DE102013204785B4

DE102013204785B4 - Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102013204785B4
Application number: DE102013204785.1A
Authority: DE
Inventors: Yuhei Matsushima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: CN103573455B; US9316556B2; JP5546595B2; US20140041439A1; JP2014034888A; CN103573455A; DE102013204785A1

Abstract

Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, umfassend:
einen Klopfsensor (11), der eine Vibration des Innenverbrennungsmotors (1) detektiert;
einen Kurbelwinkelsensor (9), der einen Kurbelwinkel des Innenverbrennungsmotors (1) detektiert;
eine Vibrationswellenform-Detektionseinheit (20), die eine Vibrationswellenform einer Klopfkomponente natürlicher Frequenz aus einem Detektionssignal des Klopfsensors (11) detektiert, indem sie mit dem Kurbelwinkel assoziiert wird;
eine Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit (21), die einen Vibrationswellenform-Durchschnittswert (VIA) entsprechend einer in einer regulären Weise erzeugten Rauschvibrationswellenform berechnet, durch Ausführen eines Filterprozesses der Vibrationswellenform über eine Mehrzahl von Zündzyklen des Innenverbrennungsmotors (1);
eine Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit (22), welche die Rauschvibrationswellenform durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswertes (VIA) von der Vibrationswellenform entfernt;
eine Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit (23), die einen Klopfbestimmungsschwellenwert (VTH) basierend auf einem Spitzenwert (VP) der Vibrationswellenform berechnet, nachdem die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist; und
eine Klopfbestimmungseinheit (24), die feststellt, ob ein Klopfen im Innenverbrennungsmotor (1) aufgetreten ist, indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert (VP) und dem Klopfbestimmungsschwellenwert (VTH) vorgenommen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klopfdetektionsvorrichtung zum Unterdrücken eines in einem Innenverbrennungsmotor auftretenden Klopfens/Klingelns.
Beschreibung verwandten Stands der Technik
Im Allgemeinen ist bekannt, dass, wenn ein Klopfen während des Betriebs eines Innenverbrennungsmotors auftritt, Vibrationen eines natürlichen Frequenzbandes entsprechend der Bohrungsgröße jedes Zylinders des Innenverbrennungsmotors oder dem Vibrationsmodus des Klopfens auftreten, wobei ein im Innenverbrennungsmotor erzeugtes Klopfphänomen unter Verwendung eines Vibrationssensors (nachfolgend als Klopfsensor bezeichnet), der direkt auf dem Motorblock des Innenverbrennungsmotors montiert ist, detektiert wird.
In der oben erwähnten Klopfdetektionsvorrichtung wird ein Klopfen durch Ausführen einer arithmetischen Operation wie etwa diskrete Fourier-Transformation (DFT: Diskrete Fourier-Transformation) etc. in Bezug auf eine Ausgabe des Klopfsensors und Messen der Vibrationsstärke des natürlichen Frequenzbandes des Innenverbrennungsmotors detektiert.
Zusätzlich kann es, als Charakteristik des Innenverbrennungsmotors, auch bekannt sein, dass, wenn der Zündzeitpunkt vorgestellt wird, das Abgabedrehmoment des Innenverbrennungsmotors verbessert werden kann, aber ein Klopfen dazu tendiert, leicht erzeugt zu werden, und wenn andererseits der Klopfzeitpunkt rückgestellt wird, das Abgabedrehmoment des Innenverbrennungsmotors absinkt, aber es schwierig ist, dass ein Klopfen auftritt.
Entsprechend ist in der Vergangenheit eine Klopfdetektionsvorrichtung angenommen worden, bei der in Fällen, bei denen ein Klopfen detektiert wird, der Zündzeitpunkt zu einer Rückstellseite korrigiert wird, um dadurch ein Klopfen zu unterdrücken, und nachdem eine Nichtdetektion eines Klopfens bestätigt ist, der Zündzeitpunkt zu einer vorgestellten Seite rückgeführt wird, wodurch es möglich gemacht wird, eine Drehmomentreduktion auf ein minimales Ausmaß zu unterdrücken.
In diesem Fall wird es durch Korrigieren des Zündzeitpunkts zur Rückstellseite bei Detektion eines Klopfens und dazu Bringen des Zündzeitpunkts, zum Zeitpunkt der Nichtdetektion eines Klopfens zur Vorstellseite rückzukehren, möglich, den Betrieb des Innenverbrennungsmotors beim Klopfgrenzzündzeitpunkt, durch welchen ein maximales Drehmoment ausgegeben wird, zu steuern, während das Auftreten von Klopfen unterdrückt wird.
In der oben erwähnten Klopfdetektionsvorrichtung wird ein Klopfbestimmungsschwellenwert zum Bestimmen des Auftretens eines Klopfens wie folgt erhalten. Es werden nämlich Spitzenwerte der Vibrationsstärke in einer Klopfdetektionszone detektiert, die vorab als ein Kurbelwinkelbereich eingestellt worden ist, bei dem von einem Klopfen herrührende Vibrationen im Allgemeinen in bemerkenswertem Ausmaß auftreten und weiter wird der Klopfbestimmungsschwellenwert basierend auf fundamentalen Statistiken (Durchschnittswert, Standardabweichung etc.) der Spitzenwerte, die durch Ausführen einer Filterungsverarbeitung der Spitzenwerte über eine Mehrzahl von Zündzyklen berechnet werden, berechnet.
Jedoch kann abhängig vom Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors eine nicht von einem Klopfen herrührende Vibration (nachfolgend als „Rauschvibration“ bezeichnet), in der Klopfdetektionszone mit einer größeren Stärke als derjenigen einer von einem tatsächlichen Klopfen herrührenden Vibration überlagert sein. In diesem Fall hat es das Problem gegeben, dass ein Defekt wie Missdetektion eines Klopfens, Ausfall der Detektion oder dergleichen, auftritt.
Mit anderen Worten wird es aufgrund der Überlagerung von Rauschvibration schwierig, eine tatsächliche Klopfvibration zu detektieren.
Entsprechend ist in der Vergangenheit eine Technik vorgeschlagen worden, bei welcher der oben erwähnte Defekt eliminiert wird, um die Klopfdetektierbarkeit zu verbessern, indem eine Rauschvibrationswellenform aus durch einen Klopfsensor detektierten Vibrationswellenform entfernt wird (siehe beispielsweise erstes, später zu beschreibendes Patentdokument).
In einer im ersten Patentdokument beschriebenen, konventionellen Vorrichtung sind zuerst eine von einem Klopfen herrührend erzeugte Klopfvibrationswellenform und eine von dem Betrieb von Komponententeilen des Innenverbrennungsmotors herrührend erzeugte Rauschvibrationswellenform vorab gespeichert worden.
Nachfolgend wird die Position des Auftretens von Rauschvibration spezifiziert, indem ein Vergleich zwischen Vibrationswellenformen, welche durch den Klopfsensor innerhalb eines vorgegebenen Kurbelwinkelbereichs um das Zentrum der Position des Auftretens von Rauschvibration, vorhergesagt basierend auf dem Steuerzustand der Komponententeile, detektiert worden sind, und der vorab gespeicherten Rauschvibrationswellenform durchgeführt.
Dann wird die Rauschvibrationswellenform durch Subtrahieren der vorab gespeicherten Rauschvibrationswellenform von der Rauschvibrationswellenform an der Position des Auftretens von derart spezifizierter Rauschvibration aus den vom Klopfsensor detektierten Vibrationswellenformen entfernt.
Schließlich wird ein tatsächlicher Zustand des Auftretens eines Klopfens bestimmt, indem ein Vergleich zwischen der Vibrationswellenform, aus welcher die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist, und der vorab gespeicherten Klopfvibrationswellenform vorgenommen wird.
Anhand dem wird in Fällen, bei denen eine Rauschvibration überlagert ist, mit hohem Genauigkeitsgrad festgestellt, ob ein Klopfen aufgetreten ist oder nicht.
Um jedoch Rauschvibration in genauer Weise zu entfernen, sind die Position der Vibration von Rauschen und die Adaptation der Wellenform desselben erforderlich, aber die aus dem Betrieb der Komponententeile herrührend erzeugte Rauschvibrationswellenform kann sich auch abhängig von den Zuständen der individuellen Komponententeile ändern. Zusätzlich mag sie sich auch abhängig von Installationsdistanzen zwischen dem Klopfsensor und den individuellen Komponententeilen oder dem Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors ändern.
Auf diese Weise ist es schwierig, vorab über Experimente etc. Rauschvibrationswellenformen, die sich in einer Vielzahl von Weisen anhand individueller Situationen ändern, zu adaptieren und zu speichern. Zusätzlich, selbst falls eine solche Adaption gemacht werden kann, sind viele Adaptions-Mannstunden erforderlich und nebenher können tatsächlich erzeugte Rauschvibrationswellenformen nicht in einer geeigneten Weise entfernt werden, was zur Möglichkeit führt, dass die Klopfdetektierbarkeit schlechter werden kann.
Zusätzlich wird es in Fällen, bei denen eine Rauschvibrationswellenform und eine Vibrationswellenform, die von einem Klopfen herrührend erzeugt wird, miteinander zum gleichen Timing überlagert werden, schwierig, die Rauschvibrationswellenform zu spezifizieren und nebenbei wird es auch schwierig, die Klopfvibrationswellenform zu spezifizieren.
Weiter können als von etwas Anderem als einem Klopfen herrührend erzeugte Rauschvibrationen nicht nur eine vom Betrieb der Komponententeile herrührend erzeugte Rauschvibration, sondern auch eine sich aus der Verbrennung des Innenverbrennungsmotors ergebende Rauschvibration wie auch eine dem Innenverbrennungsmotor etc. inhärente Rauschvibration berücksichtigt werden, aber die Wellenformen dieser Rauschvibrationen ändern ihre Formen in einer Vielzahl von Weisen und nebenbei ist es in vielen Fällen auch schwierig, die Positionen der Erzeugung derselben zu spezifizieren. Als Ergebnis können die Rauschvibrationswellenformen nicht in einer angemessenen Weise entfernt werden, was zu einer Möglichkeit führt, dass die Klopfdetektierbarkeit schlechter werden kann.
REFERENZEN DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Erstes Patentdokument: Japanisches Patent JP 4 473 171 B2
DE 10 2011 087 303 A1 beschreibt eine Klopfdetektionsvorrichtung, bei der ein Signal eines Klopfsensors einer Behandlung eines Tiefpassfilters, einer DFT-Verarbeitungseinheit, einer Spitzenhalteeinheit, einer Durchschnittseinheit und einer Schwellenwert-Berechnungseinheit unterzogen wird.
