DE10243612B4

DE10243612B4 - Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10243612B4
Application number: DE10243612A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Takahashi; Toshio Kobe Uchida; Koichi Okamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE10243612A1; FR2839754B1; JP2003328840A; FR2839754A1; JP3655890B2; US6561163B1

Abstract

Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend:
eine Klopferfassungsvorrichtung (3–5) zum Bewerten eines zu einem Zeitpunkt des Verbrennens eines Luftkraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor generierten Ionenstroms und zum Ausgeben eines Klopferfassungssignals (NPLS);
eine Schwellwerteinstellvorrichtung (S3) zum Einstellen eines Schwellwerts (BGN) für jeden Zylinder zur Verwendung bei einer mit dem Klopferfassungssignal ausgeführten Klopfimpulserfassung;
eine Klopfimpulserfassungsvorrichtung (S4) zum Erfassen einer tatsächlichen Anzahl von Klopfimpulsen (KPLS) für jeden Zylinder basierend auf dem Schwellwert (BGN) und auf dem Klopferfassungssignal (NPLS);
eine Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung (S5–S7) zum Einstellen, für jeden Zylinder, eines Verzögerungsbetrags (RINC) des Zündzeitpunkts basierend auf der tatsächlichen Anzahl von Klopfimpulsen (KPLS); und
eine Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) zum Berechnen eines mittleren Verzögerungsbetrags (AveR), der sich aus der Division der Summe der Verzögerungsbeträge (SumR) aller Zylinder durch die Anzahl der Zylinder (N_Cyl) ergibt, und zum Berechnen einer Differenz (DiffR) zwischen dem mittleren Verzögerungsbetrag (AveR) und dem Verzögerungsbetrag (RINC) eines Zylinders, und zum Einstellen des Schwellwerts...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, in dem eine Menge von durch Verbrennung in dem Verbrennungsmotor produzierten Ionen erfasst wird, um dadurch ein Auftreten von Klopfen in dem Verbrennungsmotor zu erfassen und einen Verbrennungsparameter des Verbrennungsmotors zu korrigieren, so dass das Klopfen unterdrückt wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im allgemeinen werden in einem Verbrennungsmotor Luft und Kraftstoff (ein Kraftstoffluftgemisch), die in eine Brennkammer in jeden Zylinder eingeführt werden, komprimiert durch eine Aufwärtsbewegung eines Kolbens, und in einem Verbrennungstakt wird eine Hochspannung an eine Zündkerze in der Verbrennungskammer angelegt, um das komprimierte Luftkraftstoffgemisch durch in der Zündkerze generierte elektrische Funken zu verbrennen. Die zu dieser Zeit produzierte Explosionsenergie wird als eine Abwärtskraft des Kolbens entnommen und wird umgewandelt in eine Rotationsausgangsgröße.
Wenn die Verbrennung in dem oben erwähnten Verbrennungstakt innerhalb der Verbrennungskammer auftritt, disoziieren (ionisieren) Moleküle innerhalb der Verbrennungskammer. Demnach wird es unmittelbar nach dem Verbrennungstakt, wenn eine Hochspannung an eine Elektrode zum Erfassen des Ionenstroms angelegt wird, die innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet ist, den geladenen Ionen ermöglicht, als Ionenströme zu fließen.
Nebenbei bemerkt ist bekannt, dass der Ionenstrom empfindlich variiert basierend auf einem Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer. Daher kann der Verbrennungszustand (das Auftreten von Fehlzündung oder Klopfen) innerhalb des Zylinders unterschieden werden durch Erfassen des Zustandes der Ionenströme.
Demnach wurde in konventioneller Weise ein System vorgeschlagen zum Erfassen des Auftretens von Klopfen in dem Verbrennungsmotor durch Erfassen des Zustands des Ionenstroms, wie z. B. beschrieben in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Hei 10-9108 . In dem in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Hei 10-9108 beschriebenen Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor wird ein Frequenzband entsprechend dem Klopfen aus dem Ionenstrom mit Hilfe eines Bandpassfilters extrahiert, um als Klopfsignal zu dienen. Eine Anzahl von Klopfimpulsen, die durch Vergleichen des Klopfsignals mit einem vorbestimmten Pegel erhalten werden, wird dann zum Bestimmen des Auftretens von Klopfen verwendet.
In einem Fall, in dem ein Rauschen, das eine Frequenz nahe der des Klopfens hat, in der Lage ist, das Bandpassfilter zu passieren, wird in dem Ionenstrom ein Impuls entsprechend dem Rauschen generiert. Jedoch wird, dieses Phänomen berücksichtigend, die erfasste Anzahl von Impulsen einer Mittelwertbindung unterzogen und ein Ergebnis, das erhalten wird durch Subtrahieren des Mittelwertes der Impulszahl von der Zahl von Klopfimpulsen, wird als die Anzahl von Impulsen angenommen, die tatsächlich dem eigentlichen Klopfen entspricht. Dann wird ein Verzögerungssteuerungs-Betrag erhöht um einen Betrag entsprechend der Anzahl von Impulsen.
