DE69316130T2

DE69316130T2 - Verfahren zur Klopferkennung bei inneren Verbrennungsmotoren und Zündungssteuerverfahren

Info

Publication number: DE69316130T2
Application number: DE69316130T
Authority: DE
Inventors: Masakatsu Mito-Shi Ibaraki 310 Fujishita; Masahiro Katsuta-Shi Ibaraki 312 Sato
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-09-25
Also published as: JP3668497B2; US5598822A; EP0590893A2; EP0590893A3; JPH06108915A; KR940007515A; DE69316130D1; US5460031A; KR100321892B1; EP0590893B1; KR100364455B1

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Erkennungsverfahren zur Erkennung eine Klopfzustandes in einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Wie dies allgemein bekannt ist, handelt es sich beim Klopfen um eine Erscheinung, die aus der Glühzündung bzw. Selbstzündung unverbrannter Gase entsteht, die in dem hinteren Bereich der Verbrennungskammer verbleiben, wobei in dem Gas in der Verbrennungskammer eine Vibration verursacht wird, und wobei sich diese erzeugte Vibration in der Folge auf den Motorblock an sich ausbreitet.
Es ist wünschenswert, einen solchen Klopfzustand so gut wie möglich zu vermeiden, da das Klopfen zu einem Energieverlust in der Motorleistung führt, mechanische Stöße auf die Komponenten des Motors ausubt und den Kraftstoffverbrauch und dergleichen verschlechtert. Aus diesem Grund muß dalür gesorgt werden, daß eine genaue Erkennung bzw. Erfassung des- Auftretens eines Klopfzustandes durchgeführt wird.
Hinsichtlich dieser Anforderungen wurde gemäß dem Stand der Technik etwa die Japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 58-45520/1983 vorgeschlagen, bei der das Auftreten eines Klopfzustandes dadurch erfaßt bzw. erkannt wird, daß folgende Schritte durchlaufen werden: Trennen der Resonanzfreguenzkomponenten im Bereich von 5 bis 20 KHz in den Ausgangssignalen des Vibrations-Erfassungssensor mit Bandpaßfiltern; und Bestimmen, ob ein Wert größer ist als dessen Hintergrundwert.
Ein derartiges Klopferkennungsverfahren, das auf einzelnen Resonanzfrequenzkomponenten basiert, weist jedoch die Probleme auf, daß der Hintergrundwert bei höherer Motordrehzahl größer wird, und daß die Klopfresonanzfreguenzen dazu neigen, sich mit wechselnden Motordaten zu verändern.