DE 41 32 832 A1 beschreibt eine Klopfgrenze-Regelvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der ein von einem Klopfsensor erzeugter Schwingungspegel in Abhängigkeit von dessen Größe gemäß einem ersten oder einem zweiten vorgegebenen Anteilsverhältns gemittelt wird.
DE 100 05 437 B4 und DE 60 2005 002 173 T2 beschreiben weitere Klopfdetektions- und Regelungsvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In der konventionellen Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, wie durch das erste Patentdokument gezeigt, sind Klopfvibrationswellenformen und Rauschvibrationswellenformen vorab gespeichert worden und wird ein Klopfen detektiert, indem Rauschvibrationswellenformen aus einer vom Klopfsensor detektierten Vibrationswellenform entfernt werden, aber es hat das Problem gegeben, dass es schwierig ist, in einer genauen Weise tatsächliche Rauschvibrationswellenformen, die sich in einer Vielzahl von Weisen abhängig von verschiedenen Arten von Bedingungen ändern, zu entfernen, was es unmöglich macht, die Klopfdetektierbarkeit in hinreichendem Ausmaß zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um das oben referierte Problem zu lösen und hat als ihre Aufgabe die Bereitstellung einer Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, die eine verbesserte Klopfdetektierbarkeit zu einen hinreichenden Ausmaß aufweist, indem eine Vielzahl von Arten von aus dem Betrieb des Innenverbrennungsmotors herrührend erzeugten Rauschvibrationswellenformen in einer einfachen und angemessenen Weise entfernt werden, ohne die Erzeugungspositionen und Formen der Rauschvibrationswellenformen zu berücksichtigen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den zusätzlichen Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.
Eine Klopfdetektionsvorrichtung des Innenverbrennungsmotors gemäß dieser Erfindung ist versehen mit: einem Klopfsensor, der eine Vibration des Innenverbrennungsmotors detektiert; einen Kurbelwinkelsensor, der einen Kurbelwinkel des Innenverbrennungsmotors detektiert; einer Vibrationswellenform-Detektionseinheit, die eine Vibrationswellenform einer Klopfkomponente natürlicher Frequenz aus einem Detektionssignal des Klopfsensors detektiert, indem sie mit dem Kurbelwinkel assoziiert wird; einer Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit, die einen Vibrationswellenform-Durchschnittswert entsprechend einer in einer regulären Weise erzeugten Rauschvibrationswellenform berechnet, durch Ausführen eines Filterprozesses der Vibrationswellenform über eine Mehrzahl von Zündzyklen des Innenverbrennungsmotors; einer Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit, welche die Rauschvibrationswellenform durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswertes von der Vibrationswellenform entfernt; einer Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit, die einen Klopfbestimmungsschwellenwert basierend auf einem Spitzenwert der Vibrationswellenform berechnet, nachdem die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist; und einer Klopfbestimmungseinheit, die feststellt, ob ein Klopfen im Innenverbrennungsmotor aufgetreten ist, indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert und dem Klopfbestimmungsschwellenwert vorgenommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es, durch Detektieren einer Vibrationswellenform-Charakteristik eines Klopfens aus einer Klopfsensorausgabe und Subtrahieren eines Vibrationswellenform-Durchschnittswertes über eine Mehrzahl von Zündzyklen von der derart detektierten Wellenform möglich, eine Vielzahl von Arten von Rauschvibrationswellenformen, die herrührend vom Betrieb des Innenverbrennungsmotors erzeugt werden, angemessen zu entfernen, ohne die Erzeugungsposition und Formen der Rauschvibrationswellenformen anzunehmen, wodurch es möglich wird, die Klopfdetektierbarkeit in einem ausreichenden Ausmaß zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das die Gesamtkonstruktion einer Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das essentielle Teile der Klopfsteuervorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass kein Klopfen aufgetreten ist, und dass es keine Überlagerung von Rauschen gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und dass es keine Überlagerung von Rauschen gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass kein Klopfen aufgetreten ist, und dass es eine Überlagerung von Rauschen gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und dass es eine Überlagerung von Rauschen gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und dass es eine Überlagerung von Rauschen wie auch eine Änderung bei der Position von Rauschen gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 beinhaltet (a) bis (c) und (A) bis (C), die erläuternde Ansichten sind, welche Verarbeitungsschritte ab dem Entfernen von Rauschvibrationswellenformen bis zur Berechnung eines Klopfbestimmungsschwellenwertes unter der Bedingung zeigen, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und dass es eine Überlagerung von Rauschen wie auch eine Änderung bei der Form des Rauschens gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 beinhaltet (a) bis (d), welches erläuternde Ansichten sind, die Berechnungsschritte eines Vibrationswellenform-Durchschnittswerts in dem Fall zeigen, bei dem Injektorrauschen nicht einer Klopfdetektionszone überlagert ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 beinhaltet (a) bis (d), welches erläuternde Ansichten sind, welche die Berechnungsschritte des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts in dem Fall zeigen, bei dem Injektorrauschen auf der Klopfdetektionszone überlagert ist, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Klopfsteuerbetrieb gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 besteht eine Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor aus einer ECU (Motorsteuereinheit) 6, die dazu dient, einen Betriebszustand des Motors 1 (Innenverbrennungsmotor) zu steuern.
Der Motor 1 besteht aus einer Mehrzahl von Zylindern 1a. Hier wird repräsentativ nur ein Zylinder 1a gezeigt.
In einer Verbrennungskammer 1b des Zylinders 1a sind ein Einlassventil 1c, das Verbindung der Verbrennungskammer 1b in Bezug auf den Einlassdurchgang 4 öffnet und schließt, ein Auslassventil ld, das Kommunikation der Verbrennungskammer 1b in Bezug auf einen Abgaskrümmer 16 öffnet und schließt, ein Kolben 1e, der sich in der Innenseite der Verbrennungskammer 1b bewegt, ein Kurbelwelle 1f, eine Nockenwelle 1g, die das Einlassventil 1c antreibt, eine Pleuelstange 1h, die den Kolben 1e mit der Kurbelwelle 1f verbindet, eine Zündkerze 2, einen Injektor 3, und einen Kurbelwinkelsensor 9, der gegenüberliegend der Kurbelwelle 1f angebracht ist, angeordnet. Zusätzlich ist ein Klopfsensor 11 auf dem Motor 1 montiert und ist ein Kurbelwinkelsensor 10 in der Nähe der Nockenwelle 1g angeordnet.
Eine elektronisch gesteuerte Drossel 5 ist am Einlassdurchgang 4 angeordnet. Ein Luftmassensensor 12 und ein Luftfilter 14 sind stromaufwärtigen Seite der elektronisch gesteuerten Drossel 5 angeordnet. Ein Drucktank 15 ist auf der stromabwärtigen Seite der elektronisch gesteuerten Drossel 5 angeordnet.
Zusätzlich ist ein Katalysator 17 auf der stromabwärtigen Seite des Abgaskrümmers 16 angeordnet.
Die elektronisch gesteuerte Drossel 5 besteht aus einem Drosselventil 5a, einem Motor 5b zum Antreiben des Drosselventils 5a und einem Drosselpositionssensor 5c zum Detektieren des Öffnungsgrades des Drosselventils 5a.
Zusätzlich ist ein Gaspedalpositionssensor 8 auf einem Gaspedal 7, das durch einen Fahrer betätigt wird, montiert.
Der Kurbelwinkelsensor 9 dient zum Detektieren des Kurbelwinkels der Kurbelwelle 1f anhand der Rotation der Kurbelwelle 1f. Der Nockenwinkelsensor 10 dient zum Detektieren des Grads eines Nockenwinkels der Nockenwelle 1g an einer Einlassluft-Seite. Der Klopfsensor 11 dient zum Detektieren der Vibration des Motors 1 und gibt jedes seiner Detektionssignale an der ECU 6 ein.
Die ECU 6 dient dazu, die Nockenwelle 1g, die Zündkerze 2, den Injektor 3 und die elektronisch gesteuerte Drossel 5 basierend auf Detektionssignalen aus den verschiedenen Arten von Sensoren anzutreiben und zu steuern.
Die Menge an in den Motor eingesaugter Einlassluft wird mittels der elektronisch gesteuerten Drossel 5 im Einlassdurchgang 4 unter der Steuerung der ECU 6 reguliert.
Spezifisch erhält die ECU 6 das Detektionssignal des Gaspedalpositionssensors 8, der dazu dient, den Bedienbetrag des Gaspedals 7 zu detektieren, und sendet ein Antriebssteuersignal an den Motor 5b, so dass die Drosselklappe 5a dadurch auf einen angemessenen Öffnungsgrad gesteuert wird, durch Rückkoppeln eines Drosselklappenöffnungsgradsignals aus dem Drosselpositionssensor 5c.
Man beachte hier, dass die ECU 6 nicht nur die Detektionssignale des Gaspedalpositionssensors 8, des Kurbelwinkelsensors 9, des Nockenwinkelsensors 10, des Luftflusssensors 12 und des Klopfsensors 11, die alle illustriert sind, erhält, sondern auch Detektionssignale aus verschiedenen anderen Arten von Sensoren (nicht gezeigt), und basierend auf diesen so erhaltenen Signalen verschiedene Steuerbeträge (d.h. kontrollierte Variablen) wie etwa Zündzeitpunkt durch die Zündkerze 2, eine Menge an Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 3 etc. berechnet.
Anhand dem treibt basierend auf den individuellen Ergebnissen der Berechnung die ECU 6 den Injektor 3 an, um dadurch Kraftstoff in die Verbindungskammer 1b einzuspritzen und zu liefern und treibt gleichzeitig eine mit der Zündkerze 2 verbundene Zündspule 13 an, um dadurch die Zündkerze 2 zu veranlassen, Funken von ihrem Zündspalt zu entladen, so dass eine Luft-Kraftstoffmischung innerhalb der Verbrennungskammer 1b dazu gebracht wird, zu brennen.
Nachdem die Flussrate von Einlassluft, aus welcher Staub, Müll und dergleichen durch das Luftfilter 14 entfernt worden sind, mittels des Luftflusssensors 12 gemessen ist, wird die Einlassluft in den Drucktank 15 eingeführt, während sie die elektronisch gesteuerte Drossel 5 passiert, und wird weiter aus dem Drucktank 15 über das Einlassventil 1c in die Verbrennungskammer 1b eingeführt.
Die derart in die Verbrennungskammer 1b eingeführte Einlassluft und der aus dem Injektor 3 eingespritzte Kraftstoff werden miteinander gemischt, um ein Luft-Kraftstoffgemisch zu bilden, so dass die derart gebildete Mischung dann durch die Funkenentladung der Zündkerze 2entzündet wird, um zu verbrennen.
