JP2004502901A - エラー識別ないし診断用の方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ノックセンサを有する多気筒内燃機関に使用される、エラー識別ないし診断用の方法及び装置が提供される。診断を行うために、センサ信号から形成された目下の参照値が所定の上側及び下側参照レベル閾値と比較される。参照値が所定の閾値を上回るか、または下回る場合にはエラーが識別される。参照レベルは、例えばノッキングのない運転時に存在するバックグラウンドノイズに対応する。エラー識別ないし診断はそれぞれ、最も音の大きいノイズを送出するシリンダか、または最も大きいノイズが検出されるシリンダに対してのみ行われる。

Description

【０００１】
本発明は、独立請求項記載の、多気筒内燃機関におけるノックセンサでのエラー識別ないし診断用の方法及び装置から出発する。
【０００２】
従来技術
内燃機関におけるノッキングを制御するために、確実なノッキング識別が行われなければならないことが公知であり、このノッキング識別ではノックセンサの誤機能が、確実に識別されるということが保証される。その様なノックセンサは例えば、内燃機関のシリンダにそれぞれ割り当てられている。このノックセンサは、該当するシリンダにノッキングが生じているかどうかが識別される出力信号を送出する。ノッキングとは不所望な燃焼であり、これは回避されるべきである。
【０００３】
ノックセンサにおけるノッキング識別及びエラー識別用の方法は、例えば刊行物ＰＣＴ ＤＥ ９４／０１０４１により公知である。この公知の方法では、例えば固体音伝播センサである、ノックセンサの出力信号から、回転数に依存した正規化参照レベルが形成される。正規化参照レベルに依存して、回転数に依存した参照レベル閾値が形成される。ここでは、回転数に依存した上側参照レベル閾値及び回転数に依存した下側参照レベル閾値それぞれは、内燃機関の制御装置のメモリ内に特性曲線として格納されている。これらの参照レベルは、ノッキングの無い運転における内燃機関の音量に対応するように形成される。参照レベルは、ノックセンサの出力信号を積分することにより決定され、この場合においてはノッキングが生じないような条件において参照レベルが、例えば所定の測定窓内で求められる。
【０００４】
実際のエラーを識別するために、公知の方法では目下の正規化参照値が、回転数に依存した２つの参照閾値とそれぞれ比較される。目下の正規化参照レベルが所定の偏差に達すると、誤機能が識別される。例えば下側参照閾値を下回った場合には、ノックセンサの能力が低下していると識別され、その結果このノックセンサからは信号が評価装置に到達されない。上側閾値を上回る場合には、同様にセンサに誤機能があるとされ、その後それぞれ補償措置が講じられる。
【０００５】
バックグラウンドノイズ、ノックセンサ線路内への入射などに起因する、高い基本ノイズレベルに対する安全間隔を維持できるようにするために、先ず所定の回転数閾値を超えてから診断が行われる。この閾値では、基本ノイズに対する正規化参照レベルの間隔は、確実に検査を実施できるような大きさである。
【０００６】
発明の利点
ノックセンサ診断用の本発明の方法ないし本発明の装置はこれに対して、診断を行うための回転数閾値を、エラー識別の信頼性に煩わされることなく、公知のエラー識別と比較すると低くすることができる。これによって、有利なやり方で回転数が低い場合でも、ノックセンサのエラーを早期に診断することができ、したがって内燃機関を損傷から確実に保護するために、補償措置を早期に講じることもできる。
【０００７】
この利点は、２つの独立請求項の特徴を有する、エラー識別ないし診断用の方法ないし装置でもって達成される。ここではノックセンサを１つだけ有する内燃機関から出発しており、このノックセンサは内燃機関ないしエンジンブロックの所定の位置に配置されている。複数のノックセンサを設けることも可能であり、そのような場合では、各ノックセンサにはシリンダが必ず割り当てられている。エラー識別ないし診断には、それぞれ最も音の大きいシリンダの信号だけが使用され、すなわちノックセンサの位置において最も音が大きいシリンダの信号が使用される。該当するシリンダの設定は、本発明の方法を適用する際または内燃機関が最初に運転を開始するときに行われ、その際最も音が大きいシリンダの識別は、有利には最大値を選択することによって、または個々のシリンダに対して得られた参照レベルを比較することによって行われる。