Im übrigen gibt es, wenn die Klopferfassung basierend auf dem Ionenstrom durchgeführt wird, üblicherweise einen geringen Unterschied in den Klopferfassungs-Empfindlichkeitspegeln zwischen den Zylindern. Demnach wurden Vorschläge unterbreitet bezüglich einer Zündzeitpunktsteuerung für jeden Zylinder, wie z. B. in den konventionellen Einrichtungen, die in der oben erwähnten Veröffentlichung beschrieben sind. Jedoch tritt ein Fall auf, in dem Unterschiede in den Rauschpegeln zwischen den Zylindern durch Unterschiede zwischen den Zylindern bedingt durch Verschmutzung der Zündkerze, Verschleiß der Zündkerzenelektrode und ähnlichem, generiert werden. Dies kann eine Überbeurteilung der Klopfintensität bewirken oder ein Nichterfassen des Klopfens kann bei nur einem Zylinder auftreten.
Die oben erwähnten konventionellen Einrichtungen schlagen eine Maßnahme des Berechnens eines Klopfbeurteilungsschwellwertes für jeden Zylinder vor. Jedoch ist durch Experimente bestätigt, dass es Fälle gibt, in denen diese Gegenmaßnahme allein nicht ausreicht. Ein Grund für dies liegt darin, dass selbst wenn ein Klopfintensitätsbeurteilungsverfahren, in welchem die Beurteilung basierend auf den Ionenströmen (d. h. der Anzahl von Impulsen, die durch Vergleichen der Signale erhalten werden, die das Bandpassfilter mit dem vorbestimmten Pegel passiert haben, entsprechend den konventionellen Einrichtungen) ausgeführt wird, verwendet wird, das Auftreten der Verschmutzung der Zündkerzen, der Verschleiß der Zündkerzenelektroden und ähnliches die Rauschpegel nicht stabilisieren, was es schwierig macht, die Rauschpegel perfekt zu erfahren.
Die US 5,694,900 beschreibt ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Signalverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt ist, um ein Klopfsignal von einem Ionenstromerfassungssignal in Form einer Klopfpulsfolge zu extrahieren. Über einen Zähler wird die Anzahl von Impulsen gezählt, und ein Klopfsteuerer stellt eine Zündverzögerung basierend auf dem Zählwert der Impulse ein.
Die US 6,196,054 B1 beschreibt eine Verbrennungszustands-Erfassungsvorrichtung für eine Klopferfassung, deren Ziel es ist, ein Signal zu Rauschverhältnis zu verbessern. Eine Klopfsignalverarbeitungseinrichtung bestimmt eine Erfassungsperiode für das Klopfentscheidungssignal auf Grundlage eines integrierten Wertes des Ionenstromerfassungssignals.
Die DE 195 06 272 A1 beschreibt ein Verfahren zur Klopfregelung eines Verbrennungsmotors, bei dem durch Körperschallsensoren Motorgeräusche erfasst werden, die zur Bildung zylinderabhängiger Klopfwerte für jeden Verbrennungszyklus einzelner Zylinder des Verbrennungsmotors dienen und bei dem aus einer Anzahl ermittelter Klopfwerte ein Geräuschwert, aus dem eine Klopfschwelle als Vergleichswert abgeleitet wird, bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit von einem Vergleich eines aktuellen Klopfwertes mit der Klopfschwelle Eingriffe in das Management des Verbrennungsmotors, insbesondere Zündzeitpunkt-Verstellungen vorgenommen werden. Dabei erfolgt die Bestimmung des Geräuschwertes derart, dass dieser Geräuschwert geringer ist als ein Mittelwert aus der Gesamtmenge der ermittelten Klopfwerte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme mit dem Stand der Technik zu lösen und es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klopferfassung bei Vorliegen von Langzeitveränderungen, wie beispielsweise einer Verschmutzung oder Abnutzung von Zündkerzen, bereitzustellen, die gleichzeitig nicht träge ist und auf sich sehr schnell verändernde Motorbetriebsbedingungen reagieren kann.
Ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor wird bereitgestellt, mit dem die geeignete Zündzeitpunktssteuerung für jeden Zylinder ausgeführt werden kann selbst in einem Fall, in dem Unterschiede in den Rauschpegeln der von Ionenströmen generierten Klopferfassungssignale für jeden Zylinder generiert werden, es hierdurch erschwerend, ein fehlerhaftes Erfassen durch einfaches Erfahren des Rauschpegels zu verhindern.
Ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor umfasst: eine Klopferfassungsvorrichtung zum Evaluieren eines zu einer Zeit des Verbrennens eines Luftkraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor generierten Ionenstroms zum Ausgeben eines Klopferfassungssignals; eine Schwellwerteinstellvorrichtung zum Einstellen eines Schwellwertes zur Verwendung in einer Klopfbeurteilung, die an dem Klopferfassungssignal ausgeführt wird; und eine Klopfbeurteilungsvorrichtung zum Durchführen der Klopfbeurteilung basierend auf dem Schwellwert und auf dem Klopferfassungssignal. Auch enthält das Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor: Eine Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags- Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags, der mindestens die Zündzeitpunktsbestimmung einschließt basierend auf dem Klopfbeurteilungsergebnis; eine Steuerungsparameter-Korrekturvorrichtung zum Einstellen des Steuerungsparameter-Korrekturbetrags basierend auf dem Steuerungsparameter-Korrektoranforderungsbetrag zum Korrigieren des Steuerungsparameters; und eine Variationskorrekturvorrichtung zum Durchführen einer Korrektur zum Reduzieren der Variation, die von einem Zylinder gezeigt wird, in einem Fall, in dem mindestens eines von dem Klopferfassungsergebnis und dem Steuerungsparameter-Korrekturbetrag eine große Variation zeigt in bezug auf die von anderen Zylindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:
1 ein Systemblockdiagramm eines Klopfsteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm eines Klopfbeurteilungsverfahrens in dem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten in dem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm einer Konversionstabelle zwischen einem Blockerfassungsimpuls und einem Verzögerungssteuerungsungs-Basiserhöhungsbetrag entsprechend dem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ein Diagramm einer DiffR-Coef-Tabelle (später beschrieben) in dem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung; und
6 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen des Korrekturkoeffizienten in einem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Systemblockdiagramm und zeigt ein Blocksteuersystem für einen Verbrennungsmotor entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist als ein Beispiel das System gezeigt, das angewendet wird auf einen Vierzylindermotor.
In 1 kennzeichnet Bezugszeichen 1 eine Zündkerze und Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Zündspule, die verbunden ist mit der Zündkerze 1 und eine Vorspannenergieversorgung einschließt zum Erfassen eines Ionenstroms. Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine elektrische Strom-Spannungs-Umsetzschaltung, die mit der Zündspule 2 verbunden ist und ein Ionenstromsignal generiert und Bezugszeichen 4 kennzeichnet ein Bandpassfilter, das verbunden ist mit der elektrischen Strom-Spannungs-Umsetzschaltung 3 und ein Klopfsignal generiert. Bezugszeichen 5 kennzeichnet eine Wellenformmodellierschaltung, die verbunden ist mit dem Bandpassfilter 4 und das Klopfsignal von dem Bandpassfilter 4 mit einem gegebenem Pegel vergleicht zum Produzieren eines Klopfimpulses. Bezugszeichen 6 kennzeichnet einen Zähler, der verbunden ist mit der Wellenformmodellierschaltung 5 und eine Zahl von Klopfimpulsen für jeden Zündzyklus zählt. Bezugszeichen 7 kennzeichnet eine ECU (Motorsteuereinheit bzw. Engine Control Unit) mit einer Arithmetikeinrichtung, einem Zähler 6 etc., wobei die Arithmetikeinrichtung eine Steuerungsparameter-Korrekturvorrichtung einschließt zum Korrigieren eines Steuerungsparameters durch Einstellen eines Steuerungsparameter-Korrekturbetrags (eines Verzögerungsbetrags für jeden Zylinder) basierend auf mindestens einem Steuerungsparameter-Korrekturanfragebetrag (nicht dargestellt). Beachte, dass die elektrische Strom-Spannungs-Umsetzschaltung 3, das Bandpassfilter 4 und die Wellenformmodellierschaltung 5 im wesentlichen eine Klopferfassungsvorrichtung bei den zum Evaluieren des Ionenstroms, der zum Zeitpunkt der Verbrennung des Luftkraftstoffgemisches im Verbrennungsmotor geniert wird und zum Ausgeben des Klopferfassungssignals.
Als nächstes wird ein in 1 gezeigter Grundbetriebsablauf beschrieben.
Bei der Zündspule 2 wird ein durch eine Primärwicklung fließender Strom durch ein nicht dargestelltes Zündsignal unterbrochen, das von der ECU 7 zugeführt wird und eine Hochspannung wird an einem Ende einer Sekundärwicklung zur Zeit der Unterbrechung des Primärstroms generiert. Diese Hochspannung wird an die Zündkerze 1 angelegt, so dass ein Luftkraftstoffgemisch (nicht dargestellt) in der Verbrennungskammer gezündet wird. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht das Anlegen von Energieversorgungsspannung durch die Ionenstromvorspannenergieversorgung einem Ionenstrom, durch Ionen zu fließen, die als von der Kraftstoffverbrennung in der Verbrennungskammer generiertes Medium dienen.
Die Zündspule 2 führt den erfassten Ionenstrom der elektrischen Strom-Spannungs-Umsetzschaltung 3 zu. Obwohl hier nicht gezeigt, werden von den Zündspulen auch den anderen Zylindern entsprechende erfasste Ionenströme der elektrischen Strom-Spannungsumsetzschaltung 3 zugeführt. Ein Ionenstromsignal wird von der elektrischen Strom-Spannungs-Umsetzschaltung 3 generiert und wird in das Bandpassfilter 4 eingegeben. Dann generiert das Bandpassfilter 4 ein Klopfsignal mit einem Frequenzband entsprechend einem Klopfen.
