszustandswert T, den Filterwert TF entsprechend dem Betriebszustandswert und den transienten Korrekturkoeffizienten KT.
13B zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem der Klopfbestimmungs-Schwellenwert c für ein Klopfsignal a, das nicht normalisiert ist, berechnet wird.
13C zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem der Klopfbestimmungs-Schwellenwert f2 für ein Klopfsignal d2 berechnet wird, das durch das in Patentdokument 2 beschriebene Verfahren normalisiert wird.
13D zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem der Klopfbestimmungs-Schwellenwert f für ein Klopfsignal d berechnet wird, das unter Verwendung des Durchschnittswertes des letzten Werts eines Klopfsignals normalisiert wird.
13E zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f3 für ein Klopfsignal d3 berechnet wird, das durch das in der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Verfahren normalisiert wird.
In 13B tritt eine fehlerhafte Klopfdetektion während eines transienten Betriebs auf. Auch, weil der Filterkoeffizient für die Filterverarbeitung aufgrund der fehlerhaften Klopfdetektion auf einen großen Wert eingestellt wird, setzt sich die fehlerhafte Klopfdetektion über einen lange Zeitraum fort.
In 13C wird durch Durchführen der Normalisierung auf Basis des aktuellen Werts des Klopfsignals eine Normalisierung ohne eine Verzögerung gegenüber einer Änderung des Betriebszustands durchgeführt. Daher tritt keine fehlerhafte Klopfdetektion auf.
In 13D wird die Normalisierung auf Basis des letzten Werts des Klopfsignals allein durchgeführt. Daher wird die Normalisierung gegenüber einer Änderung des Betriebszustandswerts T verzögert und es tritt eine fehlerhafte Klopfdetektion auf. Weil jedoch das Klopfsignal später normalisiert wird, setzt sich die fehlerhafte Klopfdetektion nicht über einen langen Zeitraum im Vergleich zu 13B fort.
Im Gegensatz dazu tritt in 13E, weil eine Normalisierung auf Basis des aktuellen Werts des Klopfsignals in Reaktion auf eine Berechnung des transienten Korrekturkoeffizienten KT durchgeführt wird, keine fehlerhafte Klopfdetektion auf, wie in 13C.
Die 14A bis 14C zeigen Zustände, in denen ein Klopfsignal variiert, während es keine Varianz des Betriebszustandwerts gibt. Eine Markierung „X“ auf dem Klopfsignal zeigt das Auftreten eines Klopfens an.
14A zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert c für ein Klopfsignal a berechnet wird, das nicht normalisiert ist.
14B zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f3 für ein Klopfsignal d3 berechnet wird, das durch das in der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Verfahren normalisiert ist. Hier wird 0,96 als Filterkoeffizient der Filterverarbeitung für den letzten Wert des Klopfsignals eingestellt.
14C zeigt ein Betriebsbeispiel in einem Fall, bei dem ein Klopfbestimmungs-Schwellenwert f3 für ein Klopfsignal d3 berechnet wird, das ebenfalls durch das in der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebene Verfahren normalisiert ist. Hier wird 0,85 nur am Filterkoeffizienten in der Filterverarbeitung für den letzten Wert des Klopfsignals eingestellt.
In 14A wird der Klopfbestimmungs-Schwellenwert c nicht adäquat berechnet und es tritt eine fehlerhafte Klopfdetektion und ein Auslassen einer Klopfdetektion auf. In 14B ist das Klopfsignal im Vergleich zur 14A normalisiert und es tritt kein Ausfall der Klopfdetektion auf. Jedoch werden Vibrationen des Klopfsignals d3 nicht eliminiert.
Im Gegensatz dazu wird es in 14C durch Beschleunigen des Verfolgens der Basisstatistiken, die auf Basis des letzten Werts des Klopfsignals d3 berechnet sind, möglich, eine Varianz des Klopfsignals d3 genau zu normalisieren. Daher kann ein Klopfen akkurat detektiert werden.
Durch Normalisieren des Klopfsignals wie oben wird es möglich, den Klopfbestimmungs-Schwellenwertpegel adäquat einzustellen, unabhängig von einer Änderung des Betriebszustandes, ohne dass ein delikater Abgleich durchgeführt werden muss. Weiterhin kann eine Beeinträchtigung von sich aus einem Klopfen ergebenden Vibrationskomponenten durch die Normalisierung des Klopfsignals unterdrückt werden.
Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der oben beschriebenen Erfindung hat die folgenden Charakteristika.
(1) Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der Erfindung beinhaltet: einen Sensor, der ein Signal entsprechend einem Verbrennungszustand des Innenverbrennungsmotors ausgibt; einen Klopfsignal-Berechnungsteil, der als ein Klopfsignal eine Charakteristikkomponente eines Klopfens unter Verwendung der Ausgabe aus dem Sensor zu jedem Zündzeitpunkt berechnet; einen Klopfsignal-Normalisierungsteil, der das Klopfsignal unter Verwendung einer Basisstatistik normalisiert, die auf Basis des Klopfsignals berechnet ist; einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil, der einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert auf Basis des normalisierten Klopfsignals einstellt; einen Klopfbestimmungsteil, der das Auftreten eines Klopfens in einem Fall bestimmt, bei dem das