【０００８】
本発明の別の利点は、従属請求項に記載された構成によって達成される。エラー識別ないし診断は有利なやり方では、最も音の大きいシリンダの目下の参照レベルを、上側及び下側参照レベル閾値と比較することによって行われる。参照レベル閾値は有利には同様に、最も音の大きいシリンダの参照レベルに依存して形成され、さらには回転数に依存している。本発明の方法を適用する際の最大値の選択を、有利なやり方では切り替え手段を操作することによって行う。ノッキングを制御するために、さらには全てのシリンダが考慮される。
【０００９】
図面
本発明の実施例が図面に示されており、これに基づき以下詳細に説明する。図１には公知の装置が図示されており、この装置は図３のように増補すると、本発明を実施することにも適している。図２には、上側及び下側参照レベル閾値の例が回転数に関して示されている。図３には、ノックセンサの位置において最も大きいノイズを形成し、したがってノックセンサの最も高い出力信号を発生させるシリンダのノイズを評価することによる、ノックセンサ診断ないしノックセンサエラー識別用の本発明の装置が図示されている。
【００１０】
実施例
図１には、刊行物ＰＣＴ ＤＥ ９４／０１０４１により公知の、内燃機関におけるノッキングを識別するための装置が図示されている。そのような装置は相応に増補すると、エラー識別ないしノックセンサ診断用の本発明の方法を実施し、誤機能が識別された場合には補償措置を講じることもできる。
【００１１】
図１に図示されたノッキングを識別するための装置では、単に概略的に示された内燃機関１０に、２つのノックセンサ１１ａ及び１１ｂが割り当てられており、これらのノックセンサは内燃機関の所定の位置に配置されている。ノックセンサ１１ａ及び１１ｂは、信号Ｓ１及びＳ２を評価回路１２に供給し、この評価回路１２は入力側Ｅ１を介してマイクロプロセッサないし計算機１３と接続されている。計算機は、内燃機関の詳細には示されていない制御装置の構成部分である。計算機１３には別の入力側Ｅ２を介して、付加的な信号、例えば回転数信号ｎを供給することができる。計算機１３は供給された信号に依存して、例えば内燃機関の点火出力段１４及び／又は内燃機関の噴射弁などのような別の装置を、例えば出力側Ａにおいて適切な信号を送出することにより制御する。評価回路全体を、内燃機関における制御装置の計算機に完全に組み込むことも可能である。
【００１２】
評価回路１２は実施例においては、調整設定可能な増幅率を有する少なくとも１つの増幅器１５を有し、この増幅器１５にマルチプレクサ２１を介して、ノックセンサ１１ａ及び１１ｂによって形成された出力信号Ｓ１及びＳ２を交互に供給することができる。後続のバンドパスフィルタ１６ならびに復調回路１７、例えば整流器において信号はさらに処理され、引き続き積分器１８において積分される。積分された信号ないし調整設定された積分値は参照記号ＫＩで表されている。積分値ＫＩは比較器１９において参照レベルと比較され、値ＫＩが参照レベルＲｅｆを所定の値だけ上回っている場合には、この比較結果によってノッキングが識別される。
【００１３】
比較器１９または、図１には図示されていない別の比較手段はエラー識別ないし診断のために使用され、この別の比較手段には信号ＫＩ及びＲｅｆも供給される。このために目下の参照レベルまたはこの参照レベルから形成された目下の正規化参照レベルが、上側及び下側参照レベル閾値とそれぞれ比較され、目下の参照レベルが上側参照レベル閾値を上回るか、または下側参照レベル閾値を下回るという比較結果が生じた場合には、エラーが識別される。これら２つの参照レベル閾値は回転数に依存した特性曲線である。ここで参照レベル閾値は回転数が上昇するに伴い高くなる。何故ならば、シリンダから生じるノイズも回転数が上昇するに伴い増加するからである。
【００１４】
信頼性の向上に関して、エラーを識別するためには、適用される時間のあいだ上側参照レベル閾値を上回るかまたは下側参照レベル閾値を下回らなければならないという条件が充足されることが付加的に要求される。
【００１５】