Der Verbrennungsdruck der Luft-Kraftstoffmischung wird zum Kolben 1e geleitet, wodurch der Kolben 1e dazu gebracht wird, zu reziprozieren und die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 1e wird dann über die Pleuelstange 1h zur Kurbelwelle 1f geführt, so dass sie durch die Kurbelwelle 1f in eine Drehbewegung konvertiert wird und damit als eine rotierende Abgabe des Motors 1 genommen wird.
Die Luft-Kraftstoffmischung wird verbrannt oder kombustiert, um Abgas zu bilden, was durch das Abgasventil 1d in den Abgaskrümmer 16 entladen wird, und wird durch den Katalysator 17 gereinigt, wonach es in die Atmosphärenluft abgegeben wird.
Als Nächstes wird ein Umriss der Klopfsteuerung, die innerhalb der ECU 6 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das essentielle Teile der Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die spezifische Funktionskonfiguration der ECU 6 gezeigt ist.
In 2 wird ein Fokus auf die Konfiguration oder die Konstruktion gelegt, die sich auf den Klopfsteuerteil innerhalb der ECU 6 bezieht, während nur der Kurbelwinkelsensor 9 und der Klopfsensor 11 als die verschiedenen Arten von Sensoren gezeigt sind.
In 2 besteht die ECU aus verschiedenen Arten von I/F-(Schnittstellen) Schaltungen (obwohl nur die I/F-Schaltung 61 illustriert ist), und einem Mikrocomputer 62.
Die I/F-Schaltung 61 ist mit einem LPF (Tiefpassfilter) 18 versehen und dient dazu Hochfrequenzkomponenten aus den durch den Klopfsensor 11 detektierten Vibrationswellenformen zu entfernen und nur Vibrationswellenformen niedriger Frequenzkomponenten entsprechend Klopfkomponenten am Mikrocomputer 62 einzugeben.
Der Mikrocomputer 62 ist versehen mit einem A/D-Wandler 19, der eine Vibrationswellenform (Analogsignal), die über den LPF 18 empfangen wird, in ein Digitalsignal umwandelt, einer Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20, einer Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21, einer Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, einer Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23, einer Klopfbestimmungseinheit 24 und einer Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25.
Verschiedene Arten von Berechnungsverarbeitungseinheiten innerhalb des Mikrocomputers 62 bestehen aus einem ROM- (Nur-Lese-Speicher) Bereich, in welchem Steuerprogramme und Steuerparameter gespeichert sind, einem RAM- (wahlfreier Zugriff) Speicher, in dem Variablen zur Zeit, wenn ein Programm ausgeführt wird, gespeichert werden, und einer CPU (Zentraleinheit), welche die Programme ausführt.
Die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektiert Vibrationswellenformen in einem vorgegebenen Kurbelwinkelbereich entsprechend einem Klopfauftrittsbereich aus der Vibrationswellenform über den A/D-Wandler 19, und dem Kurbelwinkel aus dem Kurbelwinkelsensor 9.
Die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet einen Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (später beschrieben) entsprechend der Rauschvibrationswellenformen durch Ausführen einer Filterverarbeitung der durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektierten Vibrationswellenform.
Die Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 subtrahiert den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA von der durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektierten Vibrationswellenform und erzeugt einen Spitzenwert VP der Vibrationswellenform, aus der die Rauschvibrationswellenformen entfernt worden sind.
Die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 berechnet einen Klopfbestimmungsschwellenwert VTH aus dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform nach Entfernen der Rauschvibrationswellenformen.
Die Klopfbestimmungseinheit 24 erzeugt ein Klopfsignal entsprechend einer Klopfintensität VK (die später zu beschreiben ist), indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert VP und dem Klopfbestimmungsschwellenwert VTH vorgenommen wird.
Die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 berechnet beispielsweise einen Klopfkorrekturbetrag θR zum Korrigieren des Rückstellens des Zündzeitpunkts in Reaktion auf ein für das Auftreten eines Klopfens indikativen Klopfsignals und gibt es an einer (nicht gezeigten) Antriebsschaltung der Zündspule 13 ein.
Der A/D-Wandler 19 im Mikrocomputer 62 führt eine A/D-Wandlung in jedem vorgegebenen, festen Zeitintervall durch (z.B. 10 µs oder 20 µs).
Andererseits hat der LPF 18 in der I/F-Schaltung 61 auch eine Verstärkungsumwandlungsfunktion, um es für den A/D-Wandler 19 möglich zu machen, Vibrationskomponenten aller Pegel aufzunehmen.
Um beispielsweise das Zentrum der Vibrationskomponenten auf 2,5 V einzustellen, wird der LPF 18 auf 2,5 V vorgespannt, so dass die Vibrationskomponente innerhalb eines Bereichs von 0 bis 5 V um ein Zentrum von 2,5 V herum fallen sollte, das heißt, es wird um das Zentrum von 2,5 V in Fällen verstärkt, wo die Vibrationskomponente klein ist, während andererseits um das Zentrum von 2,5 V herum in Fällen abgeschwächt wird, wo die Vibrationskomponente groß ist. Auf diese Weise dient der LPF 18 zur Eingabe der Vibrationswellenform aller Pegel des A/D-Wandlers 19.
Hier mag er in solcher Weise konstruiert sein, dass die Verarbeitung des A/D-Wandler 19 nicht in jedem festen Zeitintervall ausgeführt wird, sondern permanent ausgeführt wird, so dass nur die Daten in einem Kurbelwinkelbereich oder einer Zone, die in der nachfolgenden Berechnungsverarbeitung erforderlich sind, an der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 eingegeben werden. Alternativ kann er auf solche Weise aufgebaut sein, dass eine A/D-Wandlungsverarbeitung nur in der Kurbelwinkelzone ausgeführt wird, welche für die nachfolgende Berechnungsverarbeitung erforderlich ist, und das so erhaltene Ergebnis an der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 eingegeben werden mag.
Nachfolgend führt die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 eine Frequenzanalyse anhand digitaler Signalverarbeitung durch und berechnet die Vibrationswellenform einer Klopfkomponente natürlicher Frequenz.
Man beachte hier, dass, als Digitalsignalverarbeitung der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 eine wohl bekannte Berechnungsverarbeitung wie etwa beispielsweise eine sogenannte diskrete Fourier-Transformation (DFT), eine Kurzzeit-Fourier-Transformation (STFT) etc. verwendet wird. Anhand dessen wird das Spektrum der Klopfkomponente natürlicher Frequenz (nachfolgend als eine „Vibrationsstärke VI“ bezeichnet) als eine Vibrationswellenform bei jedem vorgegebenen Zeitraum (oder jedem vorgegebenen Kurbelwinkel) berechnet.
Zusätzlich kann die Klopfkomponente natürlicher Frequenz unter Verwendung eines IIR- (Infiniten Impuls-Reaktions-) Filters, eines FIR- (Finite Impulsreaktions-) Filter und dergleichen als die oben erwähnte digitale Signalverarbeitung extrahiert werden.
Man beachte hier, dass die Berechnungsoperation der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 ausgeführt werden kann, während gleichzeitig die Verarbeitung der A/D-Wandler 19 durchgeführt wird, oder in einer Stapel- oder kollektiven Weise durch Unterbrechungsverarbeitung synchron zur Rotation des Motors ausgeführt werden kann.
Wie oben erwähnt, beinhaltet die Vibration des Motors 1 zusätzlich zu einer von einem Klopfen herrührenden Klopfvibration eine von einem Betrieb des Motors 1 herrührende Rauschvibration, wobei die Rauschvibration der natürlichen Klopffrequenz überlagert sein kann.
Zusätzlich beinhaltet die Rauschvibration eine Vibration, welche vom Betrieb der Komponententeile, wie etwa dem Injektor 3, dem Einlassventil 1c, dem Auslassventil 1d, etc., die im Motor 1 montiert sind, herrührend erzeugt wird, dem Motor 1 inhärente Vibration, wie etwa solche, die vom Betrieb des Kolbens 1e etc. herrührend erzeugt wird, und Vibration, welche aus der Verbrennung der Luft-Kraftstoffmischung in der Verbindungskammer 1b herrührend erzeugt wird.
Aufgrund der Tatsache, dass eine solche Rauschvibration der Vibrationswellenform überlagert ist, besteht die Möglichkeit, dass nur durch einfaches Detektieren der Vibrationswellenform ein Klopfen nicht mit einem hohen Genauigkeitsgrad in der Klopfbestimmungseinheit 24 innerhalb des Mikrocomputers 62 bestimmt werden kann.
Entsprechend berechnet die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 in der ECU 6 den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA entsprechend den Rauschvibrationswellenformen durch Ausführen einer Filterverarbeitung über eine Mehrzahl von Zündzyklen in Bezug auf die Vibrationswellenform in einem durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektierten vorgegebenen Zündzyklus.
Man beachte hier, dass ein Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA[n], welcher ein Durchschnittswert einer Vibrationsstärke VI ist, anhand einer Filterarithmetikoperation berechnet wird, wie durch den nachfolgenden Ausdruck (1) gezeigt, wobei ein Durchschnittswert VIA[n-1] zum letzten Zeitpunkt, eine Vibrationsstärke VI[n] zum aktuellen Zeitpunkt und ein Filterfaktor KVIA verwendet wird. $VIA [n] = KBVIA \times VIA [n - 1] + (1 - KVIA) \times VI [n]$
Jedoch bedeutet in Ausdruck (1) oben, [n] die Verarbeitung zum aktuellen Zündzeitpunkt, und bedeutet [n-1] die Verarbeitung zum letzten Zündzeitpunkt.
Die Vibrationsstärke VI ist ein Wert, welcher durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet wird und ähnlich ist der Durchschnittswert der Vibrationsstärke VI (der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA) ein bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel berechneter Wert.
Nachfolgend erzeugt die Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 den Spitzenwert VP der Vibrationswellenform, aus der die Rauschvibrationswellenform entfernt ist, durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA, der durch die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet ist, von der durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektierten Vibrationswellenform.
Zusätzlich berechnet die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH, basierend auf dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform nach Entfernen der aus der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 zugeführten Rauschvibrationswellenform, unter Verwendung des nachfolgenden Ausdrucks (2) bis Ausdruck (5).