normalisierte Klopfsignal den Klopfbestimmungs-Schwellenwert, der durch den Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil eingestellt ist, übersteigt; und einen Betriebszustand-Bestimmungsteil, der einen Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors feststellt. Der Klopfsignalnormalisierungsteil berechnet eine Basisstatistik 1 auf Basis eines aktuellen Wertes des Klopfsignals, eine Basisstatistik 2 auf Basis zumindest eines letzten Werts des Klopfsignals und eine Basisstatistik 3 durch Interpolieren zwischen der Basisstatistik 1 und der Basisstatistik 2 anhand eines Bestimmungsergebnisses durch den Betriebszustands-Bestimmungsteil. Der Klopfsignal-Normalisierungsteil normalisiert das Klopfsignal unter Verwendung der berechneten Basisstatistik 3. Die Basisstatistik 3 wird unter Bezugnahme auf die Basisstatistik 2 in einem Zustand berechnet, in welchem der Betriebszustands-Bestimmungsteil feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor nicht in einem derartigen Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, und in einem Zustand, in dem der Betriebszustandbestimmungsteil feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor in einem Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, werden Einflüsse der Basisstatistik 1 signifikanter in die Basisstatistik 3 einberechnet, wenn ein Maß der Varianz des Klopfsignals steigt.
Gemäß der obigen Konfiguration wird in einem Zustand, in dem festgestellt wird, dass der Innenverbrennungsmotor nicht in einem Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, durch Normalisieren des Klopfsignals unter Verwendung der auf Basis des letzten Werts des Klopfsignals berechneten Basisstatistik, das Klopfsignal daran gehindert, durch eine sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente normalisiert zu werden. Es wird damit möglich, eine Klopfdetektionsleistungsfähigkeit zu verbessern. Auch in einem Zustand, in dem festgestellt wird, dass der Innenverbrennungsmotor in einem Betriebszustand derart ist, dass er mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, wird es durch Normalisieren des Klopfsignals unter Verwendung von auf Basis des aktuellen Werts des Klopfsignals berechneten Basisstatistiken möglich, eine fehlerhafte Klopfdetektion selbst in einem Fall zu unterdrücken, bei dem ein Durchschnittswert und eine Standardabweichung des Klopfsignals mit einer Änderung beim Betriebszustand variieren.
(2) Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der Erfindung ist auf solche Weise konfiguriert, dass die Basisstatistik 1 und die Basisstatistik 2 durch Anwenden von Filterverarbeitung an das Klopfsignal berechnet werden und ein für die Berechnung der Basisstatistik 2 verwendeter Filterkoeffizient 2 auf solche Weise eingestellt wird, dass dessen Verfolgung gleich oder mehr beschleunigt wird als das Verfolgen eines für eine Berechnung der Basisstatistik 1 verwendeten Filterkoeffizienten 1.
Gemäß dieser Konfiguration wird es durch Beschleunigen des Verfolgens der auf Basis des letzten Werts des Klopfsignals berechneten Basisstatistik 2 möglich, eine durch eine Varianz des Klopfsignals verursachte fehlerhafte Klopfdetektion selbst in einem Fall zu unterdrücken, bei dem die Bestimmungsgenauigkeit des Betriebszustands schlecht ist.
(3) Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der Erfindung ist auf solche Weise konfiguriert, dass, wenn der Klopfbestimmungsteil feststellt, dass ein Klopfen zum letzten Zündzeitpunkt auftrat, die Charakteristikkomponente des Klopfens ausgeschlossen wird, wenn die Basisstatistik 2 berechnet wird.
Gemäß dieser Konfiguration werden Einflüsse einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente nicht an eine Berechnung der Basisstatistik 2 zum Zündzeitpunkt, der dem Auftreten des Klopfens folgt, weitergegeben. Daher wird es möglich, den Klopfbestimmungs-Schwellenwert adäquat in einem Fall einzustellen, bei dem eine Normalisierung auf Basis der Basisstatistik 2 durchgeführt wird. Entsprechend kann eine Klopfdetektionsleistungsfähigkeit verbessert werden.
(4) Die Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor der Erfindung ist auf solche Weise konfiguriert, dass ein berechneter Wert der Basisstatistik 2 als ein letzter Wert der Filterverarbeitung verwendet wird, die für eine Berechnung der Basisstatistik 1 verwendet wird.
Gemäß der obigen Konfiguration werden Einflüsse einer sich aus dem Auftreten eines Klopfens ergebenden Vibrationskomponente nicht einer Berechnung der Basisstatistik 1 zu einem dem Auftreten des Klopfens folgenden Zündzeitpunkt gegeben. Daher wird es möglich, den Klopfbestimmungs-Schwellenwert in einem Fall, bei dem eine Normalisierung auf Basis der Basisstatistik 1 durchgeführt wird, adäquat einzustellen. Folglich kann eine Klopfdetektionsleistungsfähigkeit verbessert werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich werden, ohne vom Umfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen und es sollte sich verstehen, dass diese nicht auf die hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.
BEIBLATT ZU Fig. 12 :