Beschreibung der Erfindung

Zur Lösung der dem Stand der Technik entsprechenden Probleme wurde ein Klopferkennungsverfahren gemäß der Japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 3-47449/1991 (EP-A2,3- 392 804) vorgeschlagen, worin die Klopferkennung durch Abfragen bzw. Abtasten einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzkomponenten ausgeführt wird.
Dieses Klopferkennungsverfahren war sehr innovativ und erfolgreich bei der Umsetzung einer Klopferkennung mit sehr hoher Genauigkeit, so daß dieses Verfahren in der betreffenden Industrie hohen Zuspruch und hohe Anerkennung erfuhr.
Zur Zeit werden viele Versuche unternommen, das Verdichtungsverhältnis in Motoren zu erhöhen, wobei diese Versuche die Anforderungen zu weiteren Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs, der Abgasreinigung und dergleichen reflektieren. Erhöhte Verdichtungsverhältnisse bewirken jedoch leichter das Auftreten eines Klopfzustandes, wodurch wiederum weitere Anstrengungen erforderlich werden, um die Präzision der Klopferkennung zu verbessern.
Bei einem Motor mit schlechter Freguenzcharakteristik existieren jedoch Betriebszustände und Frequenzbänder, die eine temporäre oder andauernde Veränderung des Hintergrundwertes verursachen, wie zum Beispiel ein Sinken des Wertes. Dies geschieht abhängig von der Leistung der verwendeten Vibrationssensoren oder von den Befestigungspositionen dieser und dergleichen.
Wenn zum Beispiel ein als Parameter zur Erkennung des Auftretens eines Klopfzustandes verwendeter Hintergrundwert unnormal klein wird, so kann ein Fehlersignal erzeugt werden, das einen Klopfzustand in mindestens einen der Frequenzbänder der Mehrzahl von Resonanzfrequenzen anzeigt, ungeachtet der Tatsache, daß darin gar kein Klopfzustand verursacht wird.
Wenn somit ein Fehlersignal erzeugt wird, das das Auftreten eines Klopfzustandes in mindestens einem der Frequenzbänder anzeigt, so beeinträchtigt dieses Fehlersignal in der Mehrzahl abzufragender Resonanzfrequenzen für eine genaue Erkennung eines Klopfzustandes die ganze Leistungsfähigkeit der Klopferkennung über diese Resonanzfrequenzen nachteilig, wodurch eine Verbesserung der Präzision der Klopferkennung weiter erschwert wird.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Klopferkennungsverfahren gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 19.
Da bei einer Veränderung einer Vergleichskonponente, wie z.B. bei einer abnormen veränderung des Hintergrundwertes, an Stelle der sich abnorm verändernden Vergleichskomponente eine Grenzwert-Vergleichskomponente verwendet werden kann, wird gewährleistet, daß Informationen über den Klopfzustand aus dem Verhältnis zwischen der Grenzwert-Vergleichskomponente und der charakteristischen Komponente gewonnen werden können, wodurch die Erzeugung fehlerbedingter Informationen über einen Klopfzustand verhindert wird, so daß die Präzision der Klopferkennung verbessert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein Flußdiagramm eines Klopferkennungsverfahrens eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 2 ein Vibrationskurvendiagramm ohne jede Klopferzeugung;
Figur 3 ein Vibrationskurvendiagramm mit Klopferzeugung;
Figur 4 die Spektrumintensität eine Klopfzustands, der in EP-A- 392 804 offenbart wird;
Figur 5 eine weitere Spektrumintensität eines Klopfzustands, der in EP-A-0 392 804 offenbart wird;
Figur 6 Leistungsspektren mit und ohne Klopferzeugung;
Figur 7 ein Vibrationskurvendiagrainm;
Figur 8 ein Hintergrundwertdiagramm;
Figur 9 ein Klopferkennungsdiagramm;
Figur 10 untere Begrenzer Abbildungen;
Figur 11 ein Flußdiagramm zum Auslesen eines unteren Begrenzers;
Figur 12 ein Berechnungsverfahren zur Berechnung eines unteren Begrenzers;
Figur 13 ein Flußdiagramm einer Rechenoperation eines unteren Begrenzers;
Figur 14 eine erfindungsgemäße Systemkonfiguration;
Figur 15 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuerungseinheit;
Figur 16 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Zündzeitpunktberechnung;
Figur 17 eine untere Begrenzer Abbildung;
Figur 18 ein Flußdiagramm zum Auslesen eines unteren Begrenzers;
Figur 19 eine untere Begrenzer Abbildung;
Figur 20 ein Flußdiagramm zum Auslesen eines unteren Begrenzers;
Figur 21 eine untere Begrenzer Abbildung;
Figur 22 ein Flußdiagramm zum Auslesen eines unteren Begrenzers;
Figur 23 ein Flußdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 24 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Umschaltens zwischen unteren Begrenzern;
Figur 25 ein Kurvendiagramm zur Erläuterung der Beschleunigungs schritte;
Figur 26 ein Flußdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Figur 27 ein Flußdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Zuerst wird nachstehend das erfindungsgemäße Prinzip der Klopferkennung zur Bestimmung des Auftretens eines Klopfzustandes beschrieben. Die Vibration eines Motors umfaßt verschiedene Vibrationskomponenten. Zu diesen Vibrationskomponenten gehören zum Beispiel die Komponenten, die durch Kolbenreibung, Kurbelwellenrotation, Klappenfunktion und dergleichen verursacht werden. Ferner neigen diese Vibrationskomponenten dazu, sich als Reaktion auf Motorzustände zu verändern.
Wenn in dem Motor ein Klopfzustand auftritt, wird eine für den Klopfzustand spezifische charakteristische Vibration erzeugt. Dabei wird eine Bestimmung des Auftretens eines Klopfzustands durch Trennen der dem Klopfen eigenen charakteristischen Vibration von allen von dem Vibrationssensor erfaßten Vibrationskomponenten des Motors erreicht.
Die Abbildung aus Figur 2 zeigt ein Ergebnis der Frequenzanalyse einer Ausgangsfrequenzkomponente eines Vibrationssensors, wenn kein Klopfzustand gegeben ist. Im Gegensatz dazu zeigt die Abbildung aus Figur 3 ein Ergebnis der Frequenzanalyse einer Ausgangsfrequenzkomponente des Vibrationssensors, wenn ein Klopfzustand vorliegt.
Aus einem Vergleich der Figuren 2 und 3 wird deutlich, daß die entsprechenden Resonanzfrequenzkomponenten beim Vorhandensein eines Klopfzustandes dazu neigen, größer zu werden, als wenn kein Klopfzustand vorliegt.
Nachstehend wird in bezug auf die Figuren 4 und 5 als nächstes ein Verfahren zur Erkennung des Auftretens eines Klopfzustandes beschrieben, bei dem ein Klopfbestimmungs-Vektorindex verwendet wird. Das erfindungsgemäße Funktionsprinzip wird durch die beispielhaften Resonanzfrequenzkomponenten f&sub1;&sub0; (6,3 KHz) und f&sub0;&sub1; (13,0 KHz) beschrieben. Es liegt jedoch keine Beschränkung auf diese Komponenten vor, vielmehr können mindestens zwei beliebige Resonanzfrequenzkomponenten zur Bestimmung des Auftretens eines Klopfzustands verwendet werden.
Der Vibrationssensor erfaßt eine Vibration, die durch die Kombination einer auf das Auftreten eines Klopfzustands begründeten Vibrationskomponente und einer auf deren Hintergrundwert begründeten Vibrationskomponente synthetisiert worden ist. Wenn kein Klopfzustand vorhanden ist, wird der Klopfbestimmungsindex I somit zum Index Ib, der durch die Hintergrundvibration definiert ist, und wenn ein Klopfzustand vorliegt, wird der Index zu dem Index I, der so definiert ist, daß er die Hintergrundvibration Ib und eine durch das Auftreten des Klopfzustandes begründete Vibrationskomponente Ik umfaßt.
Der vorstehende Klopfbestimmungsindex I kann als Formel in der folgenden Gleichung vorgesehen werden, welche wesentliche Resonanzfrequenzkomponenten aufweist.
