DE10005437A1 - Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine, die sich durch eine verbesserte Zuverlässigkeit auszeichnet, indem verhindert wird, dass die Signale des Klopfpegels fehlerhaft als diejenigen des Rauschpegels erfasst werden. Die Einrichtung umfasst eine Einrichtung (3) zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch eine Zündkerze (2) fließt, eine Einrichtung (12) zum Bestimmen eines Signals (N) des Klopfpegels aus dem Ionenstrom, eine Einrichtung (13A) zum Bestimmen eines druchschnittlichen Klopfpegels (AVE2) aus den Signalen des Klopfpegels, eine Einrichtung (14A) zum Bestimmen eines Hintergrundpegels (BGLA) aus dem durchschnittlichen Klopfpegel, eine Einrichtung (15) zum Beurteilen des Klopfzustands durch Vergleichen des Signals des Klopfpegels mit dem Hintergrundpegel, eine Einrichtung (7) zum Bestimmen der Steuergröße der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Betriebsbedingungen und des Beurteilungsergebnisses des Klopfvorgangs, eine Einrichtung (16) zum Beurteilen eines transienten Zustands und eine Einrichtung (17) zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels in Abhängigkeit von einem Transientenbeurteilungssignal (H), um den Hintergrundpegel in einem transienten Zustand auf einem optimalen Wert zu halten.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum
Korrigieren der Steuergrössen einer Brennkraftmaschine zu der
Zeit, wenn der Klopfvorgang oder das Klopfphänomen erfasst
wird, indem der Klopfvorgang der Brennkraftmaschine auf
Grundlage eines Ionenstroms erfasst wird, der während der
Verbrennung in der Brennkraftmaschine durch eine Zündkerze
fliesst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung
zum Steuern des Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine, indem
eine fehlerhafte Beurteilung und eine fehlerhafte Steuerung,
verursacht durch einen starken Anstieg im Hintergrundpegel
während des Übergangsberiebs (transienten Betriebs), bei dem
der Klopfvorgang stark auftritt, verhindert wird.
In einer Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine ist es bislang verbreitete Praxis, das
Auftreten eines Klopfphänomens während des Betriebs zu
beurteilen und dann, wenn das Auftreten eines Klopfphänomens
erfasst wird, wird die Steuergrösse für eine
Brennkraftmaschine auf die Seite zum Unterdrücken des
Klopfvorgangs (z. B. auf die Seite zur Verzögerung des
Zündzeitpunkts) korrigiert, und zwar in Abhängigkeit von dem
Betrag des Klopfens, um eine Beschädigung der
Brennkraftmaschine zu verhindern.
Um den Klopfvorgang der Brennkraftmaschine zu erfassen, ist
auch eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die eine Änderung
in der Menge von Ionen verwendet, die während der Verbrennung
der Brennkraftmaschine erzeugt werden.
Die Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs der
Brennkraftmaschine auf Grundlage des Ionenstroms kann die
Intensität eines Klopfvorgangs in jedem der Zylinder ohne
Verwendung eines Klopfsensors erfassen und ist zum Senken der
Kosten wirksam.
In der Einrichtung dieses Typs wird ein Referenzpegel zum
Beurteilen des Rauschens (Hintergrundpegel) für ein
Ionenstrom-Erfassungssignal gesetzt, um eine fehlerhafte
Erfassung des Klopfphänomens, verursacht durch Rauschen,
welches auf den Ionenstrom überlagert ist, zu verhindern.
In einer Einrichtung, die z. B. in dem japanischen
offengelegten Patent Nr. 10-9108 offenbart ist, ist ein
Hintergrundpegel (Referenz zum Beurteilen des Rauschpegels)
der aus der Summe eines Mittelungs- oder Durchschnittswerts
der Erfassungssignalintensitäten und einem unempfindlichen
Bereich (Offset- oder Versatzwert) auf Grundlage der
Betriebsbedingung eingestellt bzw. berechnet wird, für eine
Signal eingestellt worden, welches durch Formen der
Wellenform eines Klopfstrom-Erfassungssignals erhalten wird.
Fig. 5 ist eine Blockschaltbild, das schematisch eine
herkömmliche Einrichtung zum Steuern des Klopfphänomens einer
Brennkraftmaschine darstellt. Fig. 6 ist ein
Zeitablaufdiagramm, das die Betriebswellenformen von Signalen
in Fig. 5 darstellt und einen Fall zeigt, bei dem ein
Klopfsignal Ki auf eine wellenform-geformtes Signal Fi eines
Ionenstrom-Erfassungssignals Ei überlagert wird.
In Fig. 5 umfasst die Zündeinrichtung der Brennkraftmaschine
eine Zündspule mit einer Primärwicklung und einer
Sekundärwicklung, und einen Leistungstransistor (wobei beide
nicht gezeigt sind) zum Unterbrechen des Flusses des
Primärstroms i1 (siehe Fig. 6) in die Zündspule hinein.
Der Leistungstransistor in der Zündeinrichtung 1 schaltet den
Primärstrom i1 zu der Zündspule im Ansprechen auf ein
Zündsignal P von einer ECU 5 ein und aus (verursacht ein
Fliessen) und unterbricht den Stromfluss), und die Zündspule
erzeugt eine hohe Zündspannung V2 (siehe Fig. 6) durch die
Sekundärwicklung im Ansprechen auf das Ein- und Ausschalten
des zweiten Transistors.
Wenn eine hohe Zündspannung V2 von der Zündeinrichtung 1
aufgeprägt wird, dann erzeugt die Zündkerze 2 einen Funken,
um das Gemisch zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in jedem der
Zylinder der Maschine zu zünden.
Das heisst, die Zündkerze 2 eines Zylinders, der gesteuert
werden muss, wird mit einer hohen Zündspannung im Ansprechen
auf einen Zündzeitpunkt beaufschlagt.
Um den Ionenstrom zu erfassen, der über einen Spalt der
Zündkerze 2 zur Zeit der Verbrennung fliesst, umfasst die
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 3 eine Vorspanneinrichtung
(Kondensator) zum Anlegen einer Vorspannung an die Zündkerze
2 durch die Zündspule in der Zündeinrichtung 1 und einen
Wiederstand (beide sind nicht gezeigt) zum Erzeugen eines
Ionenstrom-Erfassungssignals Ei.
Verschiedene Sensoren 4 umfassen einen bekannten
Drosselöffnungssensor, einen Kurbelwinkelsensor, einen
Temperatursensor und ähnliche Sensoren und erzeugen
verschiedene Sensorsignale, die die Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine darstellen. Zum Beispiel erzeugt der
Kurbelwinkelsensor, der einer der verschiedenen Sensoren 4
ist, ein Kurbelwinkelsignal SGT (siehe Fig. 6) in
Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine.