Die Wellenformmodellierschaltung 5 vergleicht das Klopfsignal von dem Bandpassfilter 4 mit einem gegebenen Pegel zum Generieren eines Klopfimpulses und der derart generierte Klopfimpuls wird in die ECU 7 eingegeben. Der Zähler 6 innerhalb der ECU 7 zählt die Zahl von Klopfimpulsen für jeden Zündzyklus und gibt die Zahl in die Arithmetikeinrichtung der ECU 7 (nicht dargestellt) ein.
Beachte, dass die in 1 gezeigte Konfiguration ein Beispiel ist und nicht beschränkt ist auf diese Konfiguration. Von dieser können abweichende Konfigurationen verwendet werden. Beispielsweise wird in 1 das Klopfsignal verglichen mit dem gegebenen Pegel zum Generieren des Klopfimpulses und die Anzahl von Klopfimpulsen wird verwendet als das Klopfen anzeigende Information. Jedoch können auch ein Integralwert der Anzahl von Klopfsignalen für jedes Zünden und ein Spitzenwert davon verwendet werden als Klopfen anzeigende Information. Das Folgende mag angenommen werden, in dem das Ionenstromsignal oder das Klopfsignal A/D umgesetzt wird und eingegeben wird in die Arithmetikeinrichtung zu gegebenen Periodenzyklen, um die Ergebnisse einer schnellen Fourier-Transformations-Arithmetikoperation bzw. FFT-Arithmetikoperation zu verwenden als das Klopfen repräsentierende Information.
2 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Klopfbeurteilungsverfahrens in dem Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 das Klopfbeurteilungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst wird die Zahl von zu dieser Zeit generierten Klopfimpulsen verzeichnet als NPLS [Cyl:Zylinder] bei Schritt S1. Bei Schritt S2 wird die eingegebene Zahl von Impulsen von dieser Zeit verwendet zum Aktualisieren eines Filterwertes FIT [Cyl], der ein Teil eines Klopfbeurteilungsschwellwertes wird. Hier ist der Schwellwert eine Summe von 98% des vorhergehenden Filterwertes des betrachteten Zylinders plus 2% der momentan angegebenen Impulszahl. Jedoch kann auch ein anderes Filterberechnungsverfahren verwendet werden. Nebenbei bemerkt kann auch ein Prozess ausgeführt werden, in dem das Filter nicht aktualisiert wird, wenn bestimmt wird, dass Klopfen aufgetreten ist.
Bei Schritt S3 wird ein Versatzwert bzw. Offset-Wert OFS (Rev: Load) hinzugefügt zu dem Filterwert FLT [Cyl] zum Generieren eines Klopfbeurteilungsschwellwertes BGN [Cyl]. Der Versatzwert OFS (Rev: Load) wird erhalten aus Kennfeldern, die bestückt sind zumindest pro Motorumdrehung Rev und Last Load und dann multipliziert mit einem Korrekturkoeffizienten Coef [Cyl]. Die Beschreibung des Korrekturkoeffizienten Coef [Cyl] wird später vorgenommen werden. Beachte, dass Schritt S3 im wesentlichen eine Schwellwerteinstellvorrichtung zum Einstellen des Schwellwertes bildet, der in der Klopfbeurteilung basierend auf dem Pegel des Klopferfassungssignals verwendet wird und eine Schwellwerteinstellvorrichtung zum Einstellen des Schwellwertes bildet, der für die Klopfbeurteilung verwendet wird.
Bei Schritt S4 (der Klopfbeurteilungsvorrichtung), wird der Klopfbeurteilungsschwellwert BGN [Cyl] subtrahiert von der momentan eingegebenen Zahl von Impulsen NPLS [Cyl], um hierdurch eine Zahl von Klopferfassungsimpulsen KPLS [Cyl] zu erhalten, die die momentanem Klopfen entsprechende Impulszahl ist.
Bei Schritt S5 wird die Zahl von Klopferfassungsimpulsen KPLS [Cyl], die bei Schritt S4 erhalten worden ist, verglichen mit einem Klopfbeurteilungsreferenzpegel KJDG und wenn die Zahl von Klopferfassungsimpulsen KPLS [Cyl] unterhalb des Klopfbeurteilungsreferenzpegels KJDG ist, wird bestimmt, dass kein Klopfen aufgetreten ist und bei Schritt S7 wird ein Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag RINC auf 0 gesetzt.