I = ω&sub1;&sub0;P(f&sub1;&sub0;)+ω&sub2;&sub0;P(f&sub2;&sub0;)-ω&sub0;&sub1;P(f&sub0;&sub1;)-ω&sub3;&sub0;P(f&sub3;&sub0;)+ω&sub1;&sub1;P(f&sub1;&sub1;) ...(1)
wobei es sich bei ω um einen realen Wert handelt, der durch eine Motordrehzahl bestimmt wird. Er kann auch einen binären Wert von 1 oder 0 annehmen. P steht für Leistungsspektren entsprechender Resonanz frequenz komponenten.
Der Klopfbestimmungs-Vektorindex Ib, der durch die Resonanzfrequenzkomponenten der Hintergrundvibrationen ausgedrückt wird, und der Indexk, der durch die Resonanzfreguenzkomponenten der Vibration ausgedrückt wird, die aus den Auftreten eines Klopfzustands resultieren, weisen in Vergleich zueinander eine andere Richtung und eine andere Größe auf, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß wie bei einer Abhörkontrolle, bei der das Auftreten eines Klopfzustands durch ein Knirschen identifiziert wird, eine Veränderung des Geräuschverhaltens erfolgt, wenn ein Klopfzustand eintritt.
Wenn die Vibrationskomponente aufgrund des Eintretens eines Klopfzustandes der Hintergrundvibration hinzugefügt wird, fällt der Klopfbestimmungsindex I gemäß f&sub0;&sub1;, f&sub1;&sub0;, der in der Ursprungsform des Vibrationssensors vorhanden ist, in einen Bereich unterhalb eines Klopfbestimmungs-Grenzwertes 101 aus Figur 4 und liegt außerhalb einer gestrichelten Bogenlinie eines Grenzwertes 102 aus Figur 5, wodurch eine Ermittlung des Auftretens eines Klopfzustands ermöglicht wird.
Die vorliegende Erfindung schreibt ferner als Klopfbestimmungsindex jede Gruppe bzw. Anordnung der Mehrzahl von Resonanzfrequenzkomponenten vor, die in dem Ausgang des Vibrationssensors vorhanden sind und in Kombination verwendet werden, ohne Einschränkung auf die fünf Elemente des rechten Terms aus Gleichung (1).
Wenn ein solcher Klopfbestimmungsindex verwendet wird, ist die Bestimmung des Auftretens eines Klopfzustands gewährleistet, selbst wenn eine Hintergrundvibration deutlich ansteigt, da die Zusammensetzung einer charakteristischen Frequenzkomponente berücksichtigt wird, die einen Klopfzustand im Verhältnis zu deren entsprechenden Hintergrundvibration anzeigt.
Wie dies bereits vorstehend ausgeführt worden ist, gibt es einige Betriebszustände und Frequenzbänder, bei denen der Hintergrundwert abhängig von der Qualität der verwendeten Vibrationssensoren oder abhängig von deren Befestigungspositionen vorübergehend oder kontinuierlich sinkt, was zur Erzeugung eines Fehlersignals führt, das das Auftreten eines fehlerbedingten Klopfzustands anzeigt, obwohl eigentlich gar kein Klopfzustand vorliegt.
Bei dem Versuch der Gewinnung von Energie der Klopfresonanzfrequenzen zum Beispiel auf der Basis eines Störabstands bzw. Rauschabstands bewirkt ein abnormales Sinken des Hintergrundwertes in einer der Resonanzfrequenzen, daß deren Störabstand abnormal größer wird, wodurch schließlich der Gesamtbestimmungsprozeß auf der Basis der Mehrzahl von Resonanzfrequenzen beeinträchtigt wird, wobei tatsächlich die Bemühungen zur Verbesserung der Präzision der Klopferkennung unterdrückt bzw. behindert werden.
Zur Lösung der dem Stand der Technik entsprechenden vorstehenden Probleme, wenn ein bestimmter Hintergrundwert, der mindestens einer der Resonanzfreguenzen entspricht, abnormal sinkt, verwendet die vorliegende Erfindung nicht den abnormal gesunkenen Hintergrundwert, sondern einen vorbestimmten Grenzwert, wie zum Beispiel den unteren Hintergrundbegrenzer.
Im folgenden wird ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Klopferkennungsverfahren beschrieben, das einen wesentlichen Teil der Erfindung bildet.
Die Abbildung aus Figur 6 zeigt Leistungsspektren in Verhältnis zu den Frequenzen, wobei das Auftreten eines Klopfzustands durch eine Kurve abgebildet ist, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, wohingegen das Nicht-Auftreten eines Klopfzustands durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Aus der Abbildung wird klar deutlich, daß die Leistungsspektren der entsprechenden Resonanzfrequenzbänder durch das Auftreten eines Klopfzustands ansteigen.
Wenn charakteristische Frequenzen vorhanden sind, die einem Klopfzustand eigen sind, mit kleineren Leistungsspektren gemäß der Darstellung durch f&sub1; und f&sub9;, oder wenn größere Störkomponenten abhängig von der Beschaffenheit des Motors existieren, wie dies in Figur 7 durch A dargestellt ist, so tritt ein durch B in Figur 8 dargestelltes Phänomen auf, bei dem bewirkt wird, daß der Hintergrundwert abnormal fällt.
Dabei besteht das Problem, daß der Störabstand abnormal groß wird, wodurch schließlich eine Abweichung des letztendlichen Klopfbestimmungsindexes bewirkt wird, die zu einer fehlerhaften Bewertung führen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird folglich dafür gesorgt, daß eine fehlerhafte Beurteilung des Klopfzustands dadurch vermieden wird, daß gemäß der Darstellung durch die gestrichelten Linien in bezug auf den Hintergrundwert aus Figur 8 ein unterer Begrenzer festgelegt wird.
Nachstehend wird in bezug auf Figur 1 zuerst der Ablauf eines Verfahrens zur Bestimmung des Auftretens eines Klopfzustands in einer erfindungsgemäßen CPU beschrieben.
Das Flußdiagramm aus Figur 1 wird bei jedem Klopfen je Zyklus ausgeführt, und es wird durch Unterbrechung der CPU aktiviert.
In dem Schritt 101 wird ein Ausgangssignal des Vibrationssensors gelesen, nach dem es in einem Analag-Digital- Umsetzer aus einem analogen Format in ein digitales Format konvertiert worden ist.
In dem nächsten Schritt 102 erfolgt eine Frequenzanalyse des aus analogem Format in digitales Format konvertierten Signals von dem Vibrationssensor. Diese Frequenzanalyse wird durch ein Transformationsverfahren durchgeführt, wie etwa durch Fourier- Transformation oder Walsh-Transformation.
In dem Schritt 103 werden dann aus den Signalen, die der Frequenzanalyse unterlagen, eine Mehrzahl von Frequenzbändern ausgewählt, die jeweils eine Resonanzfrequenz aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden insgesamt acht Resonanzfrequenzbänder ausgewählt.
Auf die Auswahl der bevorzugten Frequenzen in dem Schritt 103 wird in dem nächsten Schritt 104 für jede ausgewählte Frequenz ein Störabstand gewonnen, der ein Leistungsspektrum anzeigt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden somit eine Mehrzahl ausgewählter Frequenzen gewonnen (f&sub1;...fi), d.h. in diesem Ausführungsbeispiel f&sub1;...f&sub8;, sowie eine Mehrzahl entsprechender Hintergrundwerte (BGL&sub1;...BGLi), d.h. in diesem Ausführungsbeispiel BGL&sub1;...BGL&sub8;, wobei danach für jede ausgewählte Frequenz ein Störabstand SLi=fi/BLGi erzeugt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden somit SL&sub1;=f&sub1;/BGL&sub1;,...,SL&sub6;=f&sub8;/BGL&sub8; erzeugt.
In dem nächsten Schritt 105 wird durch Abfragen einer Anzahl m, in diesem Ausführungsbeispiel 5, der ausgewählten Frequenzen, die in abnehmender Reihenfolge der Störabstände angeordnet sind, eine Klopfstärke festgestellt. Eine Gleichung zur Feststellung dieser Klopfstärke wird etwa wie folgt ausgedrückt, wobei der Störabstand durch eine Addition ermittelt wird.
Nach der Bestimmung der Klopfstärke in dem Schritt 105 wird diese in dem Schritt 106 mit einem vorbestimmten Wert für die Klopfbestimmung verglichen. Wenn festgestellt wird, daß die in dem Schritt 105 ermittelte Klopfstärke größer ist als der vorbestimmte Wert, so wird in dem Schritt 107 das Auftreten eines Klopfzustands angezeigt.