Verschiedene Sensorsignale einschliesslich des Ionenstrom-
Erfassungssignals Ei und des Kurbellwinkelsignals SGT werden
der ECU 5 eingegeben, die einen Mikrocomputer umfasst.
Das Kurbewinkelsignal SGT weist eine Impulsflanke auf, die in
jedem Zylinder eine Referenzkurbelwinkelposition darstellt,
und wird von der ECU 5 zum Ausführen von verschiedenen
Steueroperationen verwendet.
Die ECU 5 umfasst eine Klopferfassungseinrichtung 6 zum
Erfassen des Klopfvorgangs auf Grundlage des Ionenstrom-
Erfassungssignals Ei und eine Zündsteuereinrichtung 7, die
auf Grundlage des Ergebnisses einer Erfassung des
Klopfvorgangs durch die Klopferfassungseinrichtung 6 das
Zündsignal P verzögert.
Um ein Zündsignal P auf Grundlage der Betriebsbedingungen von
den verschiedenen Sensoren 4 und dem Beurteilungsergebnis des
Klopfvorgangs durch die Vergleichereinrichtung 15 zu bilden,
umfasst die Zündsteuereinrichtung 7 eine Zündzeitpunkt-
Einstelleinrichtung zum Bestimmen des Zündzeitpunkts der
Maschine auf Grundlage der Betriebsbedingungen, und eine
Zündzeitpunkt-Korrektureinrichtung, die die
Verzögerungsgrösse entsprechend zu dem erfassten Klopfbetrag
einstellt bzw. bestimmt, wenn beurteilt wird, dass das
Klopfphänomen aufgetreten ist, und den Verzögerungsbetrag in
dem Zündzeitpunkt reflektiert.
Da sie nicht auf die Zündsteuereinrichtung 7 beschränkt ist,
kann die Steuergrössen-Betriebseinstellungseinrichtung zum
Einstellen bzw. Betreiben der Steuergrösse der Maschine eine
Kraftstroffeinspritz-Steuereinrichtung (nicht gezeigt) sein,
die die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt
einstellt. Ferner kann die Steuergrössen-Korrektureinrichtung
zum Unterdrücken des Klopfvorgangs so arbeiten, dass der
Kraftstoffeinspritzzeitpunkt verzögert wird.
Die Klopferfassungseinrichtung 6 in der ECU 5 umfasst eine
Filtereinrichtung 11, die ein Bandpassfilter umfasst, eine
Zählereinrichtung 12, eine Mittelungseinrichtung 13, eine
Versatz-Einrichtung 14 und eine Vergleichereinrichtung 15.
Die Filtereinrichtung 11 umfasst eine Wellenform-
Formungseinrichtung und nimmt ein Klopfsignal Ki in einem
vorgegebenen Frequenzband aus dem wellenform-geformten Signal
Si (siehe Fig. 6) des Ionenstrom-Erfassungssignals Ei auf.
Die Zählereinrichtung 12 umfasst eine Wellenform-
Verarbeitungseinrichtung und zählt die Anzahl N der Impulse
der Klopfsignale Ki, nachdem deren Formen verarbeitet worden
sind.
Die Zählereinrichtung 12 bildet eine Klopfpegel-
Bestimmungseinrichtung und bestimmt die Anzahl N der Impulse
(Signale des Klopfpegels) entsprechend zu dem Klopfzustand
der Maschine.
Die Anzahl N der Impulse (Signale des Kloppegels) stellt den
Betrag (das Ausmass) des auftretenden Klopfvorgangs dar.
Die Mittelungseinrichtung (Durchschnittsbildungseinrichtung)
13 mittelt die Anzahl N der Impulse, um einen
durchschnittlichen Klopfpegel AVE zu bestimmen.
Die Versatz-Einrichtung 14 versetzt (verschiebt) den
durchschnittlichen Klopfpegel AVE und bildet einen
Hintergrundpegel BGL (Referenz zum Beurteilen Rauschpegels).
Die Versatz-Einrichtung 14 umfasst eine Versatz-
Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Versatzwerts OFS
für den durchschnittlichen Klopfpegel AVE in Abhängigkeit von
den Betriebsbedingungen der Maschine und eine
Hintergrundpegel-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des
Hintergrundpegels BGL durch Aufaddieren des
durchschnittlichen Klopfpegels AVE und des Versatz-Werts OFS
zusammen.
Die Vergleichereinrichtung 15 bildet eine
Klopfbeurteilungseinrichtung und vergleicht die Anzahl N der
Impulse (Signale des Klopfpegels) mit dem Hintergrundpegel
BGL, um den Klopfzustand der Maschine zu beurteilen. Wenn die
Anzahl N der Impulse den Hintergrundpegel BGL übersteigt,
dann erzeugt die Vergleichereinrichtung 15 das
Vergleichsergebnis, das das Auftreten eines Klopfvorgangs
darstellt.
Als nächstes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5
und 6 sowie auf ein Flussdiagramm der Fig. 7 der Betrieb der
herkömmlichen Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs der
Brennkraftmaschine beschrieben.
Zunächst empfängt die ECU 4 ein Kurbelwinkelsignal SGT und
ähnliche Signale von den verschiedenen Sensoren 4, führt
verschieden Betriebsvorgänge in Abhängigkeit von den
Betriebsbedingungen aus und erzeugt Ansteuersignale für die
verschiedenen Stellglieder wie die Zündeinrichtung 1 und dgl.
Zum Beispiel schaltet die ECU 5 den Leistungstransistor der
Zündeinrichtung 1 im Ansprechen auf das Zündsignal P ein und
aus, um den Fluss des Primärstroms i1 zu ermöglichen und zu
unterbrechen.
In diesem Fall wird die Vorspann-Energiequelle (Kondensator)
in der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 3 elektrisch mit der
Primärspannung V1 geladen, die in der Zündspule erzeugt wird,
wenn der Primärstrom i1 darin fliesst.
Ferner steigt die Primärspannung V1 an, wenn der Primärstrom
i1 unterbrochen wird (entspricht einem Zündzeitpunkt der
maschine) und eine weiter erhöhte Sekundärspannung V2
(mehrere zehn kV) wird von der Sekundärwicklung der Zündspule
erzeugt. Die Sekundärspannung V2 wird an die Zündkerze 2
eines Zylinders angelegt, in dem die Zündung gesteuert wird,
um ein Gemisch in der Verbrennungskammer zu verbrennen.
Wenn das Gemisch brennt, werden Ionen in der
Verbrennungskammer des Verbrennungszünders erzeugt und eine
Vorspannung, die elektrisch in den Kondensator in der
Ionenstrom-Erfassungsschaltung 3 geladen ist, wird über die
Zündkerze 2 unmittelbar nach der Zündsteuerung entladen.