(1) KLOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (VOR NORMALISIERUNG)
(2)-A KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
(2)-B KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
(3)-A KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
(3)-B KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
(4)-A KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
(4)-B KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)

BEIBLATT Zu Fig. 13B bis 13E

13B KLOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (VOR NORMALISIERUNG)
13C KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
13D KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
13E KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)

BEIBLATT ZU Fig. 14A bis 14C

14A KLOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (VOR NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (VOR NORMALISIERUNG)
14B KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)
14C KLOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) DURCHSCHNITTSWERT VON KOPFSIGNAL (NACH NORMALISIERUNG) KLOPFBESTIMMUNGSSCHWELLENWERT (NACH NORMALISIERUNG)

Claims

Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, umfassend: einen Sensor (12), der ein Signal entsprechend einem Verbrennungszustand des Innenverbrennungsmotors ausgibt; einen Klopfsignal-Berechnungsteil (16), der als ein Klopfsignal eine Charakteristikkomponente eines Klopfens unter Verwendung der Ausgabe aus dem Sensor (12) zu jedem Zündzeitpunkt berechnet; einen Klopfsignal-Normalisierungsteil (17), der das Klopfsignal unter Verwendung einer Basisstatistik normalisiert, die auf Basis des Klopfsignals berechnet ist; einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil (18), der einen Klopfbestimmungs-Schwellenwert auf Basis des normalisierten Klopfsignals einstellt; einen Klopfbestimmungsteil (19), der das Auftreten eines Klopfens in einem Fall bestimmt, bei dem das normalisierte Klopfsignal den Klopfbestimmungs-Schwellenwert, der durch den Klopfbestimmungs-Schwellenwert-Berechnungsteil eingestellt ist, übersteigt; und einen Betriebszustand-Bestimmungsteil (22), der einen Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors feststellt, wobei der Klopfsignalnormalisierungsteil (17) berechnet: eine Basisstatistik 1 (VPAN, VSAN) auf Basis eines aktuellen Wertes des Klopfsignals zum aktuellen Zündzeitpunkt, eine Basisstatistik 2 (VPA0, VSA0) auf Basis zumindest eines letzten Werts des Klopfsignals zum letzten Zündzeitpunkt, und eine Basisstatistik 3 (VPA, VSA) durch Interpolieren zwischen der Basisstatistik 1 und der Basisstatistik 2 anhand eines Bestimmungsergebnisses (KT) durch den Betriebszustands-Bestimmungsteil (22); der Klopfsignal-Normalisierungsteil (17) das Klopfsignal unter Verwendung der berechneten Basisstatistik 3 normalisiert; und die Basisstatistik 3 unter Bezugnahme auf die Basisstatistik 2 in einem Zustand berechnet wird, in welchem der Betriebszustands-Bestimmungsteil (22) feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor nicht in einem derartigen Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, und in einem Zustand, in dem der Betriebszustand-Bestimmungsteil (22) feststellt, dass der Innenverbrennungsmotor in einem Betriebszustand ist, der mit einer Varianz des Klopfsignals einhergeht, Einflüsse der Basisstatistik 1 signifikanter in die Basisstatistik 3 einberechnet werden, wenn ein Maß der Varianz des Klopfsignals steigt.
Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Basisstatistik 1 und die Basisstatistik 2 durch Anwenden von Filterverarbeitung an das Klopfsignal berechnet werden und ein für die Berechnung der Basisstatistik 2 verwendeter Filterkoeffizient 2 auf solche Weise eingestellt wird, dass dessen Verfolgung gleich oder mehr beschleunigt wird als das Verfolgen eines für eine Berechnung der Basisstatistik 1 verwendeten Filterkoeffizienten 1.
Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Klopfbestimmungsteil (19) feststellt, dass ein Klopfen zum letzten Zündzeitpunkt auftrat, die Charakteristikkomponente des Klopfens ausgeschlossen wird, wenn die Basisstatistik 2 berechnet wird.
Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein berechneter Wert der Basisstatistik 2 als ein letzter Wert der Filterverarbeitung verwendet wird, die für eine Berechnung der Basisstatistik 1 verwendet wird.