Danach wird in dem Schritt 108 ein Klopfkennzeichen "1" gesetzt, das das Auftreten eines Klopfzustands anzeigt. Dieses Klopfkennzeichen wird in einer Aufgabe zur Zündzeitpunktverstellung eingesetzt, die getrennt aktiviert wird.
Wenn andererseits in dem Schritt 106 festgestellt wird, daß die Klopfstärke geringer ist als der vorbestimmte Wert, wodurch angenommen wird, daß kein Klopfen auftritt, wird in dem Schritt 109 festgestellt, ob der Hintergrundwert BGLi größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um den unteren Begrenzer BGLMTi handelt. Somit werden in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung BGL&sub1;...BGL&sub8; mit den entsprechenden Werten von BGLMT&sub1;...BGLMT&sub8; verglichen.
Wenn in dem Schritt 109 festgestellt wird, daß ein Hintergrundwert größer ist als der untere Begrenzer BGLMTi, d.h. einen normalen Hintergrundwert darstellt, so wird der Hintergrundwert BGLi in dem Schritt 110 aktualisiert.
Einen Aktualisierungswert für diesen Hintergrundwert BGLi erhält man durch Filterverarbeitung des Leistungsspektrums einer ausgewählten Frequenz. Speziell erhält man einen solchen Wert für jede ausgewählte Frequenz durch Berechnung der folgenden Gleichung:
BGLi = BGLi x (1-α) + fi x α
Wenn in dem Schritt 109 im Gegensatz dazu festgestellt wird, daß der Hintergrundwert BGLi kleiner ist als der untere Begrenzer BGLMTi, d.h. wenn der Hintergrundwert BGLi abnormal sinkt, wird der untere Begrenzer BGLMTi an Stelle dessen in dem Schritt 111 gesetzt, um in dem nächsten folgenden Schritt 104 als BGLi verwendet zu werden.
In dem Schritt 112 wird danach das Klopfkennzeichen auf "0" gesetzt.
Die Klopferkennungsroutine wird durch die vorstehende Verarbeitung realisiert, wobei das in dieser Routine gesetzte Klopfkennzeichen danach in der Aufgabe der Zündzeitpunktverstellung eingesetzt wird. Obwohl der untere Begrenzer hierin auch als Grenzwert für die Hintergrundwertbestimmung verwendet wird, können die Werte getrennt vorgesehen werden.
Nachstehend-wird der untere Begrenzer BGLMTi näher beschrieben.
Für den erfindungsgemäßen unteren Begrenzer BGLMTi kommen verschiedene Modifikationen in Frage, wobei es sich bei den kennzeichnendsten Beispielen um folgende Verfahren handelt: zum einen durch Datenspeichern; und zum anderen durch Berechnung des Wertes. Die Verfahren werden nachstehend genauer beschrieben.
In der Abbildung aus Figur 10 ist ein Verfahren zur Festlegung eines unteren Begrenzers BGLMTi gemäß einer Abbildung dargestellt, wobei der Wert für bestimmte Motordrehzahlen festgelegt wird, wie zum Beispiel in diesem Ausführungsbeispiel 1000 U/Min., 2000 U/Min., 3000 U/Min...., sowie gemäß entsprechenden Zylindern (in diesem Beispiel die Zylinder 1 bis 6) sowie entsprechenden Resonanzfrequenzen (f&sub0;...fi).
Durch diese erfindungsgemäße Abbildung kann ein BGLMTi-Wert mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden&sub3;
Ferner sind die drei vorstehend genannten Paramter Motordrehzahlen, Zylindernummer und Frequenzen nicht einschränkend, vielmehr ist es möglich, einen entsprechenden Wert BGLMTi mit mindestens einem dieser Parameter festzulegen. Ein bevorzugtes Ergebnis konnte jedoch dann erzielt werden, wenn BGLMTi zumindest für entsprechende Frequenzen festgelegt wird. Natürlich kann jeder Wert von BGLMTi, der in der Abbildung aus Figur 10 gespeichert ist, durch den Schritt 113 aus Figur 11 dadurch abgerufen werden, daß bezug auf eine entsprechende Motordrehzahl, Zylindernummer und Frequenz genommen wird. Der Schritt 113 aus Figur 11 wird zu dessen Ausführung zwischen die Schritte 106 und 109 aus Figur 1 eingefügt.
Nachstehend wird im Gegensatz dazu in bezug auf die Figuren 12 und 13 das Verfahren zur Ermittlung von BGLMTi durch Berechnung beschrieben.
Die Abbildung aus Figur 12 zeigt eine Prinzipskizze zum besseren Verständnis eines zugrundeliegenden Konzepts. Für jede Frequenz werden ein maximaler Wert und ein minimaler Wert gewonnen, um einen Mittelwert BGLmean zu ermitteln. Dieser Mittelwert BGLmean wird durch n (n = eine ganze Zahl) geteilt, um einen unteren Begrenzer BGLMTi vorzusehen.
In den Schritten 114 und 115 aus Figur 13 wird genauer beschrieben, wie dieser Mittelwert BGLmean und der untere Begrenzer BGLMTi ermittelt werden, wobei in dem Schritt 114 ein maximaler Wert des Hintergrundwertes BGLUP und ein minimaler Wert von BGLBP für jede Frequenz addiert und durch 2 dividiert werden, danach von 1 bis m summiert werden (zum Beispiel 16 mal), danach durch m dividiert werden, um BGLmean zu ermitteln, wobei in dem Schritt 115 als nächstes Bglmean durch n dividiert wird, um den unteren Begrenzer BGLMTi zu ermitteln. Selbstverständlich ist es möglich, einen entsprechenden Wert von BGLMTi zu ermitteln, der den entsprechenden Zylindernummern und Motorantriebs zuständen entspricht.
Die Schritte 114 und 115 aus Figur 13 werden zur Ausführung zwischen den Schritt 106 und den Schritt 109 aus Figur 1 eingefügt.
Wenn zum Beispiel eine Konstante 1/n für die Ermittlung des unteren Begrenzers BGLMTi aus dem Mittelwert BGLmean verwendet wird, konnte festgestellt werden, daß 1/3 den besten Wert BGLMTi vorsieht.
Das auf diese Weise ermittelte Klopfsignal, das das Auftreten eines Klopfzustands anzeigt, wird bei der Zündungsaufgabe eingesetzt, die nachstehend genau beschrieben wird.
Die Abbildung aus Figur 14 zeigt ein System- Konfigurationsdiagramm der Zündvorrichtung. Luft wird durch die Einlaßöffnung eines Luftfilters 1 eingeführt, verläuft danach durch einen Luftkanal 3, ein Drosselgehäuse 4 mit einer Drosselklappe und eine Luftzuführungsleitung 6, bevor sie in die Zylinder eines Motors 7 eingelassen wird. Ein an dem Luftkanal 3 angebrachter Hitzdraht-Luftdurchflußmesser 2 erfaßt eine Einlaßluftmenge, und ein Erfassungssignal wird in eine Steuerungseinheit 9 eingegeben.
Zum anderen wird von einem Kraftstoffbehälter (nicht abgebildet) zugeführter Kraftstoff durch eine Einspritzeinrichtung 16 eingespritzt, in dem Ansaugkanal mit Ansaugluft gemischt und dann den Zylindern des Motors 7 zugeführt. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird von dem Motor 7 verdichtet, durch eine Zündkerze 15 gezündet und nach der Explosion werden die Abgase aus einer Auspuffleitung 8 ausgestoßen. An der Auspuffleitung 8 ist ein Abgassensor 11 angebracht, und ein von diesem Sensor erfaßtes Signal wird in die Steuerungseinheit 9 eingegeben.
Ein Verteiler 14 verteilt eine von einer Zündspule 13 erzeugte Hochspannung, die jeder Zündkerze 15 zugeführt werden soll. Ein Kurbelwinkelsensor 12 erfaßt eine Motordrehzahl. Der Kurbelwinkelsensor 12 gibt ein Bezugssignal Ref aus, das eine absolute Position für jede Rotation des Sensors anzeigt sowie ein Signal Pos, das eine Position des Sensors anzeigt, die um einen vorbestimmten Winkel von der genannten absoluten Position verschoben ist. Das Signal Ref und das Signal Pos werden ebenfalls in die Steuerungseinheit eingegeben. Ein Vibrationssensor 151 ist an dem Motor 7 angebracht, um dessen Vibration zu erfassen, und wobei ein Erkennungs- bzw. Erfassungssignal des Sensors in die Steuerungseinheit 9 eingegeben wird.
Als Reaktion auf Signale von den entsprechenden Sensoren berechnet die Steuerungseinheit 9 eine optimale Kraftstoff- Zufuhrmenge, eine optimale Zündzeitpunktverstellung und dergleichen, wobei die Steuerungseinheit daraufhin ein entsprechend berechnetes Steuersignal an die Einspritzeinrichtung 16 bzw. an die Zündspule 13 abgibt.