Der Widerstand in der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 3
wandelt den Ionenstrom in eine Spannung um, um ihn als eine
Ionenstrom-Erfassungssignal zu erzeugen.
Somit wird der Ionenstrom, der durch die Zündkerze 2 nach der
Verbrennung fliesst, als Ionenstrom-Erfassungssignal Ei der
Klopferfassungseinrichtung 6 in der ECU 5 eingegeben.
Wenn die Maschine klopft, werden die
Klopfvibrationskomponenten auf den Ionenstrom überlagert und
das wellenform-geformte Signal Fi des Ionenstrom-
Erfassungssignals Ei nimmt eine Wellenform an, bei der die
Klopfvibrationskomponenten überlagert sind, wie in Fig. 6
gezeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 7, die den Betrieb zur Verarbeitung des
Ionenstrom-Erfassungssignals Ei darstellt, nimmt die
Filtereinrichtung 11 der Klopferfassungseinrichtung 6 in der
ECU 5 die Klopfsignale Ki nur aus den welleform-geformten
Signalen Si der Ionenstrom-Erfassungssignale Ei auf (Schritt
Si1).
Die Zählereinrichtung 12 formt die Wellenformen der
Klopfsignale Ki, um diese in einem Klopfimpulszug Kp
umzuwandeln, und zählt die Anzahl N der Impulse in dem
Klopfimpulszug Kp (Schritt S2).
Die Anzahl N der Impulse steht in enger Beziehung mit der
Intensität des Klopfvorgangs und wird zum Beurteilen des
Klopfvorgangs verwendet, wie nachstehend noch beschrieben
wird, und wird ferner zum Aktualisieren des Hintergrundpegels
BGL zu der nächsten Zeit verwendet.
Das heisst, die Vergleichereinrichtung 15 der
Klopferfassungseinrichtung 6 vergleicht die Anzahl N der
Impulse mit dem Hintergrundpegel BGL, der zu der
vorangehenden Zeit bestimmt worden ist, und beurteilt, ob die
Anzahl N der Impulse grösser als der Hintergrundpegel BGL ist
(Schritt S3).
Die Anzahl N er Impulse steigt mit einem Anstieg in der
Intensität des Klopfvorgangs an und somit beurteilt die
Vergleichereinrichtung 15 das Auftreten eines Klopfvorgangs
und die Intensität eines Klopfvorgangs auf Grundlage der
Anzahl N der Impulse.
Wenn im Schritt S3 beurteilt wird, dass N < BGL ist, (d. h.
JA), dann stellt die Zündsteuereinrichtung 7 eine
Verzögerungssteuergrösse zum Verzögern des Zündzeitpunkts
(zum Unterdrücken des Klopfvorgangs) ein (Schritt S4). Wenn
im Schritt S3 beurteilt wird, dass N ≦ BGL ist (d. h. NEIN),
dann stellt die Zündsteuereinrichtung 7 eine
Vorrückungssteuergrösse ein (Schritt S5).
Hier führt eine Zündsteuereinrichtung 7 im Schritt S4 eine
Bezugnahme auf die Verzögerungskorrekturgrösse in der
Zündsteuerung der vorangehenden Zeit und dieser Zeit aus und
führt im Schritt S5 eine Bezugnahme auf die
Verzögerungssteuergrösse in der Zündsteuerung der
vorangehenden Zeit aus, um dadurch die Steuergrösse
einzustellen.
Wenn der Zustand N < BGL (Klopfen tritt gerade auf)
aufeinanderfolgend in Schritt S3 beurteilt wird, werden die
Verzögerungsgrössen sukzessive aufaddiert, und werden nicht
mehr zu einem Moment aufaddiert, wenn beurteilt wird, dass
gerade kein Klopfvorgang auftritt.
Der Hintergrundpegel BGL (vorgegebene Anzahl von Impulsen,
der als eine Referenz zum Beurteilen des Klopfvorgangs dient,
verändert sich in Abhängigkeit von der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und dem Pegel zum
Formen der Wellenformen der Erfassungssignale Ei, ist aber
auf einen Wert von z. B. ungefähr 5 bis ungefähr 20 gesetzt.
Wenn der Klopfvorgang von der Vergleichereinrichtung 15 auf
Grundlage N der Impulse erfasst wird, wird die Steuergrösse
in Richtung auf die Seite zum Unterdrücken des Klopfvorgangs
korrigiert (d. h. die Zündung wird für den Zylinder optimiert,
in dem der Klopfvorgang gerade auftritt), um das Klopfen
effektiv zu unterdrücken.
Andererseits mittelt (filtert) die Mittelungseinrichtung 13
in der Klopferfassungseinrichtung 6 die Anzahl N der Grösse
und bestimmt einen durchschnittlichen Klopfpegel AVE durch
Verwenden der folgenden Formeln (1) und (2) (Schritt S6).
AVE = AVE(n - 1) × KF + NP × (1 - KF) (1)
NP = max {N - BGL(n - 1), 0} (2)
In der Formel (1) ist AVE(n - 1) ein durchschnittlicher
Klopfpegel AVE der vorangehenden Zeit und KF ist ein
Mittelungskoeffizient (0 < KF < 1) und in der Formel (2) ist
BGL(n - 1) ein Hintergrundpegel BGL der vorangehenden Zeit.
Die Versatz-Einrichtung 14 addiert einen Versatz-Wert OFS zu
dem durchschnittlichen Klopfpegel AVE, um den
Hintergrundpegel BGL gemäss der folgenden Formel (3) (Schritt
S7) zu bestimmen:
BGL = AVE + OFS (3)
Schliesslich speichert die ECU den Hintergrundpegel BGL, der
gemäss der Formel (3) bestimmt wurde, in der Versatz-
Einrichtung 14 als eine Referenz zum Vergleich zum Beurteilen
des Klopfvorgangs, wenn die Zündung zu der nächsten Zeit
gesteuert wird (Schritt S8) und die Verarbeitungsroutine der
Fig. 7 kommt zum Ende.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 der
Betrieb zum Erfassen des Klopfvorgangs beschrieben, wenn der
durchschnittliche Klopfpegel AVE während der Bedingung eines
transienten Betriebs (Beschleunigungs- oder
Verzögerungszustand) angestiegen ist.
In den Fig. 8 und 9 bezeichnet die Abszisse die Zeit und die
Ordinate (Pegel in der Form eine Balkengraphs) stellt die
Anzahl N der Impulse dar und es ist die Anzahl Pn der Impulse
entsprechend zu dem Rauschpegel und die Anzahl Pk der Impulse
entsprechend zu dem Klopfpegel gezeigt.
In diesen Zeichnungen stellen ferner die durchgezogenen
Kurven Änderungen in dem durchschnittlichen Klopfpegel AVE
über dem Ablauf der Zeit dar, gepunktete Kurven bezeichnen
Änderungen in dem Versatz-Wert OFS über dem Ablauf der Zeit
und strichpunktierte Kurven stellen Änderungen in dem
Hintergrundpegel BGL (= AVE + OFS) über dem Ablauf der Zeit
dar.