基本ノイズレベルに対する安全間隔を維持できるようにするために、エラー識別ないし診断は、先ず所定の最低回転数ｎＧを上回ってから行われるべきであり、この最低回転数では参照レベル閾値に対する基本ノイズの間隔は十分に大きい。そのような最小参照レベルＲｅｆｍｉｎは、すなわち最低回転数ｎＧを前提としている。
【００１６】
上側及び下側参照レベル閾値の経過の例が、回転数ｎ並びに最低参照レベルに関して図２に図示されている。
【００１７】
ノックセンサの出力信号から参照レベルを形成し、先行する参照レベルから参照レベル閾値を設定することは、刊行物ＰＣＴ ＤＥ ９４／０１０４１に詳細に記載されているので、ここではもはや詳しく説明しない。
【００１８】
ノックセンサを１つだけ有する内燃機関では、シリンダ固有に求められる参照レベルの差は部分的に非常に大きい。内側に位置するシリンダと外側に位置するシリンダとの間の音量差は相当なものであって、各シリンダ毎に異なる参照レベルが得られることになる。この音量差は、ノックセンサの取り付け位置からの距離が個々のシリンダによって異なること、並びに個体伝播音の伝達経路が異なることの結果である。例えばエンジンブロックないし内燃機関のブロックにおける水通路またはオイル通路は、個体伝播音の伝達を妨げる可能性がある。一般的に、異なるシリンダで発生するノイズも、種々異なることになる。本発明によって、最も音の大きな１つシリンダまたは最も音の大きな複数のシリンダ、ないし最も大きな音が検出されたシリンダ固有のノイズに、診断を制限することによって、一定不変の基本ノイズレベルと下側参照レベル閾値ＲＥＦＭＩＮとの間隔が大きくなる。これによって、公知のシステムよりも一層低い回転数がですでに診断を行うことができ、ノックセンサのエラーを早期に診断することが可能になる。このことは同時に、内燃機関を損傷から保護するために早期に補償措置を講じることができるということを意味している。
【００１９】
最も音の大きいシリンダないしシリンダ固有の最も音の大きいノイズの選択、したがって最も高い参照レベルの選択は、本発明の方法を適用したときないし内燃機関が最初に運転を開始する時に行われる。これに関して、発生したノイズが測定され、最も大きいノイズ、すなわち最も音の大きいシリンダに所属するノイズが選択される。したがって、ノックセンサのシリンダ固有の出力信号を相互に比較することによって、本発明の方法を適用したとき、または最初に運転を開始した時、または検査台において最も音の大きいシリンダを識別することができる。そのような最大値選択はシリンダ固有に求められた参照値に基づいて行うこともできる。
【００２０】
このシリンダを前提として、引き続きエラー識別ないし診断を行う。しかしながらノッキングを識別するために、さらに全てのシリンダが考慮される。
【００２１】
図３の実施例においては、４つのシリンダ１、２、３及び４を備えた内燃機関１０に唯一のノックセンサ１１が割り当てられている。ノックセンサ１１は出力信号を送出し、この出力信号はシリンダにおいて生じたノイズに依存している。ノックセンサ１１の出力信号からは、シリンダ固有の参照レベルＲＥＦ１からＲＥＦ４が形成される。この際参照レベルの形成は、刊行物ＰＣＴ ＤＥ ９４／０１０４１記載のように行われる。エラー識別ないし診断のために、最大値選択装置２２を介して、１つの参照レベルだけが２つの比較器２４及び２５に転送される。どの参照値が転送されるかは、例えば本発明の方法を適用する際、最大値選択装置２２のスイッチを操作することによって決定することができる。この操作は矢印２３によって示唆されている。
【００２２】
比較器２４及び２５において、最も音の大きいシリンダの目下の参照値が、上側参照レベル閾値ＲＥＦＳＯ及び／又は下側参照レベル閾値ＲＥＦＳＵとそれぞれ比較される。これら２つの参照レベル閾値ＲＥＦＳＯ及び／又はＲＥＦＳＵは、回転数に依存して最も音の大きいシリンダの参照レベルから形成され、この際例えば同一のシリンダの先行する参照レベルも考慮される。参照レベル閾値は例えばブロック２８及び２９において、供給されたエンジン回転数ｎｍｏｔに依存して形成され、電子メモリに格納される。
【００２３】