Zuerst berechnet die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 einen Hintergrundpegel VBGL[n] anhand eines Durchschnittswerts des Spitzenwerts VP, wie durch den nachfolgenden Ausdruck (2) gezeigt, indem die Filterverarbeitung unter Verwendung des Filterfaktors KBGL in Bezug auf einen Spitzenwert VP[n] bei jedem Takt des Motors (1) ausgeführt wird. $VBGL [n] = KBGL \times VBGL [n - 1] + (1 - KBGL) \times VP [n]$
Nachfolgend berechnet die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 eine Varianz VVAR[n] des Spitzenwerts VP[n], wie durch den nachfolgenden Ausdruck (3) gezeigt, unter Verwendung des Filterfaktors KVAR. $VVAR [n] = KVAR \times VVAR [n - 1] + (1 - KVAR) \times VP [n] - VBGL [n])$
Zusätzlich wird eine Standardabweichung VSGM[n] des Spitzenwerts VP[n] berechnet, wie durch den nachfolgenden Ausdruck (4) gezeigt. $VSGM [n] = VVAR {[n]}^{1 / 2}$
Schließlich berechnet die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 einen Klopfbestimmungsschwellenwert VTH[n], wie durch den nachfolgenden Ausdruck (5) gezeigt, unter Verwendung des durch den Ausdruck (2) erhaltenen Hintergrundpegels VBGL[n], der durch den Ausdruck (3) und den Ausdruck (4) erhaltenen Standardabweichung VSGM[n] und einem Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungskoeffizienten KTH. $VTH [n] = VBGL [n] \times KTH \times VSGM [n]$
Um Anwesenheit oder Abwesenheit des Auftretens eines Klopfens zu bestimmen, berechnet dann die Klopfbestimmungseinheit 24 eine Klopfintensität VK[n], wie durch den nachfolgenden Ausdruck (6) gezeigt, unter Verwendung des Spitzenwerts VP[n], des Hintergrundpegels VBGL[n] und des Klopfbestimmungsschwellenwerts VTH[n]. $VK [n] = (VP [n] - VBGL [n]) / (VTH [n] - VBGL [n])$
In Fällen, bei denen durch den Ausdruck (6) berechnetes VK[n] „VK[n] > 0“ anzeigt, wird eine Bestimmung getroffen, dass ein Klopfen aufgetreten ist.
Nachfolgend berechnet die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 einen Klopfkorrekturbetrag θP[n] anhand der Klopfintensität VK[n] durch den nachfolgenden Ausdruck (7) und (8).
Zuerst berechnet die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 einen Betrag eines Rückstellwinkels ΔθR[n] entsprechend einer Klopfintensität bei jeder einen Zündung durch den nachfolgenden Ausdruck (7), unter Verwendung eines Rückstellwinkelbetrag-Reflektionskoeffizienten KR und eines Maximalbetrags an Rückstellwinkel θmin. $Δθ R [n] = max (- VK [n] \times KR, θ min)$
Auch berechnet die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 einen Betrag an Klopfkorrektur θR[n] von Zündzeitpunkt durch Integrieren des Betrags an Rücksetzung ΔθR[n] bei jeder einen Zündung, unter Verwendung eines Vorstellwinkelrückkehrkoeffizienten KA [n] und eines Maximalbetrags an Vorstellwinkel θmax. $θ R [n] = min (θ R [n - 1] \times Δθ R [n] + KA, θ max)$
In Fällen, bei denen eine Entscheidung getroffen wird auf Basis des Maximalbetrags an Vorstellwinkel θmax in Ausdruck (8), dass ein Klopfen nicht aufgetreten ist, kann die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 das Zünd-Timing dazu veranlassen, zum vorgestellten Zündzeitpunkt rückzukehren.
Anhand einer Reihe von Verarbeitungen, die oben beschrieben sind, wird es möglich, eine Vielzahl von Arten von aus dem Betrieb des Motors 1 herrührend erzeugten Rauschvibrationswellenformen in einer angemessenen Weise zu entfernen, ohne die Erzeugungsposition und Formen der Rauschvibrationswellenformen zu adaptieren, wodurch es möglich wird, die Klopfdetektierbarkeit zu verbessern.
Man beachte hier, dass die oben erwähnten individuellen Ausdrücke nur ein Beispiel zum Erläutern eines Betriebs der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind und die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Ausdrücke beschränkt ist.
Als Nächstes wird ergänzend Bezug genommen auf die Verarbeitungsschritte, bis der Klopfbestimmungsschwellenwert VTH berechnet wird, indem die Rauschvibrationswellenform aus der detektierten Vibrationswellenform entfernt wird, während Bezug genommen wird auf individuelle erläuternde Ansichten der 3 bis 10.
In jeder der 3 bis 8 wird eine Wellenform (c) auf einer oberen Seite ein Ergebnis sein, das in dem Fall berechnet wird, wo keine Berücksichtigung individuell verschiedener, unterschiedlicher Rauschvibrationen vorgenommen wird, worin es für den Kontrast mit einem Ergebnis (C) gezeigt wird, welches gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet wird.
Hier wird Bezug genommen auf die Vibrationswellenformen in Fällen, bei denen die Kurbelwinkelposition in Bezug auf TDC (Oberer Totpunkt) und ATDC (nach oberen Totpunkt) definiert ist und eine Klopfdetektionszone τk auf TDC eingestellt ist (=0 [Grad ATDC]) -60 [Grad ATDC]).
Zuerst wird Bezug genommen auf Verarbeitungsschritte des Entfernens der Rauschvibrationswellenform, bis die Berechnung des Klopfbestimmungsschwellenwerts in dem Fall, wo nur das von der Verbrennung herrührende Rauschen (nachfolgend als „Verbrennungsrauschen“ bezeichnet) überlagert ist, in Fällen bei denen es im Wesentlichen keine Rauschüberlagerung gibt), während auf 3 und 4 Bezug genommen wird.
3 beinhaltet erläuternde Ansichten in dem Fall, bei dem kein Klopfen aufgetreten ist und 4 beinhaltet erläuternde Ansichten in dem Fall, bei dem ein Klopfen zu individuellen Zeitpunkten T1, T2 bzw. T3 aufgetreten ist.
In diesem Fall gibt es keine Rauschüberlagerung, so dass keine bemerkbare Differenz zwischen den Berechnungsergebnissen ( 3(c), 4(c)) einer konventionellen Vorrichtung und den Berechnungsergebnissen (3(C), 4(C)) gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auftritt, und bei der Klopfbestimmung kein Problem auftritt.

(a) In 3 und (a) in 4 (nachfolgend als 3(a) bzw. 4(a) bezeichnet), zeigen alle ein Beispiel der detektierten Wellenform der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20, d.h. der Vibrationswellenform derselben in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus.
(b) In 3 und (b) in 4 (nachfolgend als 3(b) bzw. 4(b) bezeichnet) zeigen alle die Vibrationswellenformen (dünne Linien) in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise und zeigen gleichzeitig den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie), der durch die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet wird.
(c) In 3 und (c) in 4 (nachfolgend als 3(c) bzw. 4(c) bezeichnet) zeigen jeweils ein Timing-Wellenform mit einem Hintergrundpegel vbgl (gestrichelte Linie) und einem Klopfbestimmungsschwellenwert vth (Zweipunktstrichlinierte Linie), die durch die konventionelle Vorrichtung berechnet werden, wobei die Timing-Wellenform in Assoziation mit den Spitzenwerten VP (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 gezeigt ist.

Andererseits zeigen (A) in 3 und (A) in 4 (nachfolgend als 3(A) bzw. 4(A) bezeichnet) alle die Ausgangswellenform der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, wobei darin die Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus gezeigt sind, nachdem die Vibrationswellenform-Durchschnittswerte VIA (siehe dicke Linien in 3(b) bzw. 4(b)) aus den Vibrationswellenformen von 3(a) bzw. 4(a) entfernt sind.
(B) in 3 und (B) in 4 (nachfolgend als 3(B) bzw. 4(B) bezeichnet) zeigen beide die Vibrationswellenform nach Entfernen der Rauschvibrationswellenform mittels der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise.
(C) in 3 und (C) in 4 (nachfolgend als 3(C) bzw. Fig. 4(C) bezeichnet) entsprechen 3(B) bzw. 4(B) und beide zeigen eine Zeitwellenform mit einem Hintergrundpegel VBGL (gestrichelte Linie) und einem Klopfbestimmungsschwellenwert VTH (Zweipunktstrichlinie), welche durch die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 berechnet werden, wobei die Timing-Wellenformen in Assoziation mit Spitzenwerten VP (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform nach Entfernung der Rauschvibration gezeigt sind.
Das Detektionssignal des Klopfsensors 11 in dem Fall, bei dem es keine Überlagerung von Rauschen gibt und kein Klopfen aufgetreten ist, nimmt eine Vibrationswellenform an, die nur Verbrennungsrauschen beinhaltet, wie in 3(a) gezeigt.
In der konventionellen Vorrichtung werden der Hintergrundpegel vbgl und der Klopfbestimmungsschwellenwert vth wie in 3(c), basierend auf dem Spitzenwert vp der Verbrennungsrauschen enthaltenden Vibrationswellenform berechnet, wie in 3(a) gezeigt (oder dünne Linie in 3(b)).
Andererseits wird in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zuerst der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 3(b)) in Bezug auf den Kurbelwinkel berechnet, als eine Durchschnittswert-Wellenform entsprechend der Rauschvibrationswellenform, in der Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 unter Verwendung des oben erwähnten Ausdrucks (1) in jeder Mehrzahl von Zünd-Zyklen.
Zu dieser Zeit unterscheidet sich die Vibrationswellenform des Verbrennungsrauschens für jeden Zündzyklus und wenn die Vibrationswellenformen in den individuellen Zündzyklen in einer überlagerten Weise eine über der anderen gezeigt werden, wie in 3(b) gezeigt, wird eine Änderung jeder Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel an der Position der Erzeugung des Verbrennungsrauschens (d.h. in der Umgebung von 30 [Grad ATDC]) groß.
Das heißt, dass der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA, der durch Ausführen der Filterverarbeitung der Vibrationswellenform über die Mehrzahl von Zündzyklen erhalten wird, nicht in einem großen Ausmaß durch den Einfluss der Vibrationswellenform aufgrund von Verbrennungsrauschen in jedem Zündzyklus beeinträchtigt ist, als Ergebnis wovon es möglich ist, in einer angemessenen Weise die Rauschvibrationswellenform zu berechnen, auf die nur das regelmäßig erzeugte Verbrennungsrauschen überlagert ist.
Entsprechend ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA (dicke Linie in 3(b)) von der Vibrationswellenform in 3(a)) (oder der dünnen Linie in 3(b)) möglich, die Rauschvibrationswellenform in angemessener Weise zu entfernen, wie in 3(A) (oder 3(B)) gezeigt.