Wenn die Zahl von Klopferfassungsimpulsen KPLS [Cyl], die bei Schritt S4 erhalten worden ist, gleich oder größer als der Klopfbeurteilungsreferenzpegel KJDG ist, wird beurteilt, dass Klopfen aufgetreten ist und der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag RINC [Cyl] wird bei Schritt S6 erhalten. Der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag RINC [Cyl] wird erhalten durch Aufteilen eines Korrekturkoeffizienten Coef [Cyl] in einen Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag Rtable [Cyl], der erhalten wird von einer Umsetztabelle zwischen dem Klopferfassungsimpuls und einem Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag, die in 4 gezeigt ist. Die Beschreibung des Korrektureffizienten Coef [Cyl] wird später erfolgen. Beachte, dass 4 ein Beispiel der Umsetztabelle zwischen dem Klopferfassungsimpuls und dem Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag zeigt, aber es offensichtlich ist, dass die Tabelle derart konfiguriert ist, dass mit zunehmender Anzahl der erfassten Klopfimpulse der Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag zunimmt.
Beachte, dass die Schritte S5–S7 im wesentlichen eine Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags-Einstellvorrichtung bilden, zum Einstellen des Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags (des Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrags), einschließlich mindestens der Zündzeitpunktabstimmung, basierend auf dem Klopfbeurteilungsergebnis. Außerdem bildet Schritt S6 im wesentlichen eine Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags-Einstellvorrichtung zum Einstellen des Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags. Beachte, dass in 2 ein Fall gezeigt ist, in dem ein Schritt 3 als Schwellwerteinstellvorrichtung und Schritt S6 als Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags-Einstellvorrichtung simultan miteinander verwendet werden. Jedoch ist es auch möglich, im wesentlichen eine von ihnen zu verwenden. Beispielsweise in einem Fall, in dem Schritt 3 alleine verwendet wird, kann die bei Schritt S6 ausgeführte Aufteilung weggelassen werden und in dem Fall, in dem Schritt S6 alleine verwendet wird, kann die in Schritt S3 ausgeführte Multiplikation weggelassen werden.
Obwohl nicht gezeigt, werden die zuvor erwähnten Berechnungen für jeden Zündzyklus ausgeführt, zum Erhalten des Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrags RINC [Cyl]. Diese Ergebnisse werden akkumuliert für jeden Zylinder zum Erhalten eines Verzögerungssteuerungs-Betrags, der sich letztendlich niederschlägt in der Zündzeitpunktbestimmung. Außerdem kann eine periodische Verzögerungssteuerungs-Betragsreduzierungssteuerung oder ähnliches ebenso ausgeführt werden. In diesem Fall ist nur die Zündzeitpunktbestimmung als Ziel der Steuerung, die zum Durchführen der Klopfsteuerungsung verwendet wird, bestimmt worden. Jedoch kann ebenso das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoffgemischs gesteuert werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen des Korrekturkoeffizienten Coef [Cyl] unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Als erstes wird bei Schritt S11 ein Mittelwert AveR des letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrags aller Zylinder berechnet. D. h., der Mittelwert der Verzögerungsbeträge (der Mittelwert der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge) von allen Zylindern wird aktualisiert. Hier bedeutet SumR eine Summe der letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträge aller Zylinder und N_Cyl ist die Anzahl von Zylindern in dem Verbrennungsmotor. Beachte, dass statt der Verwendung des Mittelwertes der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge aller Zylinder es auch möglich ist, einen Mittelwert der Häufigkeit, mit der das Auftreten von Klopfen bei allen Zylindern bestimmt worden ist, oder beides zu verwenden.
In Schritt 12 wird eine Differenz DiffR [Cyl] zwischen dem Mittelwert AveR der letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträge aller Zylinder, der bei Schritt S11 erhalten wurde, und des letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrags R [Cyl] jedes Zylinders erhalten in bezug auf jeden Zylinder. Das heisst, der Unterschied zwischen dem Verzögerungsbetrag jedes Zylinders und dem Mittelwert des Verzögerungsbetrags normaler Zylinder wird aktualisiert in bezug auf jeden Zylinder.
Bei Schritt S13 wird basierend auf der Differenz DiffR [Cyl] zwischen dem Mittelwert AveR der letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträge aller Zylinder, der erhalten worden ist in Schritt S12 und dem letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrag R [Cyl] jedes Zylinders, der Korrekturkoeffizient Coef [Cyl] erhalten für jeden Zylinder von einer DiffR-Coef-Tabelle, die in 5 gezeigt ist. Beachte, dass Schritt S11–S13 im wesentlichen eine Variationskorrekturvorrichtung bilden zum Durchführen einer Korrektur zum Reduzieren der von einem Zylinder gezeigten Variation, wenn mindestens einer der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge, der der Verzögerungsbetrag des jeweiligen Zylinders ist, eine große Variation in Bezug auf die anderen Zylinder zeigt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen der DiffR-Coef-Tabelle, die in 5 gezeigt ist, beschrieben.
Beispielsweise wird der letztendliche Verzögerungssteuerungs-Betrag für einen gegebenen Zylinder angenommen als momentan 4° CA (CA steht für Kurbelwelle bzw. Crank Angle) weiter als der Mittelwert aller Zylinder. In diesem Fall ist DiffR = 4 eingerichtet und Coef = 1,4 wird erhalten für diesen Zylinder. Hier wird unter Bezugnahme auf 2 wieder in Schritt S3 der Korrekturkoeffizient Coef multipliziert mit dem Versatzwert OFS und der Versatzwert OFS wird erhöht auf 1,4 seines Normalwertes. Daher nimmt der Klopfbeurteilungsschwellwert BGN zu um einen Betrag, um den der Versatzwert OFS angewachsen ist, was dazu führt, dass die Beurteilung des Klopfens schwierig wird.