Die Abbildung aus Figur 15 zeigt genau ein Konfigurationsdiagramm der erfindungsgemäßen Steuerungseinheit 9. Die Steuerungseinheit 9 ist in zwei Blöcke unterteilt, und zwar in einen Steuerblock 34 und in einen Klopferkennungsblock 35. Der Steuerblock 34 umfaßt eine CPU 20, einen Analog- Digital-Umsetzer 21, ein ROM 22, eine Eingangs-E/A-Einheit 23, ein RAM 24, ein DPRAM 25, eine Ausgangs-E/A-Einheit 26 und einen Bus 37. Der Klopferkennungsblock 35 umfaßt eine CPU 29, einen Anschluß 27, einen Taktkreis 28, einen Analog-Digital- Umsetzer 30, ein ROM 31, ein RAM 32, einen Taktgeber 33, einen Funktions- bzw. Betriebskreis 38 und einen Bus 36. Ein Datenaustausch zwischen der CPU 20 und der CPU 29 erfolgt zum Beispiel durch das DPRAM 25, bei den es sich um ein Dual-Port- RAM handelt.
Eine von dem Hitzdraht-Luftdurchflußmesser 2 gemessene Ansaugluftströmung Qa wird durch den Analog-Digital-Umsetzer 21 in einen digitalen Wert konvertiert und danach in die CPU 20 eingegeben. Ferner werden über die Eingangs-E/A-Einheit 23 ein von dem Kurbelwinkelsensor 12 erfaßtes Signal Ref und Pos in die CPU 20 eingegeben. Die CPU 20 führt gemäß einem in dem ROM 22 gespeicherten Programm eine Rechenoperation an den eingegebenen Signalen aus, wobei das Ergebnis der Rechenoperation daraufhin durch die Ausgangs-E/A-Einheit 26 als ein Kraftstoff-Einspritzzeitintervall Ti ausgegeben wird, das eine Kraftstoffeinspritzmenge bezeichnet, sowie als Zündzeitpunkt-Verstellungssignal eign an entsprechend zugeordnete Betätigungsglieder. Das RAM 24 sieht den Datenspeicher zur Speicherung der in der Rechenoperation erforderlichen Daten vor.
Wenn der Funktionskreis 35 andererseits ein OT-Signal (oberer Totpunkt) erzeugt, dividiert der Taktkreis 28 als Reaktion auf die von der CPU 20 durch den Anschluß 27 eingegebenen Dateninformationen ein von den Taktgeber 33 erzeugtes und zugeführtes Frequenzsignal und erzeugt auf der Basis des auf diese Weise geteilten Frequenzsignals ein Abfragesignal. Nach dem Auftreten des Abfragesignals konvertiert der Analog- Digital-Umsetzer 30 ein Ausgangssignal des Vibrationssensors 15 in einen digitalen Wert.
Dem Stand der Technik entsprechende Vibrationssensoren zum Einsatz bei der Klopferkennung leiten die Resonanz im Bereich von 13 KHz ein, jedoch werden in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung Vibrationssensoren verwendet, die oberhalb von 18 KHz in Resonanz treten, so daß Resonanzfrequenzkomponenten von 18 bis 20 KHz erzielt werden können.
Die CPU 29 speichert den abgefragten digitalen Wert gemäß einem in dem ROM 31 gespeicherten Programm in dem RAM 32 und führt eine Frequenzanalyse des Wertes auf der Basis der gemäß dem Flußdiagramm aus Figur 1 gespeicherten Daten aus, wodurch die Erkennung des Auftretens eines darin vorkommenden Klopfzustands ermöglicht wird. Das Ergebnis der Erkennung des Auftretens eines Klopfzustands wird durch das DPRAM 25 zu der CPU 20 übertragen.
Nachstehend wird in bezug auf das Flußdiagramm aus Figur 16 eine Rechenoperation für Zündzeitpunktverstellung in der CPU 20 beschrieben. Der Ablauf des Flußdiagramms wird in einem vorbestimmten Zeitzyklus aktiviert, wie zum Beispiel alle 10 Millisekunden. In dem Schritt 201 werden eine Motordrehzahl N und eine Ansaugluftmenge Q aus vorbestimmten Registern in dem RAM 24 ausgelesen. In dem nächsten Schritt 202 wird eine Ansaugluftnenge je Motordrehzahleinheit Q/N berechnet. Aus diesem Wert Q/N wird dann eine Kraftstoff-Einspritzzeitspanne Ti ermittelt, wobei daraufhin aus einer Reihe in dem ROM 22 gespeicherter Basis-Zündzeitpunktverstel lungs abbildungen eine Basis-Zündzeitpunktverstellung ebase gewonnen wird, um Kraftstoff in Übereinstimmung mit diesem Wert zuzuführen. In dem Schritt 203 wird gemäß dem in dem Flußdiagramm aus Figur 1 gesetzten Klopfkennzeichen festgestellt, ob ein Klopfzu stand aufgetreten ist oder nicht. Wenn ein Klopfzustand aufgetreten ist, wird in dem Schritt 213 eine vorbestimmte Verzögerungswinkelgröße Δθret von einer Zündzeitpunktverstellung θadv subtrahiert&sub4; In dem Schritt 214 wird die als Ergebnis des Auftretens eines Klopfzustands verzögerte Zündzeitpunktverstellung mit einer vorbestimmten Drehzahl verglichen, wie zum Beispiel 50 (wie dies in dem Schritt 205 angezeigt wird), um die Basis für einen wiederzugewinnenden Wert zur ermitteln. Nach der Initialisierung der Zählwertdaten A springt der Ablauf zu dem Schritt 208.
Wenn in dem Schritt 203 hingegen kein Klopf zustand aufgetreten ist, werden die Zählwertdaten A um 1 erhöht. Die Zählwertdaten A werden dazu eingesetzt, zu bestimmen, ob es Zeit ist, daß die verzögerte Zündzeitpunktverstellung θadv, die aufgrund des Auftretens des Klopfzustandes verzögert worden ist, durch eine Voreilwinkelgröße Δθadv wiederhergestellt wird. In dem Schritt 205 wird festgestellt, ob die Zählwertdaten A einem vorbestimmten Wert 50 entsprechen. Da das Flußdiagramm aus Figur 16 alle 10 Millisekunden aktiviert wird, werden die Zählwertdaten A 0,5 Sekunden nach der Initialisierung der Zählerdaten A gleich 50, so daß eine Wiederherstellung alle 0,5 Sekunden stattfindet. Wenn die Zählwertdaten in dem Schritt 205 nicht gleich 50 sind, so springt der Ablauf zu dem Schritt 206. In dem Schritt 206 wird eine vorbestimmte Voreilwinkelgröße Δθadv zu dem Verzögerungswinkelwert θadv addiert. Durch diese Addition wird die Zündzeitpunktverstellung effektiv wiederhergestellt.
Als nächstes wird in dem Schritt 208 eine Zündzeitpunktverstellung θign durch Addition der vorstehend ermittelten Zündzeitpunktverstellung θadv zu der Basis- Zündzeitpunktverstellung θbase berechnet. In dem Schritt 209 wird ein maximaler Voreilwinkelwert θres ermittelt, der der Motordrehzahl N entspricht sowie ein Einheitenwert Q/N der Ansaugluftmenge zu der Motordrehzahl. Die Ermittlung des maximalen Voreilwinkelwertes θres erfolgt durch Auslesen aus der maximalen Voreilwinkelwertabbildung, die in dem ROM 31 gespeichert ist. In dem Schritt 210 wird festgestellt, ob die Zündzeitpunktverstellung θiqn den maximalen Voreilwinkelwert θres überschritten hat oder nicht. Wenn keine Überschreitung gegeben ist, erfolgt ein Sprung zu dem Schritt 211. Wenn der maximale Voreilwinkelwert θres ilberschritten worden ist, wobei der Voreilwinkel zu groß ist, wid der maximale Voreilwinkelwert θres in dem Schritt 211 als eine Zündzeitpunktverstellung θign festgelegt.
In dem Schritt 212 werden nach der Festlegung der Zündzeitpunktverstellung θign, eine Verzögerungszeit td, eine Abfragezahl ns und ein Frequenzdivisionsverhältnis ts, das einem Motorzustand entspricht, an den Anschluß 27 abgegeben.
Zum Beispiel wird gemäß dem Frequenzdivisionsverhältnis ts ein Abfragezyklus zur Abfrage ausgegebener digitaler Werte von dem Vibrationssensor ermittelt, und gemäß der Abfrageanzahl ns wird die Anzahl der Abfragen ermittelt.
Das Auftreten von Klopfzuständen in dem Motor kann gemäß den vorstehenden Ausführungen dadurch vermieden werden, daß der Klopfzustand einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzkomponenten erkannt wird, und daß die Zündzeitpunktverstellung als Reaktion darauf entsprechend geregelt werden kann.