Als Ergebnis ist es möglich, den Hintergrundpegel VBGL und den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH basierend auf dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform aufgrund des Verbrennungsrauschens nach Entfernen der Rauschvibrationswellenform zu berechnen, wie in 3(C) gezeigt.
Jedoch wird im Falle von 3 (d.h. nur Verbrennungsrauschen ist überlagert und kein Klopfen ist aufgetreten) eine Rauschvibration nicht irrtümlich als ein Klopfen detektiert, in entweder der konventionellen Vorrichtung oder der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 3(c) und 3(C) gezeigt.
Andererseits nimmt das Detektionssignal des Klopfsensors 11 in dem Fall, bei dem es keine Überlagerung von Rauschen gibt und ein Klopfen aufgetreten ist, eine Vibrationswellenform an, die eine vom Klopfen herrührende Vibrationskomponente beinhaltet, wie in 4(a) gezeigt.
In diesem Fall wird in der konventionellen Vorrichtung der Klopfbestimmungsschwellenwert vth basierend auf dem Spitzenwert vp der Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen in 4(a) berechnet (oder der dünnen Linie in 4(b)), wie in 4(c) gezeigt.
Andererseits wird in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ähnlich wie oben, der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 4(b)) in Bezug auf den Kurbelwinkel als eine Rauschvibrationswellenform mittels der Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet. Auch in diesem Fall unterscheidet sich die Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder des Verbrennungsrauschens für jeden Zündzyklus, so dass, wenn die Vibrationswellenform in einer überlagerten Weise gezeigt ist, wie in 4(b) gezeigt, die Änderung der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel groß wird, an der Erzeugungsposition des Klopfens oder des Verbrennungsrauschens, als Ergebnis von welchem der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA nicht in großem Ausmaß durch den Einfluss der Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen in jedem Zündzyklus beeinträchtigt ist und es daher möglich ist, die Rauschvibrationswellenform aufgrund des regulär erzeugten Verbrennungsrauschens in angemessener Weise zu berechnen.
Entsprechend ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA in 4(b) von der Vibrationswellenform in 4(a) (oder 4(b)) möglich, die Rauschvibrationswellenform in angemessener Weise zu entfernen, wie in 4(a) (oder 4(B)) gezeigt.
Als Ergebnis ist es möglich, den Hintergrundpegel VBGL und den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH basierend auf dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen, nachdem die Entfernung der Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist, zu berechnen, wie in 4(c) gezeigt.
Jedoch ist es im Falle von 4 (d.h. nur Verbrennungsrauschen wird überlagert und ein Klopfen ist aufgetreten) möglich, das Klopfen mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu detektieren, in der konventionellen Vorrichtung wie der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 4(c) und 4(C) gezeigt.
Als Nächstes wird Bezug genommen auf die Verarbeitungsschritte des Entfernens der Rauschvibrationswellenform, bis zur Berechnung des Klopfbestimmungsschwellenwerts in dem Fall, wenn nicht nur Verbrennungsrauschen, sondern auch von anderen Ursachen herrührendes Rauschen überlagert ist (auch in Fällen, in denen es im Wesentlichen eine Überlagerung von Rauschen gibt), unter Bezugnahme auf 5 und 6.
5 beinhaltet erläuternde Ansichten in dem Fall, bei dem kein Klopfen aufgetreten ist und 6 beinhaltet erläuternde Ansichten in dem Fall, bei dem ein Klopfen zu individuellen Zeitpunkten T1, T2 bzw. T3 aufgetreten ist.
Hier wird als spezifisches Beispiel ein Fall gezeigt, bei dem eine dem Motor 1 inhärente, von der Bewegung des Kolbens 1e herrührende Rauschvibration (nachfolgend als „Klappergeräusch“ bezeichnet) bei einem Kurbelwinkel α (in der Umgebung von 3 [Grad ATDC]) in der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, und eine vom Betrieb des Injektors 3 herrührende Rauschvibration (nachfolgend als „Injektorrauschen“ bezeichnet) bei einem Kurbelwinkel β überlagert ist (in der Umgebung von 55 [Grad ATDC]).

(a) In 5 (nachfolgend als 5(a)) bezeichnet, und (a) in 6 (nachfolgend als 6(a) bezeichnet)) zeigen beide ein Beispiel einer Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus, detektiert durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20, gezeigt.
(b) In 5 (nachfolgend als 5(b) bezeichnet) und (b) in 6 (nachfolgend als 6(b) bezeichnet) zeigen beide die Vibrationswellenformen (dünne Linien) in Bezug auf die Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise und gleichzeitig zeigen sie den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie), der durch die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit 21 berechnet wird.
(c) In 5 (nachfolgend als 5(c)) bezeichnet und (c) in 6 (nachfolgend als 6(c)) bezeichnet, zeigen beide eine Timing-Wellenform mit einem Hintergrundpegel VBGL (gestrichelte Linie) und einem Klopfbestimmungsschwellenwert vth (zwei-gestrichelte Linie), die durch die konventionelle Vorrichtung berechnet werden, wobei die Timing-Wellenform in Assoziation mit Spitzenwerten vp (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform (5(a), 6(a)) aus der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 gezeigt ist.

Andererseits zeigen (A) in 5 (nachfolgend als 5(A) bezeichnet) und (A) in 6 (nachfolgend als 6(A) bezeichnet) beide die Ausgangswellenform der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, wobei die Vibrationswellenformen in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus gezeigt werden, nachdem die Vibrationswellenform-Durchschnittswerte VIA (die dicken Linien in 5(b) bzw. 6(b) aus den Vibrationswellenformen der 5(a) bzw. 6(a) entfernt sind.
(B) in 5 (nachfolgend als 5(B) bezeichnet) und (B) in 6 (nachfolgend als 6(B) bezeichnet), zeigen beide die Vibrationswellenform nach Entfernung der Rauschvibrationswellenform mittels der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise.
(C) in 5 (nachfolgend als 5(C) bezeichnet) und (C) in 6 (nachfolgend als 6(C) bezeichnet) entsprechen 5(B) bzw. 6(B) und sind beide eine Timing-Wellenform, die einen Hintergrundpegel VBGL (gestrichelte Linie) und einen Klopfbestimmungsschwellenwert VTH (Zwei-Punkt-Strichlinie) zeigen, welche durch die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 berechnet werden, wobei die Timing-Wellenformen in Assoziation mit Spitzenwerten VP (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform nach Entfernung von Rauschvibration gezeigt sind.
Das Detektionssignal des Klopfsensors 11 in dem Fall, wenn es eine Überlagerung von Geräusch bzw. Rauschen (Schlagrauschen bzw. -geräusch, Injektorrauschen bzw. -geräusch) gibt und kein Klopfen aufgetreten ist, wird zu einer Vibrationswellenform, die Klappergeräusche beim Kurbelwinkel α und Injektorgeräusch beim Kurbelwinkel β) beinhaltet, zusätzlich zu einem Verbrennungsrauschen, wie in 5(a) gezeigt.
In der konventionellen Vorrichtung werden der Hintergrundpegel vbgl und der Klopfbestimmungsschwellenwert vth basierend auf dem Spitzenwert vp der Vibrationswellenform durch das Injektorrauschen (beim Kurbelwinkel β) in 5(a) (oder dünne Linie in 5(b)), berechnet, wie in 5(c) gezeigt.
Andererseits wird in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zuerst der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 5(b)) in Bezug auf den Kurbelwinkel als eine Rauschvibrationswellenform mittels der Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet.
Zu dieser Zeit sind die Vibrationswellenformen des Klappergeräuschs und des Injektorgeräuschs im Wesentlichen von identischen Formen für jeden Zündzyklus und wenn die individuellen Vibrationswellenformen in einer überlagerten Weise gezeigt sind, wie in 5(b), sind die Änderungen der Vibrationswellenformen in Bezug auf den Kurbelwinkel bei den Erzeugungspositionen des Klappergeräuschs und des Injektorgeräuschs (das heißt bei den Kurbelwinkeln α, β) klein, was einen großen Einfluss auf den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA ergibt.
Andererseits unterscheidet sich die Vibrationswellenform aufgrund von Verbrennungsgeräusch in jedem Zündzyklus, wie oben erwähnt in einem großen Ausmaß, und wenn die Vibrationswellenform in der überlagerten Weise gezeigt wird, wie in 5(b) gezeigt, ist die Änderung der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel groß bei der Erzeugungsposition des Klopfens oder Verbrennungsgeräuschs (30 [Grad ATDC]), so dass der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA nicht in großem Ausmaß durch den Einfluss der Vibrationswellenform aufgrund des Verbrennungsgeräuschs für jeden Zündzyklus beeinträchtigt ist.
Entsprechend können die Rauschvibrationswellenformen aufgrund des Klappergeräuschs, des Injektorgeräuschs und des regulär erzeugten Verbrennungsrauschens in angemessener Weise berechnet werden und daher ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA von 5(b) (dicke Linie in 5(b)) von der Vibrationswellenform in 5(a) (oder dünne Linie in 5(b)) möglich, die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise zu entfernen, wie in 5(A) (oder 5(B)) gezeigt.
Als Ergebnis davon ist es möglich, den Hintergrundpegel VBGL und den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH basierend auf dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform aufgrund des Verbrennungsrauschens zu berechnen, nachdem die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist, wie in 5(C) gezeigt.
In Fällen, in denen es eine Überlagerung von Rauschen gibt und kein Klopfen aufgetreten ist, wie in 5 gezeigt, wird Rauschvibration nicht fehlerhaft als ein Klopfen detektiert, weder bei der konventionellen Vorrichtung noch der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 5(c) und 5(C) gezeigt.
Jedoch werden im Falle der konventionellen Vorrichtung ( 5(c)) der Pegel des Spitzenwerts vp und der Klopfbestimmungsschwellenwert vth im Vergleich zu dem Fall, bei dem keine Überlagerung von Rauschen stattfindet ( 3(c)) unter dem Einfluss der Injektorgeräuschs (beim Kurbelwinkel β) größer und daher besteht die Möglichkeit, dass Rauschvibration irrtümlich als ein Klopfen detektiert werden kann.
Beispielsweise in Fällen, bei denen eine Änderung von einem Zustand vorgenommen wird, bei dem ein Injektorgeräusch nicht der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, zu einem Zustand gemacht wird, in welchem Injektorgeräusch der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, besteht die Möglichkeit, dass der Klopfbestimmungsschwellenwert vth der mittels der Filterverarbeitung zu berechnen ist, der Änderung verspätet folgt und der Spitzenwert vp den Klopfbestimmungsschwellenwert vth übersteigen mag, wodurch verursacht wird, dass das Injektorgeräusch irrtümlich als ein Klopfen detektiert wird.