Fig. 8 zeigt Änderungen über dem Ablauf der Zeit, wenn die
Maschine von einem Beharrungszustand (kontinuierlichem
Zustand) in einen Beschleunigungszustand gebracht wird und
wieder auf einen Beharrungszustand zurückgebracht wird, wobei
der Versatz-Wert OFS (gepunktete Linie) mit dem Anstieg der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine ansteigt.
Fig. 9 zeigt Änderungen über dem Ablauf der Zeit, wenn die
Maschine von einem Beharrungszustand ((kontinuierlichem
Zustand) in einen Verzögerungszustand gebracht wird und
wieder auf einen Beharrungszustand zurückgebracht wird, wobei
der Versatz-Wert OFS (gepunktete Linie) mit einem Anstieg der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine abnimmt.
In Fig. 8 ändert sich der Hintergrundpegel BGL (Pegel zum
Beurteilen des Klopfvorgangs) auf Grundlage der Anzahl N der
Impulse (Signale des Klopfpegels) in einem Beharrungszustand
relativ stabil und richtig.
Wenn die Impulse in einer Anzahl Pk entsprechend dem
Klopfpegel erfasst werden, wird deshalb der Klopfvorgang auf
Grundlage N < BGL richtig beurteilt. Wenn die Impulse ferner
in einer Anzahl Pn entsprechend zu dem Rauchpegel erfasst
werden, dann wird auf Grundlage N < BGL das Rauschen richtig
beurteilt.
Wenn die Maschine jedoch auf den Beschleunigungszustand
verschoben ist, dann tritt der Klopfvorgang häufig auf und
somit steigt der durchschnittliche Klopfpegel AVE stark an
und auch der Hintergrundpegel BGL steigt, den
durchschnittlichen Klopfpegel begleitend, stark an.
In dem Beschleunigungszustand ändert sich deshalb der
Hintergrundpegel BGL nicht richtig, wodurch die Anzahl Pk der
Impulse des Klopfpegels kleiner als diejenige des
Hintergrundpegels BGL wird und deshalb werden die meisten
Impulse von denen der Anzahl Pk des Klopfpegels in
fehlerhafter Weise als diejenigen des Rauschpegels beurteilt.
Selbst wenn die Maschine in ähnlicher Weise von dem
Beharrungszustand auf den Verzögerungszustand verschoben ist,
wie in Fig. 9 gezeigt, tritt das Klopfen häufig auf. Deshalb
steigt der durchschnittliche Klopfpegel AVE stark an und auch
der Hintergrundpegel BGL steigt stark an.
Selbst in dem Verzögerungszustand ändert sich deshalb der
Hintergrundpegel BGL nicht richtig und die meisten Impulse
von denjenigen der Anzahl Pk des Klopfpegels werden
fehlerhaft als diejenigen des Rauschpegels beurteilt.
Selbst unmittelbar nachdem die Maschine von dem
Verzögerungszustand (Abbremsungszustand) in den
Beharrungszustand verschoben ist, nimmt der durchschnittliche
Kloppegel AVE, der während der Verzögerung angestiegen ist,
nicht auf ein ausreichendes Ausmass ab. Deshalb übersteigt
die Anzahl N der Impulse des Klopfpegels den Hintergrundpegel
BGL nicht, und die Impulse werden oft in fehlerhafter Weise
so beurteilt, dass sie diejenigen des Rauschpegels sind.
Wie voranstehend beschrieben ist die herkömmliche Einrichtung
zum Steuern des Klopfphänomens von Brennkraftmaschinen nicht
mit einer Einrichtung zum Unterdrücken eines schnellen
Anstiegs im durchschnittlichen Klopfpegel AVE, verursacht
durch das häufige Auftreten eines Klopfvorgangs in dem
transienten Betriebszustand, versehen worden. Deshalb steigt
der Hintergrundpegel BGL in dem transienten Zustand stark an,
was es schwierig macht, den Klopfpegel richtig zu beurteilen,
was zu einem Absinken des Betriebsverhaltens zum Steuern des
Klopfvorgangs führt.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die
voranstehend erwähnten Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe
besteht darin, eine Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs
einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, die den
Hintergrundpegel auf einem optimalen Wert selbst während des
transienten Zustands hält und somit verhindert, dass die
Signale des Klopfpegels fehlerhaft als diejenigen des
Rauschpegels erfasst werden, wobei die Zuverlässigkeit
verbessert wird.
Eine Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst:
verschiedene Sensoren zum Erfassen der Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine;
eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ionenstroms, der durch eine Zündkerze während der Verbrennung in der Brennkraftmaschine fliesst;
eine Klopfpegel-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Signale des Klopfpegels entsprechend zu dem Klopfzustand der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Ionenstroms;
eine Mittelungseinrichtung zum Bestimmen eines durchschnittlichen Klopfpegels durch Mitteln der Signale des Klopfpegels;
eine Hintergrundpegel-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Hintergrundpegels auf Grundlage des durchschnittlichen Klopfpegels;
eine Klopfbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Klopfzustands der Brennkraftmaschine durch Vergleichen der Signale des Klopfpegels mit dem Hintergrundpegel;
eine Steuergrössen-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Steuergrösse der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und des Ergebnisses einer Beurteilung durch die Klopfbeurteilungseinrichtung;
wobei ferner vorgesehen ist:
eine Transienten-Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen der Betriebsbedingungen, die in einem transienten Zustand sind;
eine Durchschnittswert-Korrektureinrichtung zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels in Abhängigkeit von einem Transienten-Beurteilungssignal von der Transienten- Beurteilungseinrichtung.