Außerdem ist bei Schritt S6 der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag RINC ein durch Aufteilen des Korrekturkoeffizienten Coef in den Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag Rtable erhaltener Betrag, der erhalten wurde aus der Umwandlungstabelle zwischen dem Klopferfassungsimpuls und dem Verzögerungssteuerungs-Grunderhöhungsbetrag, die in 4 gezeigt ist. In einem Fall, in dem Coef = 1,4 eingerichtet ist, wird der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag RINC reduziert und korrigiert zu 1/1,4 des Rtable-Wertes.
Wie oben beschrieben wird in dem Fall, in dem der letztendliche Verzögerungssteuerungs-Betrag des gegebenen Zylinders momentan größer ist als ein Mittelwert aller Zylinder der Klopfbeurteilungsschwellwert BGN erhöht und korrigiert und der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag wird reduziert und korrigiert. Als ein Ergebnis hiervon wird die Klopfbeurteilung weniger wahrscheinlich, und selbst wenn das Klopfen bestimmt wird, hemmt das Reduzieren des Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrags ein Erhöhen des Verzögerungssteuerungs-Betrags der Zylinder mit großen letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträgen.
Beachte, dass unter Bezugnahme auf 5 noch einmal, wenn der DiffR innerhalb eines Bereiches fällt von 1° CA bis –1° Ca, Coef = 1 eingerichtet ist und daher keine Korrektur ausgeführt wird. Als solches kann ein Einstellen durchgeführt werden zum Kreieren einer normalen Differenz des Verzögerungssteuerungs-Betrags-Anforderungswertes der jeweiligen Zylinder der Verbrennungsmaschine, wie er normalerweise erwartet würde.
Außerdem ist in 5 in dem Fall, in dem DiffR ein negativer Wert ist, der Coef 1,0 oder kleiner. Dies ist jedoch der Fall, der entgegengesetzt ist zu dem oben beschriebenen Fall, in dem DiffR ein positiver Wert ist. Wenn daher der momentane letztendliche Verzögerungssteuerungs-Betrag kleiner ist als der Mittelwert aller Zylinder, wird der Klopfbeurteilungsschwellwert BGN reduziert und korrigiert und der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag wird erhöht und korrigiert. Als ein Ergebnis hiervon ist die Klopfbeurteilung leicht durchgeführt und wenn das Klopfen bestimmt ist, wird der Verzögerungssteuerungs-Erhöhungsbetrag erhöht, so dass der Verzögerungssteuerungs-Betrag des Zylinders mit geringen letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträgen leichter zunimmt.
In diesem Fall wird die DiffR-Coef-Tabelle gemeinsam eingestellt für die OFS und für die Rtable. Diese können jedoch auch separat eingestellt werden. Beachte, dass die Arithmetikoperationen der Klopfbeurteilung für jedes Zünden durchgeführt werden müssen, aber die Arithmetikberechnung des Coef nicht durchgeführt zu werden braucht für jedes Zünden, sondern zu vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 2
4 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen eines Verfahrens des Einstellens des Korrekturkoeffizienten Coef [Cyl] entsprechend der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Das Systemklopfdiagramm und das Klopfbeurteilungsverfahren in Ausführungsform 2 sind identisch mit denen der Ausführungsform 1, so dass die Erläuterung davon weggelassen ist.
Zuerst wird bei Schritt S21 eine Differenz zwischen einem Mittelwert AveNormR des letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrags von den normalen Zylindern zur Zeit der vorangegangenen Berechnung und eines letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrags jedes Zylinders berechnet und diese Differenz ist gemeint mit DiffR.
Bei Schritt S22 wird bestimmt, ob oder nicht DiffR jedes Zylinders, das bei Schritt S21 erhalten worden ist, zwischen einem oberen Grenzwert HighLimit und einem unteren Grenzwert LowLimit liegt, und wenn es außerhalb des Bereiches liegt, wird der betrachtete Zylinder als abnormal bestimmt. Der obere Grenzwert HighLimit und der untere Grenzwert LowLimit werden jeweils verwendet zum Bestimmen des Zylinders mit dem letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrag, der abnormal größer/kleiner ist als der der anderen Zylinder, um zu verhindern, dass der Zylinder mit dem abnormal großen/kleinen letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrag zu der Berechnung des Mittelwertes beiträgt und den Mittelwert abnormal anhebt/abnormal absenkt. Daher wird als eine Richtschnur näherungsweise –3° bis 3° CA angesehen als ein angemessener Bereich.