Gemäß den Darstellungen aus den Figuren 1, 10 und 12 wird in bezug auf den Einsatz der Signale hinsichtlich des Auftretens eines Klopfzustands, die bei der Aufgabe der Zündzeitpunktverstellung verwendet werden sollen, praktisch für jede Frequenz ein unterer Begrenzer BGLMTi festgelegt. Wenn jedoch vorher ein bestimmtes Resonanzfrequenzband bekannt ist, in dem ein abnormales Absinken des Hintergrundwertes antizipiert wird, so kann ein unterer Begrenzer auch einzeln gemäß dem entsprechenden Frequenzband festgelegt werden. Wenn in bezug auf Figur 6 zum Beispiel vorher bekannt ist, daß Hintergrundwerte, die den Resonanzfrequenzen f&sub1; und f&sub2; entsprechen, sinken, so können nur die unteren Begrenzer BGLMT&sub1; und BGLMT&sub9; allein gesetzt werden.
Wenn ferner gemäß der Abbildung aus Figur 10 kein ganzer Bereich unterer Begrenzer BGLMTi aufgrund der Einschränkungen hinsichtlich der involvierten Berechnungsumfänge und der erforderlichen Abbildungskapazitäten erzeugt werden kann, kann das folgende alternative Verfahren eingesetzt werden.
Das heißt, es kann eine begrenzte Anzahl repräsentativer unterer Begrenzer BGLMTs zur gemeinsamen Festlegung ausgewählt werden, die kennzeichnenden Resonanzfrequenzen, repräsentativen Zylindern oder einigen kennzeichnenden Motorantriebszuständen entsprechen.
Die Abbildung aus Figur 17 veranschaulicht zuerst die Festlegung der unteren Begrener BGLMTs in bezug auf eine bestimmte kennzeichnende Resonanz frequenz.
Eine Abbildung in Figur 17 wird entsprechend sowohl den entsprechenden Zylindern als auch den entsprechenden Motordrehzahlen hinsichtlich einer bestimmten Resonanzfrequenz fi = 6,3 KHz erzeugt.
Dabei wird ein gemäß einem bestimmten Zylinder und einer bestimmten Motordrehzahl ermittelter unterer Begrenzer BGLMT in einem zum Vergleich mit jedem Hintergrundwert BGLi verwendet, der der ausgewählten Resonanzfrequenz entspricht.
In dem Schritt 116 aus Figur 18 wird somit ein entsprechender unterer Begrenzer BGLMT abgerufen, der einer spezifischen Motordrehzahl und einer spezifischen Zylindernummer aus der Abbildung aus Figur 17 entspricht. In dem Schritt 117 wird daraufhin ein Vergleich für jede Resonanzfrequenz BGLi mit dem gemeinsamen unteren Begrenzer BGLMT durchgeführt. Diese beiden Schritte werden zwischen die Schritte 106 und 109 aus Figur 1 eingeführt. Selbstverständlich dient der Schritt 117 zum Ersatz des Schrittes 109. Ferner wird hiermit festgestellt, daß BGLMTi in dem Schritt 111 einen gemeinsamen unteren Begrenzer BGLMT darstellt.
In der Abbildung aus Figur 19 ist ein Beispiel für eine Abbildung dargestellt, die gemäß entsprechenden Frequenzen und entsprechenden Motordrehzahlen hinsichtlich einer bestimmten Anzahl von Zylindern 3 erzeugt worden ist.
Dabei wird ein unterer Begrenzer BGLMT, der an einer Kreuzungsstelle ermittelt wird, die einer entsprechenden Frequenz und einer entsprechenden Motodrehzahl entspricht, zum Vergleich mit jedem Hintergrundwert BGLi der ausgewählten Resonanzfrequenz verwendet.
Wie dies in Figur 20 dargestellt ist, wird also ein entsprechender unterer Begrenzer BGLMT, der einer spezifischen Motordrehzahl und einer spezifischen Frequenz entspricht, aus der Abbildung aus Figur 19 abgerufen, wobei daraufhin in dem Schritt 119 für eine entsprechende Resonanzfrequenz ein Vergleich des entsprechenden unteren Begrenzers BGLMT mit einem Hintergrundwert durchgeführt wird. Da dieser gemeinsam als unterer Begrenzer für jeden Zylinder verwendet wird, werden diese Schritte zwischen die Schritte 106 und 109 aus Figur 1 eingefügt. Der Schritt 119 ersetzt dabei den Schritt 109.
In Figur 21 ist ein Beispiel einer Abbildung dargestellt, die gemäß den entsprechenden Resonanzfrequenzen und den entsprechenden Zylindern zusammengesetzt ist, wobei die Abbildung zum Einsatz in einem bestimmten Antriebszustand des Motors dient. Das heißt, die damit ausgewählte spezifische Motordrehzahl wird als gemeinsamer Parameter verwendet.
Dabei wird ein unterer Begrenzer BGLMT, der an einer Position ermittelt wird, die sich in Koinzidenz befindet, in Übereinstimmung mit einer bestimmten Frequenz und einer bestimmten Zylindernummer, gemeinsam zum Vergleich mit einem entsprechenden Hintergrundwert BGLi der ausgewählten Resonanzfrequenz eingesetzt.
Somit wird in dem Schritt 120 aus Figur 22 ein entsprechender unterer Begrenzer BGMLT, der einer spezifischen Frequenz und einer spezifischen Zylindernummer entspricht, aus der Abbildung aus Figur 21 abgerufen, woraufhin dieser entsprechende untere Begrenzer BGMLT in dem Schritt 121 zum Vergleich mit einem Hintergrundwert für entsprechende Resonanzfrequenzen verwendet wird. Aufgrund des gemeinsamen Einsatzes als unterer Begrenzer für die ausgewählte Motordrehzahl werden diese Schritte zwischen die Schritte 106 und 109 aus Figur 1 eingefügt. Es ist jedoch möglich, daß der Schritt 121 den Schritt 109 ersetzt.
Wenn es ferner erforderlich ist, den Rechenumfang und die Abbildungsspeicherkapazitäten zu verringern, so kann auch der beste Modus eines unteren Begrenzers BGLMT festgelegt werden, der unter den wünschenswertesten Bedingungen in bezug auf die Resonanzfrequenzen, die Zylindernummern bzw. die Drehzahlen realisierbar ist.
Das heißt, es wird nur ein unterer Begrenzer BGLMT festgelegt, und zwar ungeachtet der Resonanzfrequenzen, der Zylindernummern und der Drehzahlen. Dadurch wird nur dieser eine untere Begrenzer in dem ROM-Bereich gespeichert.
In bezug auf Figur 23 wird im folgenden ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt. Da die Grundkonfiguration dieses Ausführungsbeispiel der Grundkonfiguration des Ausführungsbeispiels aus Figur 1 entspricht, wird nachstehend nur das Wesentliche beschrieben.
Der Schritt 122 aus Figur 23 wird dann ausgeführt, wenn in dem Schritt 106 festgestellt worden ist, daß kein Klopfzustand aufgetreten ist, und in dem Schritt 122 wird bewirkt, daß der einzelne untere Begrenzer BGLMT, der entsprechend ungeachtet der entsprechenden Resonanzfrequenzen, der Zylindernummern und der Motordrehzahlen vorstehend festgelegt worden ist, mit einem Hintergrundwert BGLi verglichen wird, der jeder Resonanzfrequenz entspricht. Wenn als Ergebnis des Vergleichs festgestellt wird, daß ein Hintergrundwert BGLi kleiner ist als der untere Begrenzer BGLMT, wird der untere Begrenzer BGLMT stattdessen in dem Schritt 123 festgelegt, um zu gewährleisten, daß in dem nächsten wiederkehrenden Schritt 104 BGLi durch BGLMT ersetzt wird, und daß jeder Störabstand dabei für jede Frequenz ermittelt wird.
Ferner können die erfindungsgemäßen Konzepte und Verfahren, die in bezug auf die Figuren 17 bis 23 beschrieben worden sind, auch durch Berechnungen gemäß dem Berechnungsverfahren aus Figur 13 realisiert werden.
Ferner basiert ein Verfahren zur Ermittlung des Hintergrundwertes BGLi in den verschiedenen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung auf der folgenden Gleichung zur Anwendung einer Filterverarbeitung auf einer Signalintensität fi:
BGLi = BGLi x (1-α) + fi x α
= BGLi - BGLi x α + f&sub1; x α
= BGLi + α (fi - BGLi) Verzögerungsfiltergleichung.
Der Hintergrundwert kann jedoch auch durch das herkömmliche Integrationsverfahren der Integration der Hintergrundwertmessung ermittelt werden.
Das Leistungsspektrum SLi wird zwar aus dem Störabstand ermittelt, jedoch kann es auch aus einer Differenz zu dem Hintergrundwert BGLi ermittelt werden, d.h. SLi = fi - BGLi. Somit kann die Klopfstärke 5 durch Addition dieser Differenz ermittelt werden.