Hier wird Bezug nehmend auf 9 und 10 eine ergänzende Erläuterung der Berechnungsschritte für den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA in dem Fall gegeben, bei dem eine Änderung gegenüber von Zustand, in welchem Injektorgeräusch nicht auf die Klopfdetektionszone τk überlagert ist, zu einem Zustand, in welchem ein Injektorgeräusch der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, vorgenommen worden ist.
9 beinhaltet (a) bis (d) (nachfolgend als jeweils 9(a) bis 9(d) bezeichnet), die Timing-Wellenformen sind, welche die Berechnungsschritte des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA in dem Fall zeigen, bei dem kein Injektorgeräusch der Klopfdetektionszone τk (0 - 60 [Grad ATDC]) überlagert ist.
Zusätzlich beinhaltet 10 (a) bis (d) (nachfolgend als jeweils 10(a) bis 10(d) bezeichnet), die Timing-Wellenformen sind, welche die Berechnungsschritte des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA in dem Fall zeigen, bei dem ein Injektorgeräusch der Klopfdetektionszone τk überlagert ist.
9(a) und 10(a) zeigen Vibrationswellenform-Durchschnittswerte, die in der Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone τ1 (eine Kurbelwinkelzone von ungefähr -10 bis 70 [Grad ATDC]) berechnet werden, die experimentell vorab auf Basis des Kurbelwinkels erhalten werden.
9(b) und 10(b) zeigen Vibrationswellenform-Durchschnittswerte, die in der Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone τ2 (eine Kurbelwinkelzone von ungefähr 60 bis 70 [Grad ATDC]) berechnet werden, die vorab auf Basis des Injektions-Timings des Injektors 3 experimentell erhalten wird.
9(c) und 10(c) zeigen Vibrationswellenform-Durchschnittswerte, die in der Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone τ3 (eine Kurbelwinkelzone von ungefähr 20 bis 50 [Grad ATDC]) berechnet werden, welche vorab auf Basis des Zündzeitpunkts der Zündkerze 2 experimentell erhalten wird.
9(d) zeigt einen Maximalwert der Vibrationswellenform-Durchschnittswerte von 9(a) bis 9(c) in der Klopfdetektionszone τk (0 - 60 [Grad ATDC]), der ein endgültiger Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA ist, der durch die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit 21 berechnet wird.
Ähnlich zeigt 10(d) einen Maximalwert der Vibrationswellenform-Durchschnittswerte von 10(a) bis 10(c) in der Klopfdetektionszone τk, der ein durch die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit 21 berechneter endgültiger Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA ist.
In dem Zustand, bei dem Injektorrauschen nicht der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, wie in 9 gezeigt, wird der endgültige Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA in einer Form berechnet, die die Rauschvibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen nicht enthält, wie in 9(d) gezeigt.
Andererseits wird in Fällen, bei denen eine Änderung am Zustand vorgenommen worden ist, in welchem Injektorrauschen auf die Klopfdetektionszone τk überlagert ist, wie in 10 gezeigt, die vom Injektorrauschen herrührende Rauschvibrationswellenform in angemessener Weise in der Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone τ2 berechnet, wie in 10(b) gezeigt.
Dies liegt daran, dass selbst falls die Erzeugungsposition des Injektorrauschens sich in Bezug auf den Kurbelwinkel relativ ändert, die Rauschvibrationswellenform der Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone τ2 im Wesentlichen die gleiche ist. Als Ergebnis wird der endgültige Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA in einer, Injektorrauschen beinhaltenden Form berechnet, wie in 10(d) gezeigt.
Indem der auf diese Weise berechnete Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA verwendet wird, kann selbst in Fällen, bei denen die Position des Auftretens von Rauschvibration sich ändert, die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise berechnet und entfernt werden, so dass es möglich ist, fehlerhafte Detektion der Rauschvibration als ein Klopfen zu vermeiden.
Rückkehrend zu 6 wird eine Erläuterung zum Berechnungsprozess des Klopfbestimmungsschwellenwert VTH in dem Fall gegeben, bei dem es eine Überlagerung von Rauschen gibt und Klopfen aufgetreten ist.
Das Detektionssignal des Klopfsensors 11 in dem Fall, bei dem ein Klopfen zum Zeitpunkt der Überlagerung von Rauschen aufgetreten ist, nimmt ein Vibrationswellenform an, die Klappergeräusch, Injektorgeräusch und Vibration, die von einem Klopfen herrührt, beinhaltet, wie in 6(a) gezeigt.
In der konventionellen Vorrichtung werden der Hintergrundpegel vbgl und der Klopfbestimmungsschwellenwert vth basierend auf dem Spitzenwert vp der Vibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen in 6(a) (oder dünne Linie in 6(b)) berechnet, wie in 6(c) gezeigt.
In diesem Fall, ähnlich zur Zeit, wenn kein Klopfen aufgetreten ist (5(c)), wird Rauschvibration nicht fehlerhaft als ein Klopfen detektiert, aber werden die Pegel des Spitzenwerts vp und des Bestimmungsschwellenwerts vth im Vergleich zu dem Fall größer, bei dem es keine Überlagerung von Rauschen (3(c)) unter dem Einfluss von Injektorrauschen gibt.
Entsprechend, in Fällen, bei denen eine Änderung von einem Zustand, bei dem Injektorrauschen nicht auf die Klopfdetektionszone τk überlagert ist, zu einem Zustand, in welchem Injektorrauschen auf die Klopfdetektionszone τk überlagert ist, vorgenommen wird, besteht die Möglichkeit, dass der Klopfbestimmungsschwellenwert vth, der mittels der Filterverarbeitung zu berechnen ist, der Änderung verzögert folgen mag und daher ein Injektorrauschen fehlerhaft als ein Klopfen detektiert werden kann.
Andererseits wird in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA in Bezug auf den Kurbelwinkel als eine Rauschvibrationswellenform berechnet, wie durch die dicke Linie in 6(b) gezeigt.
Zu dieser Zeit sind die Vibrationswellenformen des Klappergeräuschs und des Injektorgeräuschs im Wesentlichen von identischen Formen für jeden Zündzyklus, so dass, wenn die individuellen Vibrationswellenformen in einer überlagerter Weise gezeigt sind, wie in 6(b), die Änderungen der Vibrationswellenformen in Bezug auf die Kurbelwinkel an den Erzeugungspositionen des Klappergeräuschs und des Injektorgeräuschs klein sind.
Auch in diesem Fall ist die Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen für jeden Zündzyklus anders, so dass, wenn die Vibrationswellenform in einer überlagerten Weise gezeigt wird, wie in 4(b) gezeigt, die Änderung der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel groß wird, an der Erzeugungsposition des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen.
Entsprechend ist der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA nicht in großem Ausmaß durch den Einfluss der Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen in jedem Zündzyklus beeinträchtigt und daher ist es möglich, die Rauschvibrationswellenform aufgrund des Klappergeräuschs/rauschens, des Injektorgeräuschs/- rauschens und des regulär erzeugten Verbrennungsrauschens in einer angemessenen Weise zu berechnen.
Als Ergebnis davon ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA (dicke Linie in 6(b)) von der Vibrationswellenform in 6(a) (oder dünne Linie in 6(b)) möglich, die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise zu entfernen, wie in 6(a) (oder 6(B)) gezeigt.
Entsprechend kann in Fällen, bei denen Rauschvibration in der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, wie in 6(C) gezeigt, ein Klopfen mit einem hohen Genauigkeitsgrad detektiert werden.
Als Nächstes wird eine Erläuterung zu Schritten ab der Entfernung der Rauschvibrationswellenform bis zur Berechnung des Klopfbestimmungsschwellenwertes in dem Fall gegeben, bei dem die Erzeugungsposition von Rauschvibration (zum Beispiel Injektorrauschen) sich in der Umgebung der Position des Auftretens eines Klopfens ändert und in der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, unter Bezugnahme auf 7.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die Verarbeitungsschritte unter der Bedingung zeigt, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und es eine Überlagerung von Rauschen gibt, und es eine Änderung bei der Position des Rauschens gibt, wobei ein Fall gezeigt wird, bei dem die Erzeugungsposition (der Kurbelwinkel β) von Injektorrauschen sich gegenüber dem Zustand von 6 zur Umgebung der Position des Auftretens eines Klopfens (in der Umgebung von 30 [Grad ATDC]) geändert hat.

(a) in 7 (nachfolgend als 7(a) bezeichnet) zeigt ein Beispiel einer Vibrationswellenform in Bezug auf die Kurbelwinkel in einem Zündzyklus, detektiert durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20.
(b) in 7 (nachfolgend als 7(b) bezeichnet) zeigt die Vibrationswellenformen (dünne Linien) in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise, und zeigt gleichzeitig den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie), der durch die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet wird.
(c) in 7 (nachfolgend als 7(c) bezeichnet) entspricht den dünnen Linien in 7(b) und ist eine Timing-Wellenform, die ein Beispiel des Spitzenwertes vp (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform, des Hintergrundpegels vbgl (gestrichelte Linie) und des Klopfbestimmungsschwellenwerts vth (Zwei-Punkt-Strichlinie) zeigt, welche durch die konventionelle Vorrichtung berechnet werden.

(A) in 7 (nachfolgend als 7(a) bezeichnet), zeigt die Ausgabewellenform der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, wobei darin ein Beispiel der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus gezeigt wird, nachdem der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (die dicke Linie in 7(b)) aus der Vibrationswellenform von 7(a) entfernt ist.
(B) in 7 (nachfolgend als 7(B) bezeichnet), zeigt die Vibrationswellenform (dünne Linien) in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen nach Entfernung der Rauschvibrationswellenform in einer überlagerten Weise.
(C) in 7 (nachfolgend als 7(C) bezeichnet) entspricht 7(B) und ist eine Timing-Wellenform, die einen Spitzenwert VP (durchgezogenen Linie) der Vibrationswellenform, den Hintergrundpegel VBGL (gestrichelte Linie) und den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH (Zwei-Punkt-Strichlinie) zeigt, welche durch die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 berechnet werden.
Wie in 7(a) gezeigt, nimmt in Fällen, bei denen die Erzeugungsposition (der Kurbelwinkel β) des Injektorrauschens sich zum selben Zeitpunkt verändert hat wie derjenige einer Klopfvibrationswellenform (in der Umgebung von (30 [Grad ATDC]), die durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 detektierte Vibrationswellenform eine Form ein, in der eine Rauschvibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen und die von einem Klopfen herrührende Klopfvibrationswellenform miteinander integriert oder kombiniert sind.