Bei Schritt S23 wird ein Mittelwert AveNormR der letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträge erhalten, nur von den Zylindern, die in Schritt S22 als normal bestimmt worden sind. Das heißt, der Mittelwert des Verzögerungsbetrags der normalen Zylinder wird aktualisiert, basierend auf den normalen und abnormalen Beurteilungsergebnissen. SumNormR ist eine Summe der letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträge der normalen Zylinder und N_NormR ist eine Anzahl von Zylindern, die als normal bestimmt wurden.
Bei Schritt S24 wird DiffR jedes Zylinders aktualisiert, basierend auf dem Mittelwert AveNormR, der aus den letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Beträgen der normalen Zylinder produziert worden ist, welche bei Schritt S23 aktualisiert worden waren.
Bei Schritt S25 wird der korrigierte Koeffizient Coef erhalten, basierend auf dem DiffR, der bei Schritt S24 berechnet worden ist. Der Korrekturkoeffizient Coef, der für jeden Zylinder erhalten worden ist, wird in derselben Weise verwendet, wie in der Ausführungsform 1.
Beachte, dass die Schritte S21–S25 im wesentlichen eine Variationskorrekturvorrichtung bilden zum Durchführen einer Korrektur zum Reduzieren der Variation, die von einem Zylinder gezeigt wird, wenn mindestens einer der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge, die Verzögerungsbeträge der jeweiligen Zylinder sind, stark variiert in Bezug auf die anderen, ähnlich den Schritten S11–S13, wie sie in 3 der Ausführungsform 1 gezeigt sind.
In dieser Ausführungsform 2 wird der Zylinder mit dem abnormal größten/kleinsten letztendlichen Verzögerungssteuerungs-Betrag ausgeschlossen von der Berechnung des Mittelwertes. Selbst wenn ein Zylinder mit abnormal großen/kleinem letztendlichem Verzögerungssteuerungs-Betrag generiert worden ist, kann daher das Auftreten eines abnormalen Erhöhens/abnormalen Verringerns des Mittelwertes verringert werden.
Wie oben beschrieben enthält gemäß der vorliegenden Erfindung ein Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor: eine Klopferfassungsvorrichtung zum Evaluieren eines zu einer Zeit der Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor generierten Ionenstroms zum Ausgeben eines Klopferfassungssignals eine Schwellwerteinstellvorrichtung zum Einstellen eines Schwellwertes zur Verwendung in einer Klopfbeurteilung, die an dem Klopferfassungssignal durchgeführt wird; eine Klopfbeurteilungsvorrichtung zum Durchführen der Klopfbeurteilung, basierend auf dem Schwellwert und auf dem Klopferfassungssignal; eine Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags-Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags, der mindestens Zündzeitpunktbestimmung einschließt, basierend auf dem Klopfbeurteilungsergebnis; eine Steuerungsparameter-Korrekturvorrichtung zum Einstellen des Steuerungsparameter-Korrekturbetrags basierend auf dem Steuerungs-Korrekturanforderungsbetrag zum Korrigieren des Steuerungsparameters; und eine Variationskorrekturvorrichtung zum Durchführen einer Korrektur zum Reduzieren der von einem Zylinder gezeigten Variation in einem Fall, wenn mindestens eines der Klopferfassungsergebnisse und der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge eine große Variation in Bezug auf die von anderen Zylindern zeigt. Als ein Ergebnis hat es einen solchen Effekt, dass selbst wenn der Zylinder mit einem abnorm größeren/kleineren Klopferfassungsergebnis, verglichen mit den anderen Zylindern generiert wird oder der Zylinder mit einem abnorm großen/kleinen Steuerungsparameter-Korrekturbetrag generiert wird, eine Korrektur durchgeführt wird zum Reduzieren der Variation, um hierdurch in der Lage zu sein, den abnormalen Pegel in die Nähe der Pegel der anderen Zylinder zu verlagern.
Weiterhin führt gemäß der vorliegenden Erfindung die Variationskorrekturvorrichtung die Korrektur zum Reduzieren der Variation in bezug auf einen Zylinder aus, der eine große Differenz zwischen mindestens einem von den Differenzpegeln des Klopfbeurteilungsergebnisses und des Steuerungsparameter-Korrekturbetrags zeigt und dem Pegel, der von dem speziellen Zylinder gezeigt wird. Als ein Ergebnis hiervon wird eine solche Wirkung erzielt, dass die Korrektur durchgeführt werden kann für nur einen Zylinder, in dem die Pegeldifferenz unter den Zylindern groß wird.
Weiterhin stellt gemäß der vorliegenden Erfindung die Variationskorrekturvorrichtung den Referenzpegel basierend auf mindestens einem von dem Mittelwert der Klopfbeurteilungshäufigkeit aller Zylinder und dem Mittelwert der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge aller Zylinder ein. Als ein Ergebnis hat dies eine solche Wirkung, dass der Referenzpegel durch Berechnen der Mittelwerte eingestellt werden kann.