Obwohl festgestellt wird, daß ein Klopfzustand aufgetreten ist, wenn ein zusätzlicher Wert der Leistungsspektren der Mehrzahl von Frequenzen einen voreingestellten Wert überschreitet, kann ferner eine Logik vorgesehen werden, die das Auftreten eines Klopfzustandes vorschreibt, wenn eines der Leistungsspektren der Mehrzahl von Frequenzen einen voreingestellten Wert überschreitet, ohne dabei die Addition der entsprechenden Leistungsspektren zu durchlaufen.
Als nächstes wird ein Ausgleichs- bzw. Kompensationsverfahren zum Ausgleich eines Nebeneffektes beschrieben, der auftritt, wenn der Hintergrundwert BGLi durch Filterverarbeitung ermittelt wird.
Da der Hintergrundwert BGLi in dem in der Abbildung aus Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Verzögerungsfilterverarbeitung ermittelt wird, entsteht ein Problem in einem Übergangszustand des Motors, wie z.B. bei einer Beschleunigung oder dergleichen, nämlich daß der Hintergrundwert BGLi dem Übergangszustand nicht folgen kann, wodurch ein sichtlicher Störabstand ansteigt.
Der erfindungsgemäße untere Begrenzer BGLMTi kann auch derartige nachlaufende Verzögerungen von BGLi verarbeiten, jedoch ist es ferner von Vorteil, den unteren Begrenzer BGLMT&sub1; gemäß des Beschleunigungs- und Dauerzustandsbetriebs zu verändern.
In der Abbildung aus Figur 24 sind untere Übergangszustands- Begrenzer und untere Dauerzustands-Begrenzer BGLMTi dargestellt, wobei der Übergangszustands-Begrenzer auf einen höheren Wert eingestellt ist.
Die Abbildung aus Figur 25 zeigt Veränderungen des Übergangszustands, der Drosselklappenöffnung, der Motordrehzahlen, des Hintergrundwertes BGLi und des unteren Begrenzers BGLMTi, wobei gemäß dem Ausmaß bzw. dem Grad der Öffnung der Drosselklappe je Zeiteinheit bestimmt wird, ob es sich um eine hohe Beschleunigung oder um eine niedrige Beschleunigung handelt, und abhängig davon, ob es sich um eine hohe Beschleunigung oder um eine niedrige Beschleunigung handelt, wird die Höhe bzw. die Größe des unteren Begrenzers BGLMTi angepaßt. Diese Anpassung erfolgt entweder durch Multiplikation des unteren Begrenzers BGLMTi zum Einsatz im Dauerzustandsbetrieb mit einer Konstante oder durch Addition.
Das vorstehende Flußdiagramm wird nachstehend in bezug auf Figur 26 beschrieben, wobei in dem Schritt 124 die Stufe des Grades der Drosselklappenöffnung ermittelt wird; ob es sich um eine hohe Beschleunigung, um eine mittlere Beschleunigung, um eine niedrige Beschleunigung oder um einen anderen Antriebszustand handelt. Wenn festgestellt worden ist, daß es sich um eine hohe Beschleunigung handelt, wird der untere Dauerzustands-Begrenze BGLMTi in dem Schritt 125 mit einem Koeffizienten von 1,5 multipliziert. Wenn festgestellt worden ist, daß es sich um eine mittlere Beschleunigung handelt, wird der untere Dauerzustands-Begrenzer BGLMTi in dem Schritt 126 mit einem Koeffizienten von 1,3 multipliziert. Wenn festgestellt worden ist, daß es sich um eine niedrige Beschleunigung handelt, wird der untere Dauerzustands-Begrenzer BGLMTi in dem Schritt 127 mit einem Koeffizienten von 1,1 multipliziert, und wenn festgestellt worden ist, daß es sich um einen Dauerkurs handelt, wird der untere Begrenzer BGLMTi gemäß dem Schritt 128 festgelegt. Diese Schritte werden zur Ausführung zwischen die Schritte 106 und 109 aus Figur 1 eingefügt.
Durch diese Anordnung kann ein geeigneter unterer Begrenzer BGLMTi für verschiedene Antriebszustände des Motors erzielt werden.
In den vorstehend im Text beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde die Aufmerksamkeit auf Fälle gerichtet, bei denen der Hintergrundwert in abnormaler Weise sinkt. Es kann sich allerdings auch um Situationen handeln, in denen der Hintergrundwert abnormal ansteigt.
In diesen obengenannten Fällen kann eine wirksame Gegenmaßnahme dadurch vorgesehen werden, daß in dem Schritt 109 des vorstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ein oberer Begrenzer an Stelle eines unteren Begrenzers festgelegt wird.
Auch der obere Begrenzer kann wie der untere Begrenzer eine Vielzahl von Wertemodifikationen aufweisen.
Ferner ist es vorteilhafter, eine Gegenmaßnahme gegen das erwartete Auftreten derartiger Unannehmlichkeiten gemäß der nachstehenden Beschreibung vorzusehen.
Eine Verstärkung des Hintergrundwertes, die einen Verstärkungsgrad des Wertes anzeigt, wird durch Hardware- Einrichtungen zum Beispiel mit vorbestimmter Taktung auf 1/2 umgeschaltet, wobei das Leistungsspektrum jeder Frequenz in Übereinstimmung mit dieser Umschaltung durch Software- Einrichtungen auf 1/2 umgeschaltet wird.
Wenn das Leistungsspektrum jeder Frequenz jedoch abnormal sinkt, obwohl eine Umschaltung der Verstärkung des Hintergrundwertes durch die Hardware gewährleistet ist, treten manchmal die Probleme auf, daß das Leistungsspektrum jeder Frequenz aufgrund eines Quantisierungsfehlers nicht umschaltet, wobei der Störabstand abnormal ansteigt, wodurch eine fehlerhafte Klopferkennung verursacht wird.
Zur Lösung dieser Probleme werden die folgenden Schritte gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen die Schritte 103 und 105 aus Figur 27 eingefügt.
Zuerst wird in dem auf den Schritt 103 folgenden Schritt 129 für jede Frequenz fi festgestellt, ob deren Stärke größer/gleich einem voreingestellten unteren Begrenzer fLMTi ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die Stärke größer/gleich diesen Wert ist, erfolgt ein Sprung zu dem Schritt 104, zur Ausführung einer ordinalen Berechnung des Störabstands.
Wenn in dem auf den Schritt 103 folgenden Schritt 129 festgestellt worden ist, daß die Stärke einer Frequenz f&sub1; kleiner ist als ein voreingestellter unterer Begrenzer fLMTi, erfolgt ein Sprung zu 130, wo ein Störabstand des Frequenzspektrums fi zu dem Hintergrundwert auf "1" festgelegt wird. Das heißt, es erfolgt eine Verarbeitung zur Annahme, daß in bezug auf die entsprechende Frequenz kein Klopfzustand vorhanden ist.
Als nächstes wird das entsprechende Frequenzspektrum in dem Schritt 131 durch den vorbestimmten unteren Begrenzer fLMTi ersetzt, woraufhin ein Sprung zu 105 erfolgt, wo eine Berechnung der Klopfstärke durchgeführt wird.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, kann das dem Stand der Technik zugeordnete Problem, daß der Störabstand aufgrund eines Quantisierungsfehlers beim abnormalen Absinken der Intensität jeder Frequenz abnormal ansteigt, durch Festlegen eines unteren Begrenzers an Stelle dieser fehlerhaften Frequenzintensität gelöst werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Wert eines unteren Begrenzers, der jeder Frequenz entspricht, ferner eine Vielzahl modifizierter Werte annehmen, wie dies im vorstehenden Beispiel für den unteren Begrenzer des Hintergrundwertes der Fall gewesen ist.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung ist es auch bei einer abnormalen Schwankung des Hintergrundwertes möglich, den abnormal schwankenden Hintergrundwert auf einen vorbestimmten Grenzwert zu verändern, wodurch die Gewinnung effektiver Informationen gewährleistet wird, die das Auftreten eines Klopfzustandes anzeigen.
Dadurch können die Probleme gelöst werden, die auftreten, wenn ungeachtet der Abfrage der Mehrzahl von Resonanzfrequenzen zur Erkennung des Auftretens eines Klopfzustands, ein Fehlersignal vorgesehen wird, das das Auftreten eines fehlerhaften Klopfzustandes in mindestens einem der Frequenzbänder anzeigt, wobei das Fehlersignal die allgmemeine Feststellung der Klopfzustände auf der Basis der Resonanzfrequenzen negativ beeinflußt, wodurch die Zuverlässigkeit der Klopferkennungsvorrichtung folglich deutlich verbessert wird.