In solch einem Zustand ist es schwierig, festzustellen, ob die detektierte Vibrationswellenform und ihre Spitzenposition vom Injektorrauschen herrührt oder von einem Klopfen herrührt.
In diesem Fall ist es schwierig, die Position des Auftretens von Rauschvibration durch Vornehmen eines Vergleiches zwischen der detektierten Vibrationswellenform und der gespeicherten Rauschvibrationswellenform zu spezifizieren und zu entfernen, wie im oben erwähnten ersten Patentdokument.
Zusätzlich, weil die detektierte Detektionswellenform eine solche Form einnimmt, in der die Rauschvibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen und die Klopfvibrationswellenform miteinander integriert oder kombiniert sind, wird sie durch den Einfluss von Klopfvibration an der Erzeugungsposition (dem Kurbelwinkel β) des Injektorrauschens beeinträchtigt, wie in 7(b) gezeigt. Als Ergebnis kann in der konventionellen Vorrichtung, wenn nicht die Position, an der der Spitzenwert der Vibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen erzeugt ist, und die Position, an welcher der Spitzenwert der Klopfvibrationswellenform erzeugt ist, komplett miteinander übereinstimmen, der Spitzenwert vp den Klopfbestimmungsschwellenwert vth zu Zeitpunkten T1, T2 und T2 nicht übersteigen, wie in 7(c) gezeigt, was zur Möglichkeit führt, dass das Auftreten eines Klopfens nicht mit hohem Genauigkeitsgrad detektiert werden kann.
Darüber hinaus, ähnlich wie oben ausgesagt, werden im Falle der konventionellen Vorrichtung die Pegel des Spitzenwerts vp und des Klopfbestimmungsschwellenwerts vth im Vergleich zu dem Fall größer, bei dem es keine Überlagerung von Rauschen ( 3(c)) unter dem Einfluss von Injektorrauschen gibt, und daher besteht in Fällen, bei denen eine Änderung von einem Zustand, in dem ein Injektorrauschen nicht der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, zu einem Zustand, in welchem Injektorrauschen der Klopfdetektionszone τk überlagert ist, vorgenommen wird, die Möglichkeit, dass der Klopfbestimmungsschwellenwert vth, der mittels der Filterungsverarbeitung zu berechnen ist, verzögert der Änderung folgt und daher Injektorrauschen irrtümlich als ein Klopfen detektiert werden kann.
Andererseits wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 7(b)) in Bezug auf den Kurbelwinkel für jede Mehrzahl von Zündzyklen als eine Rauschvibrationswellenform berechnet.
Wie oben erwähnt, ist es selbst in Fällen, bei denen die Vibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen, das im Wesentlichen für jeden Zündzyklus gleich ist, der Klopfvibrationswellenform überlagert ist, möglich, die Vibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen (siehe die dicke Linie) in angemessener Weise zu berechnen, durch Berechnen des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA.
Entsprechend ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA (dicke Linie in 7(d)) von der Vibrationswellenform, die wie in 7(a) detektiert wird, möglich, eine Vibrationswellenform zu erhalten, aus der die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise entfernt worden ist, wie in 7(A) gezeigt.
Als ein Ergebnis davon kann selbst in Fällen, bei denen die Vibrationswellenform aufgrund von Injektorrauschen und die Klopfvibrationswellenform zum selben Timing erzeugt werden, ein Klopfen mit einem hohen Genauigkeitsgrad detektiert werden, wie in 7(C) gezeigt.
Als Nächstes wird Bezug nehmend auf 8 eine Erläuterung zu Schritten ab dem Entfernen der Rauschvibrationswellenform bis zur Berechnung des Klopfbestimmungsschwellenwerts in dem Fall gegeben, bei dem die Formen der Rauschvibrationswellenformen (d.h. Klappergeräusch und Injektorrauschen) sich ändern, um miteinander in der Klopfdetektionszone τk überlagert zu sein.
8 ist eine erläuternde Ansicht, die Verarbeitungsschritte unter der Bedingung zeigt, dass ein Klopfen aufgetreten ist, und es eine Überlagerung von Rauschen gibt und es eine Änderung bei der Form des Rauschens gibt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während ein Fall gezeigt wird, bei dem die Formen der Vibrationswellenform eines Klappenrauschens und Injektorrauschens sich relativ zum Zustand von 6 verändert haben.

(a) in 8 (nachfolgend als 8(a) bezeichnet) zeigt ein Beispiel einer Vibrationswellenform in Bezug auf die Kurbelwinkel in einem Zündzyklus, detektiert durch die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20.
(b) in 8 (nachfolgend als 8(b) bezeichnet) zeigt die Vibrationswellenformen (dünne Linien) in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen in einer überlagerten Weise, und zeigt gleichzeitig den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie), der durch die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 berechnet wird.
(c) in 8 (nachfolgend als 8(c) bezeichnet) entspricht den dünnen Linien in 8(b) und ist eine Timing-Wellenform, die ein Beispiel des Spitzenwertes vp (durchgezogene Linie) der Vibrationswellenform, des Hintergrundpegels vbgl (gestrichelte Linie) und des Klopfbestimmungsschwellenwerts vth (Zwei-Punkt-Strichlinie) zeigt, welche durch die konventionelle Vorrichtung berechnet werden.

(A) in 8 (nachfolgend als 8(a) bezeichnet), zeigt die Ausgabewellenform der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, wobei darin ein Beispiel der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel in einem Zündzyklus gezeigt wird, nachdem der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (die dicke Linie in 8(b)) aus der Vibrationswellenform von 8(a) entfernt ist.
(B) in 8 (nachfolgend als 8(B) bezeichnet), zeigt die Vibrationswellenform (dünne Linien) in Bezug auf den Kurbelwinkel in einer Mehrzahl von Zündzyklen nach Entfernung der Rauschvibrationswellenform in einer überlagerten Weise.
(C) in 8 (nachfolgend als 8(C) bezeichnet) entspricht 8(B) und ist eine Timing-Wellenform, die einen Spitzenwert VP (durchgezogenen Linie) der Vibrationswellenform, den Hintergrundpegel VBGL (gestrichelte Linie) und den Klopfbestimmungsschwellenwert VTH (Zwei-Punkt-Strichlinie) zeigt, welche durch die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 berechnet werden.
Im Allgemeinen, wie in 8(a) gezeigt, können sich die vom Klappenrauschen (beim Kurbelwinkel α) und Injektorrauschen (beim Kurbelwinkel β) herrührenden Rauschvibrationswellenformen anhand der individuellen Differenz des Motors 1 oder von Komponententeilen, den Installationsabständen zwischen dem Klopfsensor 11 und den Komponententeilen und dem Betriebszustand des Innenverbrennungsmotors im Vergleich zur typischen Vibrationswellenform (siehe 6(a)) ändern.
Auf diese Weise ändern sich die Rauschvibrationswellenformen in einer Vielzahl von Arten und daher ist es in der Praxis schwierig, die Rauschvibrationswellenform vorab durch Experimente etc. zu adaptieren, wie im oben erwähnten ersten Patentdokument beschrieben, und selbst falls eine solche Adaption vorgenommen werden kann, sind viele Adaptions-Mannstunden erforderlich und übrigens können tatsächlich erzeugte Rauschvibrationswellenformen nicht in einer geeigneten Weise entfernt werden, was zur Möglichkeit führt, dass eine Klopfdetektierbarkeit verschlechtert werden kann.
Zusätzlich ist es schwierig, die Erzeugungsposition von Rauschvibration, wie etwa dem individuellen Motor 1 inhärentes Klappenrauschen, zu spezifizieren, anders als die Rauschvibration, wie etwa Injektorrauschen, die vom Betrieb eines Komponententeils herrührt.
Andererseits wird gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 8(b)) in Bezug auf den Kurbelwinkel für jede Mehrzahl von Zündzyklen als Rauschvibrationswellenform berechnet.
Wie oben erwähnt, sind die Vibrationswellenformen aufgrund von Klappenrauschen und Injektorrauschen im Wesentlichen dieselben für jeden Zündzyklus und daher, wenn die individuellen Vibrationswellenformen in einer überlagerten Weise gezeigt sind, wie in 8(b) gezeigt, sind die Änderungen der Vibrationswellenformen in Bezug auf den Kurbelwinkel bei den erzeugten Positionen des Klappenrauschens und des Injektorrauschens klein, so dass sie am Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (dicke Linie in 8(b)) in einem großen Ausmaß widergespiegelt werden.
Andererseits ist die Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen für jeden Zündzyklus anders, so dass, wenn die Vibrationswellenform in einer überlagerten Weise gezeigt wird, wie in 8(b) gezeigt, die Änderung der Vibrationswellenform in Bezug auf den Kurbelwinkel bei der Erzeugungsposition des Klopfens oder Verbrennungsrauschens groß ist, und der Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA nicht zu einem großen Ausmaß durch den Einfluss der Vibrationswellenform aufgrund des Klopfens oder von Verbrennungsrauschen für jeden Zündzyklus beeinträchtigt ist.
Entsprechend können die Rauschvibrationswellenformen aufgrund von Klappenrauschen, Injektorrauschen und dem regulär erzeugten Verbrennungsrauschen in einer angemessenen Weise berechnet werden.
Als Ergebnis davon ist es durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA (dicke Linie in 8(b)) von der Vibrationswellenform in 8(a) (oder dünnen Linie in 8(b)) möglich, eine Vibrationswellenform zu erhalten, aus der die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise entfernt worden ist, wie in 8(A) (oder 8(B)) gezeigt.
Als Ergebnis davon, selbst in Fällen, bei denen die Form der Rauschvibrationswellenform sich ändert, kann ein Klopfen mit einem hohen Genauigkeitsgrad detektiert werden, wie in 8(C) gezeigt.
Nunmehr wird Bezug genommen auf den Betrieb einer Klopfsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während auf ein Flussdiagramm von 11 Bezug genommen wird.
In 11 detektiert zuerst die Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20 im Mikrocomputer 62 die Stärke der Vibration in Bezug auf den Kurbelwinkel als eine Vibrationswellenform, basierend auf den Detektionssignalen aus dem Klopfsensor 11 und dem Kurbelwinkelsensor 9 (Schritt S101).
Zu dieser Zeit wird die Detektion der Vibrationswellenform in der Klopfdetektionszone τk (z.b. TDC - 60 [Grad ATDC]) und in jeder Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone ausgeführt.