これら２つの比較のうちの一方が、目下の参照レベルの許容されない値が存在するという結果になれば、オアゲート２６に相応の高い信号（ｈｉｇｈ−Ｓｉｇｎａｌ）が供給され、これによって出力側にエラー信号が生じる。エラー信号をエラー表示器３０に表示することができ及び／又は点火などを制御するための適切な措置を開始し、それによって内燃機関は安全な運転状態に移行することができる。時限回路２７は、エラーが所定の時間持続した場合にのみ、エラー表示器を必要に応じてアクティブにすることができる。
【００２４】
図３の実施例は、内燃機関における制御装置の評価回路１２または計算機１３の構成部分とすることができるか、または付加的に挿入することができる。必要に応じて最も音の大きい２つのシリンダを選択することもできる。
【００２５】
エラーを識別する場合、必要に応じて付加的に安全係数を導入することができ、この安全係数は、最も音の大きいシリンダの目下の参照レベルが、この係数と乗算された上側参照レベル閾値を上回るか、またはそのような安全係数と乗算された下側参照レベル閾値を下回る場合に、初めてエラーを識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ノッキング識別用の公知の装置である。
【図２】
回転数に関する上側及び下側参照レベル閾値の例である。
【図３】
ノックセンサ診断ないしノックセンサエラー識別用の本発明の装置である。

Claims (11)

1. 多気筒内燃機関のシリンダに所定のやり方で割り当てられており、検出されたノイズに依存した出力信号を供給するノックセンサにおけるエラー識別ないし診断用の方法において、
   エラー識別ないし診断を、最も高いノイズが発生している１つまたは複数のシリンダを前提として行うか、またはノックセンサにおいて最も音の大きいノイズを供給する１つまたは複数のシリンダを前提として行い、
   ノイズに依存した目下の値が少なくとも所定の上側閾値を上回るか、または所定の下側閾値を下回る場合にエラーを識別することを特徴とする、エラー識別ないし診断用の方法。
2. 内燃機関が最初に運転を開始する時に、最も音の大きいシリンダを選択する、請求項１記載のエラー識別ないし診断方法。
3. 検査台において音量を測定することによって、または個々のシリンダから送出された出力信号または該出力信号から求められた参照値を比較することによって、最も音の大きいシリンダを選択する、請求項１記載のエラー識別ないし診断用の方法。
4. 前記ノックセンサの所定の出力信号から形成される参照レベルに基づいてエラーを識別し、
   目下の参照レベルが上側または下側参照レベル閾値を、所定のやり方で上回るかまたは下回る場合にエラーを識別する、請求項１、２または３のいずれか１項記載のエラー識別ないし診断用の方法。
5. 参照レベル閾値を、最も音の大きいシリンダの先行する参照レベルから形成する、請求項４記載のエラー識別ないし診断用の方法。
6. 安全領域を設定する少なくとも１つの所定の係数と乗算された上側参照レベル閾値を上回るか、または第２の係数と乗算された下側参照レベル閾値を下回る場合に初めてエラーを識別する、請求項１から５のいずれか１項記載のエラー識別ないし診断方法。
7. エラー条件が、所定の適用される時間よりも長く継続した場合にのみエラーを識別する、請求項１から６のいずれか１項記載のエラー識別ないし診断用の方法。
8. 参照レベル閾値を、回転数に依存した特性曲線として電子メモリに格納する、請求項１から７のいずれか１項記載のエラー識別ないし診断用の方法。
9. エラーが識別された場合には、内燃機関を安全に運転させるための補償措置を講じ及び／又は表示を開始する、請求項１から８のいずれか１項記載のエラー識別ないし診断用の方法。
10. 多気筒内燃機関のシリンダに所定のやり方で割り当てられており、検出されたノイズに依存した出力信号を供給する、ノックセンサにおいてエラー識別ないし診断する装置において、
    該装置は少なくとも最大値を識別するための手段を有し、
    該手段は、最も高いノイズが発生したシリンダから生じた信号、またはノックセンサにおいて最も音の大きいノイズを供給するシリンダの信号だけを、エラーを識別するために転送することを特徴とする、エラー識別ないし診断する装置。
11. 多気筒内燃機関のシリンダに所定のやり方で割り当てられているノックセンサにおいてエラー識別ないし診断する装置において、
    該装置は、前記請求項１から９のいずれか１項記載の方法の実施に使用されることを特徴とする、エラー識別ないし診断する装置。