verschiedene Sensoren zum Erfassen der Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine;
eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ionenstroms, der durch eine Zündkerze während der Verbrennung in der Brennkraftmaschine fliesst;
eine Klopfpegel-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Signale des Klopfpegels entsprechend zu dem Klopfzustand der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Ionenstroms;
eine Mittelungseinrichtung zum Bestimmen eines durchschnittlichen Klopfpegels durch Mitteln der Signale des Klopfpegels;
eine Hintergrundpegel-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Hintergrundpegels auf Grundlage des durchschnittlichen Klopfpegels;
eine Klopfbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Klopfzustands der Brennkraftmaschine durch Vergleichen der Signale des Klopfpegels mit dem Hintergrundpegel;
eine Steuergrössen-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Steuergrösse der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und des Ergebnisses einer Beurteilung durch die Klopfbeurteilungseinrichtung;
wobei ferner vorgesehen ist:
eine Transienten-Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen der Betriebsbedingungen, die in einem transienten Zustand sind;
eine Durchschnittswert-Korrektureinrichtung zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels in Abhängigkeit von einem Transienten-Beurteilungssignal von der Transienten- Beurteilungseinrichtung.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung wird
eine Korrektursperreinrichtung zum selektiven Sperren der
Dekrementierungskorrekturverarbeitung durch die
Duchschnittswert-Korrektureinrichtung vorgesehen, wobei die
Korrektursperreinrichtung die
Dekrementierungskorrekturverarbeitung sperrt, die auf dem
Transientenbeurteilungssignal basiert, bis eine vorgegebene
Zeitperiode nach dem Start der
Dekrementierungskorrekturverarbeitung für den
durchschnittlichen Klopfpegel durch die Durchschnittswert-
Korrektureinrichtung abgelaufen ist.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung wird die
vorgegebene Zeitperiode so eingestellt, dass sie einer
Zeitperiode entspricht, bis der durchschnittliche Klopfpegel
auf einen Beharrungszustand nach dem Start der
Dekrementierungskorrekturverarbeitung für den
durchschnittlichen Klopfpegel zurückkehrt.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs
Einer Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung
stellt die Durchschnittwert- oder Mittelungswert-
Korrektureinrichtung einen minimalen Wert des durch
schnittlichen Klopfpegels auf 0 unmittelbar nach dem Start
der Dekrementierungskorrekturverarbeitung ein.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung stellt
die Durchschnittswert-Korrektureinrichtung die
Dekrementierungskorrekturgrösse für den durchschnittlichen
Klopfpegel in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine ein.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine bildet die Transienten-
Beurteilungseinrichtung das Transienten-Beurteilungssignal,
wenn eine Änderungsrate in einem Lastparameter der
Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Wert übersteigt.
In der Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst
die Mittelungseinrichtung eine zweite Mittelungseinrichtung,
die einen Reflektionsfaktor der Signale des Klopfpegels auf
einen grossen Wert auf einer Seite einstellt, auf dem der
durchschnittliche Klopfpegel ansteigt, und die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung verkleinert einen
zweiten durchschnittlichen Klopfpegel, der von der zweiten
Mittelungseinrichtung bestimmt wird.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Flussdiagramm, das den Betrieb zum Korrigieren
eines Durchschnittswert gemäss der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das den Betrieb zum Erfassen des
Klopfvorgangs in dem Beschleunigungszustand gemäss
der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung
darstellt;
Fig. 4 ein Diagramm, das den Betrieb zum Erfassen des
Klopfvorgangs in dem Verzögerungszustand gemäss der
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche
Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm von Wellenformen, die den Betrieb der
herkömmlichen Einrichtung zum Steuern des
Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine darstellen;
Fig. 7 ein Flussdiagramm zum Bestimmen des
Hintergrundpegels gemäss der herkömmlichen
Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine;
Fig. 8 ein Diagramm, das den Betrieb zum Erfassen des
Klopfvorgangs in dem Beschleunigungszustand unter
Verwendung der herkömmlichen Einrichtung zum
Steuern des Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine
darstellt; und
Fig. 9 ein Diagramm, das den Betrieb zum Erfassen des
Klopfvorgangs in dem Verzögerungszustand unter
Verwendung der herkömmlichen Einrichtung zum
Steuern des Klopfvorgangs einer Brennkraftmaschine
darstellt.
Eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die
gleichen Abschnitte wie diejenigen, die voranstehend (siehe
Fig. 5) beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind, hier aber nicht ausführlich beschrieben
werden.
In Fig. 1 umfasst die Klopferfassungseinrichtung 6A in der
ECU 5A ferner eine Transienten-Beurteilungseinrichtung 16,
eine Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 und eine
Korrektursperreinrichtung 18 zusätzlich zu der
Filtereinrichtung 11 bis zu der Vergleichereinrichtung 15.
In diesem Fall umfasst die Mittelungseinrichtung 13A eine
zweite Mittelungseinrichtung (nicht gezeigt), die den
Reflektionsfaktor der Anzahl N der Impulse (Signale des
Klopfpegels) auf einen grossen Wert auf der Seite einstellt,
wo der durchschnittliche Klopfpegel AVE ansteigt, und bildet
einen zweiten durchschnittlichen Klopfpegel AVE2, der von der
zweiten Mittelungseinrichtung bestimmt wird.
Deshalb addiert die Versatz-Einrichtung 14A den Veratz-Wert
OFS des zweiten durchschnittlichen Klopfpegel AVE2, um einen
Hintergrundpegel BGLA zu bilden, und die
Vergleichereinrichtung 15 vergleicht die Anzahl N der Impulse
mit dem Hintergrundpegel BGL.
Die Transienten-Beurteilungseinrichtung 16 beurteilt die
Betriebsbedingungen der Maschine, die in einem transienten
Zustand sind, auf Grundlage des Lastparameters (z. B. eines
Drosselöffnungsgrads, eines Ansaugluftdrucks etc.), der in
den Daten enthalten ist, die von den verschiedenen Sensoren 4
erfasst werden, und bildet ein Transienten-Beurteilungssignal
H, wenn eine Änderungsrate in dem Lastparameter einen
vorgegebenen Wert übersteigt, der den transienten Zustand
darstellt.
Die Durchschnittswert- oder Mittelungswert-
Korrektureinrichtung 17 stellt selektiv einen
Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten X zum Verkleinern
des durchschnittlichen Klopfpegels AVE2 in Abhängigkeit von
dem Transienten-Beurteilungssignal H ein.
Deshalb verkleinert die Mittelungseinrichtung 13A den
durchschnittlichen Klopfpegel AVE2 und die Versatz-
Einrichtung 14A korrigiert den Hintergrundpegel BGLA auf
einen optimalen Wert.
Die Korrektursperreinrichtung 18 bildet ein
Korrektursperrsignal J bis eine vorgegebene Zeitperiode nach
dem Start der Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung für den
durchschnittlichen Klopfpegel AVE2 durch die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 abgelaufen ist, so
dass die Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung unabhängig
von der Eingabe des Transienten-Beurteilungssignals H nicht
wieder ausgeführt wird.
Die vorgegebene Zeitperiode in der Korrektursperreinrichtung
18 wird so eingestellt, dass sie der Zeitperiode entspricht,
die beginnt, wenn die Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung
für den durchschnittlichen Klopfpegel AVE2 durch die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 gestartet wird, bis
zu dem Zeitpunkt, wenn der durchschnittliche Klopfpegel AVE2
auf einen kontinuierlichen Wert (Beharrungswert) zurückkehrt.
Als nächstes wird der Betrieb der Ausführungsform der in Fig.
1 gezeigten Erfindung unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm
der Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 sind die Schritte S1-S8, die die gleichen wie die
voranstehend erwähnten (siehe Fig. 7) sind, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet, werden hier aber nicht wieder
ausführlich beschrieben. Die Schritte S3A, S6A und S7A
entsprechen den voranstehend erwähnten Schritten S3, S6 und
S7.