Man beachte hier, dass, als eine solche Rauschvibrationswellen-Berechnungszone, irgendeines der Folgenden angewendet wird, beinhaltend eine Kurbelwinkelzone (z.B. -10 [Grad ATDC] bis 70 [Grad ATDC]) die experimentell vorab auf Basis des Kurbelwinkels erhalten wird, eine Kurbelwinkelzone (z.B. eine Zone ab dem KraftstoffeinspritzTiming des Injektors 3 bis 10 [Grad C.A] (C.A: Kurbelwinkel)), die experimentell vorab auf Basis der Betriebsposition jedes Komponententeils des Motors 1 und einer Kurbelwinkelzone (z.B. eine Zone ab dem Zündzeitpunkt des Injektors 3 bis (30 [Grad C.A]) erhalten wird, die vorab auf Basis der Verbrennungsposition experimentell erhalten wird.
Nachfolgend berechnet die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 Vibrationswellenform-Durchschnittswerte durch Ausführen einer Filterverarbeitung in Bezug auf die Vibrationswellenform in jeder im Schritt S101 detektierten Rauschvibrationswellenform-Berechnungszone bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel (z.B. 1 [Grad C.A]) über eine Mehrzahl von Zündzyklen (Schritt S102).
Zusätzlich berechnet die Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21 einen Maximalwert der Mehrzahl von im Schritt S102 berechneten Vibrationswellenform-Durchschnittswerte in der Klopfdetektionszone τk als einen endgültigen Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (Schritt S103).
Dann subtrahiert die Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 den Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA (den Maximalwert der Vibrationswellenform-Durchschnittswerte), der in Schritt S103 berechnet ist, von der in Schritt S101 detektierten Vibrationswellenform (der Vibrationsstärke VI) in der Klopfdetektionszone τk (Schritt S104).
Zusätzlich berechnet die Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22 einen Spitzenwert VP der Vibrationswellenform nach Subtraktion des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA (des Maximalwerts) in Schritt S104 (Schritt S105).
Nachfolgend berechnet die Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23 einen Klopfbestimmungsschwellenwert VTH, basierend auf dem Spitzenwert VP (Schritt S106).
Nachfolgend bestimmt die Klopfbestimmungseinheit 24, ob ein Klopfen tatsächlich aufgetreten ist, anhand dem, ob der Spitzenwert VP größer als der Klopfbestimmungsschwellenwert VTH ist oder nicht (Schritt S107).
Schließlich nimmt in Fällen, bei denen das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S107 „VP > VTH (d.h. JA)“ ist, die Betriebszustandsdetektionseinheit 25 an, dass ein Klopfen aufgetreten ist und berechnet einen Klopfkorrekturbetrag θR zum Ausführen einer Rückstellkorrektur der Antriebszeit (Zündzeitpunkt) der Zündspule 13 und der Zündkerze (Schritt S108), nach welchem die Verarbeitungsroutine von 11 beendet wird und ein Rücksprung durchgeführt wird.
Andererseits nimmt in Fällen, bei denen das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S107 „VP ≤ VTH (d.h. NEIN)“ ist, die Klopfkorrekturbetrags-Berechnungseinheit 25 an, dass kein Klopfen aufgetreten ist, führt das Zündtiming zu einer vorgestellten Position zurück (Schritt S109) und nimmt einen Rücksprung zum Anfangsschritt nach Beenden der Verarbeitungsroutine von 11 vor.
Wie oben beschrieben, ist die Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen mit: dem Klopfsensor 11, der eine Vibration des Motors 1 (Innenverbrennungsmotor) detektiert; dem Kurbelwinkelsensor 9, der einen Kurbelwinkel des Motors 1 detektiert; der Vibrationswellenform-Detektionseinheit 20, die eine Vibrationswellenform einer Klopfkomponente natürlicher Frequenz aus einem Detektionssignal des Klopfsensors 11 detektiert, indem sie es in Assoziation mit dem Kurbelwinkel bringt; der Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit 21, welche einen Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA entsprechend einer in einer regulären Weise erzeugten Rauschvibrationswellenform berechnet, durch Ausführen einer Filterverarbeitung der Vibrationswellenform über eine Mehrzahl von Zündzyklen des Motors 1; der Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit 22, welche die Rauschvibrationswellenform durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA aus der Vibrationswellenform entfernt; der Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit 23, die einen Klopfbestimmungsschwellenwert VTH, basierend auf dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform berechnet, nachdem die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist; und der Klopfbestimmungseinheit 24, welche feststellt, ob ein Klopfen im Motor 1 aufgetreten ist, indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert VP und dem Klopfbestimmungsschwellenwert VTH durchgeführt wird.
In Fällen, bei denen der Spitzenwert VP größer als der Klopfbestimmungsschwellenwert VTH ist, trifft die Klopfbestimmungseinheit 24 die Feststellung, dass ein Klopfen im Motor 1 aufgetreten ist.
Auf diese Weise ist es durch Berechnen des Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA durch Ausführen von Filterverarbeitung der in jedem Zündzyklus bei jedem vorgegebenen Kurbelwinkel über eine Mehrzahl von Zündzyklen detektierten Vibrationswellenform möglich, die Rauschvibrationswellenform, die sich in einer Vielzahl von Arten ändert, mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu berechnen, ohne speziell eine detaillierte oder enge Adaptation auszuführen.
Zusätzlich ist es durch Subtrahieren des berechneten Vibrationswellenform-Durchschnittswerts VIA von der detektierten Vibrationswellenform möglich, die Rauschvibrationswellenform in angemessener Weise und mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu entfernen, ohne die allgemeine Position und Form der Rauschvibrationswellenform zu adaptieren.
Darüber hinaus, indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert VP der Vibrationswellenform nach Entfernen von Rauschen und dem Klopfbestimmungsschwellenwert VTH, der basierend auf dem Spitzenwert VP berechnet ist, durchgeführt wird, ist es möglich, mit einem hohen Genauigkeitsgrad zu detektieren, ob ein Klopfen im Motor 1 aufgetreten ist.
Entsprechend wird es möglich, eine Vielzahl von Arten von Rauschvibrationswellenformen, die regulär durch andere Ursachen als das Klopfen, das vom Betrieb des Motors 1 herrührt, erzeugt sind, angemessen zu berechnen und zu entfernen, ohne die Erzeugungspositionen und Formen der Rauschvibrationswellenformen zu adaptieren und daher ist es möglich, eine Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor zu erzielen, der bezüglich Klopfdetektierbarkeit in einem ausreichenden Ausmaß verbessert worden ist.
Das heißt, dass Adaptions-Mannstunden reduziert werden können, so dass das Signal/Rauschverhältnis der Klopfdetektion und Verbesserungen bei der Robustheit erzielt werden können.
Zusätzlich berechnet die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit 21 individuelle Vibrationswellenform-Durchschnittswerte VIA auf Basis zumindest eines der Verbrennungsposition des Motors 1, der Betriebsposition eines Komponententeils bzw. des Kurbelwinkels, wobei die Verbrennungsposition das Zündtiming des Motors 1 beinhaltet und die Betriebsposition des Komponententeils das Kraftstoffeinspritztiming des Injektors 3 beinhaltet, oder Öffnungs- und Schließ-Timing des Einlassventils 1c oder des Auslassventils 1d.
Als Ergebnis davon wird es selbst in Fällen, bei denen die Erzeugungsposition der Rauschvibrationswellenform sich ändert, möglich, die Rauschvibrationswellenform in einer angemessenen Weise zu berechnen.
Darüber hinaus stellt die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit 21 den Maximalwert der Mehrzahl von derart berechneten Vibrationswellenform-Durchschnittswerten VIA auf einen endgültigen Vibrationswellenform-Durchschnittswert VIA ein.
Als Ergebnis davon wird es selbst in Fällen, bei denen eine Mehrzahl von Rauschvibrationswellenformen zur gleichen Zeit überlagert sind, möglich, die Rauschvibrationswellenform in angemessener Weise zu berechnen.

Claims

Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor, umfassend: einen Klopfsensor (11), der eine Vibration des Innenverbrennungsmotors (1) detektiert; einen Kurbelwinkelsensor (9), der einen Kurbelwinkel des Innenverbrennungsmotors (1) detektiert; eine Vibrationswellenform-Detektionseinheit (20), die eine Vibrationswellenform einer Klopfkomponente natürlicher Frequenz aus einem Detektionssignal des Klopfsensors (11) detektiert, indem sie mit dem Kurbelwinkel assoziiert wird; eine Vibrationswellenformdurchschnittswert-Berechnungseinheit (21), die einen Vibrationswellenform-Durchschnittswert (VIA) entsprechend einer in einer regulären Weise erzeugten Rauschvibrationswellenform berechnet, durch Ausführen eines Filterprozesses der Vibrationswellenform über eine Mehrzahl von Zündzyklen des Innenverbrennungsmotors (1); eine Rauschvibrationswellenform-Entfernungseinheit (22), welche die Rauschvibrationswellenform durch Subtrahieren des Vibrationswellenform-Durchschnittswertes (VIA) von der Vibrationswellenform entfernt; eine Klopfbestimmungsschwellenwert-Berechnungseinheit (23), die einen Klopfbestimmungsschwellenwert (VTH) basierend auf einem Spitzenwert (VP) der Vibrationswellenform berechnet, nachdem die Rauschvibrationswellenform entfernt worden ist; und eine Klopfbestimmungseinheit (24), die feststellt, ob ein Klopfen im Innenverbrennungsmotor (1) aufgetreten ist, indem ein Vergleich zwischen dem Spitzenwert (VP) und dem Klopfbestimmungsschwellenwert (VTH) vorgenommen wird.
Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit (21) individuelle Vibrationswellenform-Durchschnittswerte (VIA) auf Basis jeweils einer Verbrennungsposition des Innenverbrennungsmotors (1), einer Betriebsposition eines Komponententeils und/oder des Kurbelwinkels berechnet.
Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die Verbrennungsposition das Zündtiming des Innenverbrennungsmotors (1) beinhaltet; und die Betriebsposition des Komponententeils das Kraftstoffeinspritztiming eines Injektors (3) des Innenverbrennungsmotors (1) beinhaltet, oder Öffnungs- und Schließ-Timing eines Einlassventils (1c) oder eines Auslassventils (ld).
Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vibrationswellenformdurchschnittwert-Berechnungseinheit (21) einen Maximalwert der Mehrzahl von derart berechneten Vibrationswellenform-Durchschnittswerten auf einen endgültigen Vibrationswellenform-Durchschnittswert (VIA) einstellt.
Klopfdetektionsvorrichtung für einen Innenverbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Fällen, bei denen der Spitzenwert (VP) größer als der Klopfbestimmungsschwellenwert (VTH) ist, die Klopfbestimmungseinheit (24) eine Feststellung trifft, dass ein Klopfen in dem Innenverbrennungsmotor (1) aufgetreten ist.