Claims

1. Klopferkennungsverfahren zur Erkennung des Klopfzustandes in einer Brennkraftrnaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Extrahieren einer Mehrzahl charakteristischer Komponenten (fi), die einen Klopf zustand anzeigen, aus physikalischen Größen (BGLi), die sich auf einen Klopf zustand in der Brennkraftnaschine beziehen, sowie einer Vergleichskonponente, die gemäß der genannten physikalischen Größen definiert wird; Extrahieren von Daten über einen Klopfzustand (107, 108, 112) aus einem Verhältnis (106) zwischen der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten und der genannten Vergleichs komponente; und

Festlegen eines Grenzwertes (fLMTi, BGLMTi) bezüglich der genannten Mehrzahl von charakteristischen Komponenten und der genannten Vergleichs komponente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Vergleichskomponenten vorgesehen ist, die gemäß der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten auf der Basis der genannten physikalischen Größen definiert werden;

wobei mindestens eine Vergleichskomponente aus der Mehrzahl von Vergleichskomponenten durch eine vorbestimmte Grenzwert-Vergleichskomponente ersetzt wird, wenn der Wert der entsprechenden Komponente außerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei festgestellt wird, ob alle Komponenten der genannten Mehrzahl von Vergleichskomponenten innerhalb eines Bereichs zulässiger Werte liegen oder nicht; und wobei

eine Grenzwert-vergleichskornponente gemeinsam für alle Komponenten der Mehrzahl von Vergleichskomponenten eingesetzt wird, die sich außerhalb des Bereichs zulässiger Werte befinden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die genannte Substitution durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, daß die genannte Vergleichskomponente kleiner ist als die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Extrahierens einer Mehrzahl charakteristischer Komponenten folgendes umfaßt:

Ausführen einer Frequenzanalyse einer Schwingung, die einen Klopfzustand einer Brennkraftmaschine darstellt und den Schritt des

Extrahierens von Daten über den Klopf zustand aus dem Verhältnis zwischen einer Mehrzahl charakteristischer Frequenzkomponenten, die einen Klopfzustand anzeigen, die aus den Frequenzen der Frequenzanalyse ausgewählt werden, und einer Vergleichskomponente, die durch die Ausführung eines vorbestimmten Filterverfahrens an der charakteristischen Frequenzkornponente gewonnen wird, und wobei der genannte Begrenzungs- bzw. Einschränkungsschritt folgendes umfaßt: Ersetzen der genannten Vergleichskomponente durch eine Grenzwert-Vergleichskomponente, wenn die genannte Vergleichskonponente kleiner ist als die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die genannte Vergleichskonponente entsprechend im Verhältnis zu der genannten Mehrzahl charakteristischer Frequenzkomponenten festgelegt wird; und wobei die genannte Grenzwert-Vergleichskomponente ebenfalls entsprechend im Verhältnis zu der genannten Mehrzahl charakteristischer Frequenzkomponenten festgelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die genannte Vergleichskomponente und die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente für die entsprechenden Zylinder des Motors getrennt festgelegt werden können.

8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die genannte Vergleichskomponente und die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente für entsprechende bestimmte Motorantriebszustände getrennt festgelegt werden können.

9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente gemäß den Motorantriebszuständen verändert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die genannte Grenzwert- Vergleichskomponente in einem Beschleunigungszustand des Motors auf einen größeren Wert eingestellt wird als sonst.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und Anspruch 9, wobei die genannte Grenzwert-Vergleichskomponente einen vorbestimmten und in einer Speichereinrichtung gespeicherten Wert verwendet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und Anspruch 9, wobei die genannte Grenzwert-Vergleichskomponente durch arithmetische Operation der genannten Vergleichskomponenten gewonnen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Vergleichskomponenten vorgesehen wird, die gemäß der genannten Mehrzahl physikalischer Größen definiert werden, die der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten entsprechen; wobei festgestellt wird, ob sich eine der Komponenten der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten außerhalb des genannten zulässigen Wertebereichs der Komponenten befindet oder nicht; und wobei

eine vorbestimmte charakteristische Grenzwert-Komponente eine Komponente aus der Mehrzähl charakteristischer Komponenten ersetzt, wenn in bezug auf diese Komponente festgestellt wird, daß sie sich außerhalb des zulässigen Wertebereichs für die Komponenten befindet.

14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Vergleichskornponenten vorgesehen wird, die auf der Basis der genannten Mehrzahl physikalischer Größen definiert werden, die der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten entsprechen;

wobei festgestellt wird, ob sich alle Komponenten der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten innerhalb des genannten zulässigen Wertebereichs der Komponenten befinden oder nicht; und wobei

eine vorbestimmte charakteristische Grenzwert-Komponente eine Komponente aus der Mehrzahl charakteristischer Komponenten ersetzt, die sich außerhalb des zulässigen Wertebereichs für die Komponenten befindet.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl von Vergleichskomponenten vorgesehen wird, die auf der Basis der genannten Mehrzahl physikalischer Größen definiert werden, die der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten entsprechen;

wobei festgestellt wird, ob sich alle Komponenten der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten innerhalb des genannten zulässigen Grenzwertes befinden oder nicht; und wobei eine vorbestimmte charakteristische Grenzwert-Komponente eine Komponente aus der Mehrzahl charakteristischer Komponenten ersetzt, die sich außerhalb des zulässigen Grenzwertes befindet.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der genannte Schritt der Festlegung des Grenzwertes den Ersatz der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten durch eine charakteristische Grenzwert-Komponente umfaßt, wenn die genannte charakteristische Komponente kleiner ist als die charakteristische Grenzwert-Komponente.

17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der genannte Schritt der Festlegung des Grenzwertes den Ersatz einer charakteristischen Grenzwert-Komponente für jede charakteristische Komponente der Mehrzahl charakteristischer Komponenten umfaßt, wenn eine der Komponenten der Mehrzahl charakteristischer Komponenten kleiner ist als die genannte charakteristische Grenzwert-Komponente.

18. Verfahren nach Anspruch 1, wobei festgestellt wird, ob alle Komponenten der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten kleiner ist als die entsprechende charakteristische Grenzwert-Komponente oder nicht; und wobei

eine entsprechende charakteristische Grenzwert-Komponente eine charakteristische Komponente ersetzt, für die festgestellt worden ist, daß sie kleiner ist als die genannte entsprechende charakteristische Grenzwert-Komponente.

19. Verfahren zur Steuerung der Zündzeitpunktverstellung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Extrahieren einer Mehrzahl charakteristischer Komponenten (fi), die einen Klopfzustand anzeigen, aus physikalischen Größen (BGLi), die sich auf einen Klopfzustand in der Brennkraftmaschine beziehen, sowie einer Mehrzahl von Vergleichskomponenten, die gemäß der genannten physikalischen Größen definiert werden;

Extrahieren von Daten über das Auftreten eines Klopfzustandes (107, 108, 112) aus einem Verhältnis (106) zwischen der genannten Mehrzahl charakteristischer Komponenten und der genannten Mehrzahl von Vergleichskomponenten;

Einstellen der Zündzeitpunktverstellung, so daß ein Klopfen bei dessen Auftreten unterdrückt wird;

Aktualisieren einer der genannten Vergleichskomponenten wenn kein Klopfen vorliegt durch einen neuen Wert, der sich innerhalb eines Wertebereichs befindet, der für die genannte Vergleichskomponente zulässig ist; und

Aktualisieren einer der genannten Vergleichskomponenten mit einer vorbestimmten Grenzwert-Vergleichskomponente, wenn sich die genannte Vergleichskomponente außerhalb des zulässigen Wertebereichs für die Komponenten befindet.

20. Steuerung der Zündzeitpunktverstellung nach Anspruch 19, wobei die Schritte des Einstellens und Aktualisierens die folgenden Schritte umfassen:

Feststellen des Auftretens eines Klopfzustandes, wenn eine Summe von mindestens zwei der genannten Komponenten größer ist als ein vorbestimmter Wert;

Einstellen der Zündzeitpunktverstellung, so daß ein Klopfen bei dessen Auftreten unterdrückt wird, und zwar gemäß der Feststellung des obengenannten Auftretens des Klopfens;

Bestimmen, nach der Feststellung, daß kein Klopfen existiert, wenn die Summe von mindestens zwei Komponentenverhältnissen kleiner ist als der genannte vorbestimmte Wert, ob die genannten entsprechenden Vergleichskomponenten größer sind als entsprechende Grenzwert- Vergleichskomponenten, oder ansonsten als eine bestimmte ausgewählte Grenzwert-Vergleichs komponente;

Aktualisieren der entsprechenden Vergleichskomponenten mit entsprechenden neuen Werten, wenn diese größer sind als die Grenzwert-Vergleichskomponente; und

Aktualisieren der genannten entsprechenden Vergleichskomponenten mit entsprechenden Grenzwert- Vergleichskomponenten, die diesen entsprechen, oder mit der genannten einen Grenzwert-Vergleichskomponente, wenn die entsprechenden Vergleichskomponenten kleiner sind als die Grenzwert-Vergleichskomponente (n).