Zunächst ermittelt die Transienten-Beurteilungseinrichtung 16
in der Klopferfassungseinrichtung einen Lastparameter
(Drosselöffnungsgrad etc.), der in den Betriebsdaten
enthalten ist, die der ECU 5A eingegeben werden (Schritt
S10).
Dann beurteilt die Korrektursperreinrichtung 18, ob sie
innerhalb der vorgegebenen Zeitperiode (zum Sperren der
Korrekturverarbeitung) von dem Start der
Dekrementierungskorrektur-Verarbeitung (Schritt S11) ist.
Wenn beurteilt wird, dass sie innerhalb der vorgegebenen
Zeitperiode von dem Start der Dekrementierungskorrektur-
Verarbeitung ist (d. h. JA), dann bildet die
Korrektursperreinrichtung 18 ein Korrektursperrsignal J und
die Routine geht sofort weiter zu einem normalen
Verarbeitungsschritt S1.
Somit wird eine überschüssige Dekrementierungskorrektur-
Verarbeitung, verursacht durch die kontinuierliche Korrektur,
innerhalb der vorgegebenen Zeitperiode von dem Start der
Dekrementierungskorrektur-Verarbeitung für den
durchschnittlichen Kloppegel AVE2 durch die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 gesperrt.
Wenn andererseits im Schritt S11 beurteilt wird, dass die
vorgegebene Zeitperiode von dem Start der
Dekrementierungskorrektur-Verarbeitung nicht abgelaufen ist
(d. h. NEIN), dann bildet die Korrektursperreinrichtung 18 das
Korrektursperrsignal J nicht und erklärt die Beurteilung der
Transienten-Beurteilungseinrichtung 16 für gültig.
Das heisst, auf Grundlage einer Änderungsrate in dem
Lastparameter beurteilt die Transienten-
Beurteilungseinrichtung 16, ob die gegenwärtigen
Betriebsbedingungen in einem transienten (Beschleunigungs-
oder Verzögerungs-) Zustand sind (Schritt S12). Wenn
beurteilt wird, dass die gegenwärtigen Betriebsbedingungen in
einem transienten Zustand (d. h. JA) sind, dann bildet die
Transienten-Beurteilungseinrichtung 16 ein Transienten-
Beurteilungssignal H.
Deshalb stellt die Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17
einen Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten X im
Ansprechen auf das Transienten-Beurteilungssignal H (Schritt
S13) ein und die Routine geht zu dem normalen
Verarbeitungsschritt S1.
Wenn andererseits im Schritt S12 beurteilt wird, das die
Betriebsbedingungen nicht in einem transienten Zustand sind
(d. h. NEIN), dann wird die Verarbeitung in Schritt S13 nicht
ausgeführt und die Routine geht gleich zum Schritt S1.
Nachstehend ermittelt die Klopferfassungseinrichtung 6A ein
Klopfsignal Ki aus einem Ionenstrom-Erfassungssignal Ei
(Schritt S1), zählt die Anzahl N der Impulse einer
Klopffrequenz (Schritt S2) und stellt die
Zündzeitsteuerungsgrösse (Schritt S4 oder S5) auf Grundlage
der Beurteilung eines Klopfvorgangs ein (Schritt S3A).
Dann bestimmt die Mittelungseinrichtung 13A in der
Klopferfassungseinrichtung 6A einen zweiten gemittelten
(durchschnittlichen) Klopfpegel AVE2 ein, der durch Verwenden
eines Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten X gemäss der
folgenden Formel (4) verkleinert wird (Schritt S6A):
AVE2 = AVE2(n - 1) + {NP - AVE2(n - 1)} × KF2 - X (4)
wobei AVE2(n - 1) der zweite durchschnittliche Klopfpegel AVE2
der vorangehenden Zeit ist und KF2 der zweite
Mittelungskoeffizient (KF2 < 1) ist.
Der zweite Mittelungskoeffizient KF2 wird in Abhängigkeit von
der Anzahl N der Impulse variabel eingestellt und wird auf
einen grossen Wert eingestellt, wenn die Anzahl N der
Impulse grösser als der zweite Durchschnittsklopfpegel AVE2
(n - 1) der vorangehenden Zeit wird.
Gemäss der Mittelungsverarbeitung der Formel (4) ändert sich
deshalb der zweite durchschnittliche Klopfpegel AVE2
schneller in Richtung auf die Seite hin, wo der Rauschpegel
ansteigt, und wird somit auf einen Wert nahe zu einem
Spitzenwert eingestellt.
Die Versatz-Einrichtung 17A bestimmt den Hintergrundpegel
BGLA (Schritt 7A) durch Verwenden des zweiten
durchschnittlichen Klopfpegels AVE2, der im Schritt S6A
bestimmt wird, gemäss der folgenden Formel (5):
BGLA = AVE2 + OFS (5)
Schliesslich wird der Hintergrundpegel BGLA, der aus der
Formel (5) bestimmt wird, als ein Wert zum Beurteilen des
Klopfvorgangs beim nächstenmal im Schritt S3A (Schritt S8)
gespeichert und die Verarbeitungsroutine aus Fig. 2 kommt zum
Ende.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 der
Betrieb zum Erfassen des Klopfvorgangs in einem transienten
Zustand gemäss der Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
Die Fig. 3 und 4 entsprechen den Fig. 8 und 9, die oben
beschrieben wurden, und die gleichen Abschnitte wie
diejenigen, die oben beschreiben wurden, sind mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet, werden hier aber nicht
wieder ausführlich beschrieben.
Hier stellen die durchgezogenen Kurven Änderungen in dem
zweiten durchschnittlichen Klopfpegel AVE2 mit dem Ablauf der
Zeit dar, gepunktete Kurven bezeichnen Änderungen in dem
Versatz-Wert OFS über dem Ablauf der Zeit und
strichpunktierte Kurven bezeichnen Änderungen in dem
Hintergrundpegel BGLA (= AVE2 + OFS) nach einer Korrektur über
dem Ablauf der Zeit.
In den Fig. 3 und 4 nimmt der durchschnittliche Klopfpegel
AVE2 (durchgezogene Linie) in einem transienten Zustand im
Ansprechen auf das Transienten-Beurteilungssignal H ab und
gleichzeitig nimmt der Hintergrundpegel BGLA
(strichpunktierte Linie) ab.
Wenn die Impulse des Klopfpegels in einer erhöhten Anzahl Pk
in dem Beschleunigungszustand erzeugt werden, wie in Fig. 3
gezeigt, dann weist der zweite durchschnittliche Klopfpegel
AVE2 eine Tendenz auf, stark anzusteigen, was wiederum durch
den Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten X im Ansprechen
auf das Transienten-Beurteilungssignal H entsprechend der
Formel (4) verkleinert wird. Deshalb wird der
Hintergrundpegel BGLA (strichpunktierte Linie) zum Beurteilen
des Klopfvorgangs davon abgehalten stark anzusteigen.