Weiterhin stellt gemäß der vorliegenden Erfindung die neue Zündkorrekturvorrichtung einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert der Differenz zwischen dem Referenzpegel von mindestens einem von der Klopfbeurteilungshäufigkeit und dem Steuerungsparameter-Korrekturbetrag für jeden Zylinder im voraus ein und aktualisiert den Referenzpegel basierend auf mindestens einem von dem Mittelwert der Klopfbeurteilungshäufigkeit und dem Mittelwert der Steuerungsparameter-Korrekturbeträge aller Zylinder mit Ausnahme eines Zylinders, bei dem die Differenz zwischen dem Differenzpegel und dem von jedem Zylinder gezeigten Pegel größer ist als der obere Grenzwert oder kleiner als der untere Grenzwert. Als ein Ergebnis hat dies eine solche Wirkung, dass der Zylinder mit einer abnormalen Klopfbeurteilungshäufigkeit und einem abnormalen Steuerungsparameter-Korrekturbetrag ausgeschlossen werden kann von der Berechnung der Mittelwerte, um hierdurch in der Lage zu sein, das Auftreten eines abnormalen Abnehmens/abnormalen Zunehmens des Mittelwertes zu verhindern und es zu ermöglichen, dass der Mittelwert einen angemessenen Wert hat.
Weiterhin hat gemäß der vorliegenden Erfindung die Variationskorrekturvorrichtung mindestens eine von der Schwellwerteinstellvorrichtung zum Einstellen des in der Klopfbeurteilung verwendeten Schwellwertes und der Steuerparameter-Korrekturanforderungsbetrags-Einstellvorrichtung zum einstellen des Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrags, wodurch die Schwellwerteinstellvorrichtung und die Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbestrags-Einstellvorrichtung den Schwellwert und den Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrag basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzpegel und dem von jedem Zylinder gezeigten Pegel einstellen. Dies bewirkt, dass der Schwellwert so eingestellt wird, dass die Klopfbeurteilung leicht/kaum durchgeführt wird und der Steuerungsparameter-Korrekturanforderungsbetrag wird eingestellt wenn das Klopfen bestimmt wird, wobei die Korrektur ausgeführt werden kann, um die Variation zu reduzieren.

Claims

Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend: eine Klopferfassungsvorrichtung (3–5) zum Bewerten eines zu einem Zeitpunkt des Verbrennens eines Luftkraftstoffgemischs in einem Verbrennungsmotor generierten Ionenstroms und zum Ausgeben eines Klopferfassungssignals (NPLS); eine Schwellwerteinstellvorrichtung (S3) zum Einstellen eines Schwellwerts (BGN) für jeden Zylinder zur Verwendung bei einer mit dem Klopferfassungssignal ausgeführten Klopfimpulserfassung; eine Klopfimpulserfassungsvorrichtung (S4) zum Erfassen einer tatsächlichen Anzahl von Klopfimpulsen (KPLS) für jeden Zylinder basierend auf dem Schwellwert (BGN) und auf dem Klopferfassungssignal (NPLS); eine Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung (S5–S7) zum Einstellen, für jeden Zylinder, eines Verzögerungsbetrags (RINC) des Zündzeitpunkts basierend auf der tatsächlichen Anzahl von Klopfimpulsen (KPLS); und eine Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) zum Berechnen eines mittleren Verzögerungsbetrags (AveR), der sich aus der Division der Summe der Verzögerungsbeträge (SumR) aller Zylinder durch die Anzahl der Zylinder (N_Cyl) ergibt, und zum Berechnen einer Differenz (DiffR) zwischen dem mittleren Verzögerungsbetrag (AveR) und dem Verzögerungsbetrag (RINC) eines Zylinders, und zum Einstellen des Schwellwerts (BGN) für diesen Zylinder, und/oder des Verzögerungsbetrags (RINC) für diesen Zylinder auf Grundlage der Differenz (DiffR).
Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) einen Referenzpegel basierend auf einem Mittelwert einer Klopfbeurteilungshäufigkeit aller Zylinder und/oder dem mittleren Verzögerungsbetrag (AveR) aller Zylinder festlegt.
Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) die Einstellung für einen Zylinder durchführt, eine große Differenz zwischen dem Referenzpegel und einem von dem speziellen Zylinder gezeigten Pegel vorliegt.
Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) im voraus einen oberen Grenzwert und einen unteren Grenzwert der Differenz von dem Referenzpegel einstellt und den Referenzpegel basierend auf allen Zylindern mit Ausnahme eines Zylinders aktualisiert, bei dem die Differenz zwischen dem Referenzpegel und dem von dem Zylinder gezeigten Pegel größer als der obere Grenzwert oder kleiner als der untere Grenzwert ist.
Klopfsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die Abweichungskorrekturvorrichtung (S11–S13) die Schwellwerteinstell-Vorrichtung und/oder die Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung aufweist, wobei die Schwellwerteinstellvorrichtung und die Zündzeitpunkt-Einstellvorrichtung den Schwellwert und/oder den Verzögerungsbetrag (RINC) basierend auf der Differenz zwischen dem Referenzpegel und dem von jenem Zylinder gezeigten Pegel einstellen.