Wenn der Hintergrundpegel BGLA normalisiert ist und die
Impulse entsprechend zu dem Klopfvorgang in einer Anzahl Pk
erfasst werden, wird deshalb der Klopfvorgang auf Grundlage
von N < BGLA normal beurteilt, wodurch eine fehlerhafte
Beurteilung aufgrund von Rauschen verhindert wird. Wenn die
Impulse entsprechend zu dem Rauschpegel in einer Anzahl Pn
erfasst werden, wird ferner auf Grundlage von N ≦ BGLA das
Rauschen normal beurteilt.
Nachdem die Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 einmal
die Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung im Ansprechen auf
das Transienten-Beurteilungssignal H ausgeführt hat, wird die
Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung nicht ausgeführt,
obwohl das Transienten-Beurteilungssignal H beim nächstenmal
gebildet wird, bis eine vorgegebene Zeitperiode (vorgegebene
Anzahl von Zündzeiten) abläuft, die lang genug ist, dass der
Hintergrundpegel BGLA auf den Beharrungswert
(kontinuierlichen Wert) zurückkehrt. Deshalb wird eine
überschüssige Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung
verhindert.
Wenn die Maschine auf den Verzögerungszustand verschoben
wird, wie in Fig. 4 gezeigt, steigt der zweite
durchschnittliche Klopfpegel AVE2 aufgrund des häufigen
Auftretens eines Klopfvorgangs ebenfalls stark an. Deshalb
weist der Hintergrundpegel BGLA eine Tendenz auf, trotz eines
Absinkens in dem Versatz-Wert OFS stark anzusteigen.
Im Ansprechen auf das Transienten-Beurteilungssignal H
arbeitet jedoch die Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17
zum Verkleinern des zweiten durchschnittlichen Klopfpegels
AVE2. Demzufolge wird der Hintergrundpegel BGLA
(strichpunktierte Linie) normalisiert, indem er davon
abgehalten wird anzusteigen, und der Klopfvorgang und das
Rauschen werden richtig beurteilt.
Auch in diesem Verzögerungs- (transienten) Zustand wird
deshalb die Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung nicht
durchgeführt, obwohl das Transienten-Beurteilungssignal H
beim nächstenmal innerhalb der vorgegebenen Zeitperiode T
nach dem Start Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung durch
die Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 gebildet wird.
Selbst unmittelbar nachdem die Maschine von dem
Verzögerungszustand auf den Beharrungszustand verschoben
wird, wird das Inkrement des zweiten durchschnittlichen
Klopfpegels AVE2 während der Verzögerung (während des
transienten Zustands) unterdrückt und die Anzahl Pk der
Impulse des Klopfpegels übersteigt den Hintergrundpegel BGLA,
was ermöglicht, den Klopfvorgang normal zu beurteilen.
Auf ein Absinken des zweiten durchschnittlichen Klopfpegels
AVE2 in Abhängigkeit von dem Transienten-Beurteilungssignal
in dem transienten Zustand hin kann der Hintergrundpegel
BGLA, der als eine Referenz zum Beurteilen des Rauschpegels
dient, in einen optimalen Wert geändert werden.
Obwohl der Klopfvorgang häufig in dem transienten Zustand
auftritt, kann deshalb der Klopfvorgang erfasst werden, wobei
eine Zuverlässigkeit auf Grundlage der richtigen Beurteilung
des Klopfvorgangs aufrechterhalten wird.
Ferner sperrt die Korrektursperreinrichtung 18 die
Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung von einer erneuten
Ausführung, bis die vorgegebene Zeitperiode T von dem Start
der Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung abläuft, wobei
ermöglicht wird zu verhindern, dass der zweite
durchschnittliche Klopfpegel AVE2 übermässig absinkt.
Das heisst, zur Zeit einer Beurteilung des transienten
Zustands wird der zweite durchschnittliche Klopfpegel AVE2
einmal korrigiert, um abzusinken, steigt aber, dem Pegel der
Anzahl N der Impulse folgend, die bei jedem Betriebszeitpunkt
(Zündsteuerung) erfasst werden, allmählich wieder an, und
kehrt somit auf den Beharrungszustand innerhalb der
vorgegebenen Zeitperiode T zurück.
Hierbei wurde die vorgegebene Zeitperiode T in Abhängigkeit
von der Anzahl von Zündzeiten eingestellt. Jedoch kann die
Zeit, die sich in Abhängigkeit von der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine verändert, als ein
Kartenwert eingestellt werden.
Ferner wurden die Impulse der Klopfsignale Ki der Anzahl N
als die Signale des Klopfpegels verwendet. Wie altbekannt ist
kann jedoch irgendein Parameter wie ein Spitzenwert und ein
integrierter Wert der Klopfsignal Ki natürlich verwendet
werden.
Ferner wurde der transiente Zustand auf Grundlage einer
Änderungsrate in dem Drosselöffnungsgrad beurteilt. Jedoch
kann der transiente Zustand auf Grundlage einer Änderungsrate
in einem anderen Lastparameter (z. B. der Luftmenge, die von
der Maschine angesaugt wird, oder einem negativen Druck in
dem Ansaugrohr), der aus verschiedenen Sensoren 4 erhalten
wird, beurteilt werden.
Die Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung wurde durch
Subtrahieren des Durchschnittskorrekturkoeffizienten X (z. B.
eines Werts innerhalb eines Bereichs von 0 ≦ X ≦ 4) von dem
zweiten durchschnittlichen Klopfpegel AVE2 durchgeführt. Es
ist jedoch auch zulässig, einen Durchschnittswert-
Korrekturkoeffizienten X innerhalb eines Bereichs von
0 ≦ X < 1 in der Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17
einzustellen und diesen auf den zweiten durchschnittlichen
Klopfpegel AVE2 zu multiplizieren, um die Dekrementierungs-
Korrekturverarbeitung durchzuführen.
Um das Ansprechverhalten des durchschnittlichen Klopfpegels
in eine Richtung zu verbessern, in der der Klopfpegel
ansteigt, wurde ferner die Mittelungseinrichtung 13A zum
Bestimmen des zweiten durchschnittlichen Klopfpegels AVE2
verwendet. Jedoch kann eine Mittelungseinrichtung (siehe Fig.
5) zum Bestimmen eines allgemeinen durchschnittlichen
Klopfpegels AVE verwendet werden.
Obwohl die voranstehend erwähnte Ausführungsform 1 nicht auf
die Bedingungen des Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten
X, der von der Durchschnittswert-Korrektureinrichtung 17 in
dem transienten Zustand eingestellt wird, bezuggenommen hat,
kann der Durchschnittswert-Korrekturkoeffizienten X so
eingestellt werden, dass ein minimaler Wert des zweiten
durchschnittlichen Klopfpegels AVE2 "0" unmittelbar nach dem
Start der Dekrementierungs-Korrekturverarbeitung wird.
In diesem Fall nimmt der Hintergrundpegel BGLA auf einen Wert
ab, der mit dem Versatz-Wert OFS übereinstimmt, unmittelbar
nachdem die Maschine von einem Beharrungszustand auf einen
transienten Zustand verschoben ist, und der Hintergrundpegel
BGLA wird in zuverlässiger Weise und schnell davon abhalten,
stark anzusteigen.
Da ferner ein minimaler benötigter Versatzwert OFS als der
Hintergrundpegel BGLA aufrechterhalten wird, wird ermöglicht,
ein derartiges Auftreten zu verhindern, dass die
Rauschkomponente in fehlerhafter Weise als die
Klopfkomponente beurteilt wird.
Der Durchschnittswert-Korrekturkoeffizient X kann in
Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, die in einem
transienten Zustand sind, variabel eingestellt werden.
Wenn in diesem Fall z. B. die Umdrehungsgeschwindigkeit in
einem Bereich niedriger Geschwindigkeit ist, dann wird der
zweite durchschnittliche Klopfpegel AVE2 um einen kleinen
Betrag verkleinert, um eine unnötige
Dekrementierungskorrektur zu unterdrücken.
Claims (7)
1. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine, umfassend:
verschiedene Sensoren (4) zum Erfassen der Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine;
eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch eine Zündkerze (2) während der Verbrennung in der Brennkraftmaschine fliesst;
eine Klopfpegel-Bestimmungseinrichtung (12) zum Bestimmen der Signale des Klopfpegels (N) entsprechend zu dem Klopfzustand der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Ionenstroms;
eine Mittelungseinrichtung (13A) zum Bestimmen eines durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2) durch Mitteln der Signale des Klopfpegels;
eine Hintergrundpegel-Bestimmungseinrichtung (14A) zum Bestimmen eines Hintergrundpegels (BGLA) auf Grundlage des durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2);
eine Klopfbeurteilungseinrichtung (15) zum Beurteilen eines Klopfzustands der Brennkraftmaschine durch Vergleichen der Signale des Klopfpegels (N) mit dem Hintergrundpegel (BGLA); und
eine Steuergrössen-Bestimmungseinrichtung (7) zum Bestimmen der Steuergrösse der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und des Beurteilungsergebnisses durch die Klopfbeurteilungseinrichtung (15);
wobei ferner vorgesehen ist:
eine Transienten-Beurteilungseinrichtung (16) zum Beurteilen der Betriebsbedingungen, die in einem transienten Zustand sind; und
eine Mittelungswert-Korrektureinrichtung (17) zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2) in Abhängigkeit von einem Transienten-Beurteilungssignal (H) von der Transienten-Beurteilungseinrichtung (16).
verschiedene Sensoren (4) zum Erfassen der Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine;
eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen eines Ionenstroms, der durch eine Zündkerze (2) während der Verbrennung in der Brennkraftmaschine fliesst;
eine Klopfpegel-Bestimmungseinrichtung (12) zum Bestimmen der Signale des Klopfpegels (N) entsprechend zu dem Klopfzustand der Brennkraftmaschine auf Grundlage des Ionenstroms;
eine Mittelungseinrichtung (13A) zum Bestimmen eines durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2) durch Mitteln der Signale des Klopfpegels;
eine Hintergrundpegel-Bestimmungseinrichtung (14A) zum Bestimmen eines Hintergrundpegels (BGLA) auf Grundlage des durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2);
eine Klopfbeurteilungseinrichtung (15) zum Beurteilen eines Klopfzustands der Brennkraftmaschine durch Vergleichen der Signale des Klopfpegels (N) mit dem Hintergrundpegel (BGLA); und
eine Steuergrössen-Bestimmungseinrichtung (7) zum Bestimmen der Steuergrösse der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und des Beurteilungsergebnisses durch die Klopfbeurteilungseinrichtung (15);
wobei ferner vorgesehen ist:
eine Transienten-Beurteilungseinrichtung (16) zum Beurteilen der Betriebsbedingungen, die in einem transienten Zustand sind; und
eine Mittelungswert-Korrektureinrichtung (17) zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels (AVE2) in Abhängigkeit von einem Transienten-Beurteilungssignal (H) von der Transienten-Beurteilungseinrichtung (16).
2. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Korrektursperreinrichtung (18)
zum selektiven Sperren der
Dekrementierungskorrekturverarbeitung durch die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung vorgesehen ist
und die Korrektursperreinrichtung die
Dekrementierungskorrekturverarbeitung, die auf dem
Transienten-Korrektursignal (H) basiert, sperrt, bis
eine vorgegebene Zeitperiode (T) nach dem Start der
Dekrementierungskorrekturverarbeitung für den
durchschnittlichen Klopfpegel (AVE2) durch die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung (17) abgelaufen
ist.
3. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitperiode (T) so
eingestellt wird, dass sie einer Zeitperiode entspricht,
bis der durchschnittliche Klopfpegel (AVE2) nach dem
Start der Dekrementierungskorrekturverarbeitung für den
durchschnittlichen Klopfpegel (AVE2) auf einen
Beharrungswert zurückkehrt.
4. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Durchschnittswert-
Korrektureinrichtung (17) einen minimalen Wert des
durchschnittlichen Klopfpegels unmittelbar nach dem
Start der Dekrementierungskorrekturverarbeitung auf 0
einstellt.
5. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Durchschnittswert-
Korrektureinrichtung (17) die Dekrementierungs-
Korrekturgrösse für den durchschnittlichen Klopfpegel
(AVE2) in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine variabel einstellt.
6. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Transienten-
Beurteilungseinrichtung (16) das
Transientenbeurteilungssignal (H) bildet, wenn eine
Änderungsrate in einem Lastparameter der
Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Wert übersteigt.
7. Einrichtung zum Steuern des Klopfvorgangs einer
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mittelungseinrichtung (13a)
eine zweite Mittelungseinrichtung umfasst, die einen
Reflektionsfaktor der Signale des Klopfpegels auf einen
grossen Wert auf einer Seite einstellt, wo der
durchschnittliche Klopfpegel ansteigt, und die
Durchschnittswert-Korrektureinrichtung (17) einen
zweiten durchschnittlichen Klopfpegel (AVE2), der von
der zweiten Mittelungseinrichtung bestimmt wird,
verkleinert.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-285493 | 1999-10-06 | ||
| JP28549399A JP3711320B2 (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 内燃機関のノック制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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