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KR20070116947A - 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법 및 장치 - Google Patents

필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법 및 장치 Download PDF

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KR20070116947A
KR20070116947A KR1020077025103A KR20077025103A KR20070116947A KR 20070116947 A KR20070116947 A KR 20070116947A KR 1020077025103 A KR1020077025103 A KR 1020077025103A KR 20077025103 A KR20077025103 A KR 20077025103A KR 20070116947 A KR20070116947 A KR 20070116947A
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cylinder
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internal combustion
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combustion engine
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슈테펜 프란케
슈테판 운란트
오스카 토르노
악셀 하인슈타인
카르스텐 클루트
베르너 해밍
미하엘 배위어레
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 노킹 검출 내지 노킹조절을 위한 장치 내지 방법에 관한 것이다. 상기 장치의 경우 노킹 검출 회로는 통상적인 컴포넌트와 더불어 전환 가능한 필터특성을 가지는 필터를 포함하고 있다. 필터특성의 전환 내지 예컨대 필터의 중간 주파수의 변환은 사전 설정 가능한 값 또는 파라미터를 고려하면서, 예컨대 속도에 따라 이루어진다. 필터특성의 전환 내지 중간 주파수의 변환이 이루어지는 동안 노킹 검출시 문제가 발생할 수도 있는데, 그러므로 사전 지정된 시간동안 지속되는 전환단계동안 특별한 노킹 검출 알고리즘에 따라 노킹 검출을 실행하는 조치가 제안된다. 대역통과 필터의 통과대역의 변화는 또한 실린더 개별적인 방식으로 실행될 수 있다.

Description

필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법 및 장치 {Knock recognition in internal combustion engines with modifications by changing filter characteristics or cylinder specific changes}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따르는 내연기관용 노킹 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
노킹이 제어되는 내연 기관을 위한 노킹 검출 방법으로서, 공지된 노킹 검출 방법은, 하나의 노킹센서 또는 복수개의 노킹센서들에 픽업되어 전기신호로 변화된 구조 진동 소음(structure-borne noise)이 신호 처리장치 내에서 처리되는 방식으로 이루어진다. 예를 들어 내연기관의 제어장치 내에 존재하는 상기의 신호처리장치는 디지털 또는 아날로그 신호 처리를 실행한다. 신호 처리 및 관련 평가회로의 중요한 구성요소는 대역통과 필터(band-pass filter)이다. 이때 대역통과 필터의 특성, 즉 대역통과 필터의 중간 주파수, 품질 등은 다음과 같은 방식으로 설계되는 바, 노킹 주파수의 에너지의 이론적 중점은 통과대역 내에 위치하는 반면, 간섭 노이즈의 주파수는 가능한 한 통과대역의 외부에 위치하도록 설계되어야 한다. 이로 인해 간섭 노이즈는 실질적으로 억제된다.
다수의 보조 장치 및 액추에이터를 구비한 최신의 엔진 또는 내연기관 엔진의 경우에서, 간섭 노이즈의 주파수는 경우에 따라 강한 속도 의존성을 나타낸다. 따라서 상기와 같은 엔진 또는 내연기관 엔진의 경우에는, 전체 속도 대역에 걸쳐 양호한 노킹 검출이 보장될 수 있도록 속도에 의존하는 필터특성이 사용된다. 앞서 기술한 노킹 검출 방법을 실행하는 장치는 간행물 EP 0 576 650 B1에 기술되어 있다.
EP 0 576 650에 공지된 노킹 검출 장치는 자신의 신호처리 분기(signal-processing branch) 내에 대역통과 필터를 포함하고 있으며, 상기 대역통과 필터의 중간 주파수는 엔진속도에 따라 변경될 수 있다. 이때 중간 주파수는, 노킹에 의해 야기된 신호성분이 가능한 적게 필터링 되는 반면, 배경신호(background signal) 또는 간섭신호는 가능한 많이 필터링 될 수 있도록 설정된다. 주파수가 속도에 의존하여 변위될 수 있기 때문에, 중간 주파수가 변경가능한 대역통과 필터가 사용된다. 공지된 장치에서는, 노킹의 전형적인 신호성분으로 형성된 적분 값(integral value)이 사전 설정된 방식으로 배경신호에 의존하는 값과 비교된 후, 그 값이 서로 상이한 경우 통상적으로 노킹이 검출된다.
일반적으로 대역 통과 필터의 필터특성이 변화함에 따라, 연소의 노이즈에 대한 척도를 나타내는, 필터링된 신호도 변화한다. 노킹 검출이, 실제 연소의 노이즈 즉, 이른바 노킹 적분 값(ikr)과, 동일한 실린더의 과거의 다수의 연소에 대해 평균화된 노이즈, 즉 이른바 기준값(rkr)이 형성하는 비율(virkr)에 의존하여 이루어지기 때문에, 필터특성의 전환 시에 문제가 발생할 수 있다. virkr=ikr/rkr(old)의 값이 노킹 검출 임계값(ke)을 초과하면 노킹이 검출된다. 즉, ikr>rkr(old)*ke의 경우 노킹이 검출된다.
기준값의 산출은 통상적으로 노킹이 없는 작동의 경우 하기의 식 또는 유사한 공식에 따라 귀납적으로 이루어지며, 예를 들어 DE-P 195 456 49.1에 설명되어 있다. 아래의 식이 적용된다:
rkr(new)=(1-1/KRFTP)*rkr(old)+1/KRFTP*ikr
상기 식에서 계수 KRFTP는 이른바 추종 계수로서 제시된다.
하나의 연소에서 그 다음 연소까지 필터특성의 변화가 이루어진다면, 즉 예컨대 필터의 중간 주파수가 새로운 또는 변경된 조건에 적응된다면, 실제 연소 노이즈 즉, 노킹 적분 값(ikr)은 경우에 따라 현저하게 변화하는 한편, 기준값(rkr)은 상기의 변화를 느리게 경험하게 되거나 또는 느리게 추종하게 된다. ikr의 변화가 특히 현저한 증가 상태에 있다면, 소위 노출 검출 에러가 이루어질 수 있는데, 즉 노킹 없는 연소가 착오로 노킹이 있는 것으로 검출된다. 이로 인해 실제로는 불필요한 점화 각도의 변화가 야기된다. 상기 제 1의 검출 에러의 결과로서 추가의 검출 에러가 나타날 수 있는데 왜냐하면, 노킹이 있는 연소에 대해 측정되는 노킹 적분 값(ikr)이 기준값(rkr) 내에서 완전히 고려되는 것이 아니라, 추정되는 노킹 노이즈에 의해 기준값(rkr)의 상승을 피하기 위해 계수(ke)에 의해 즉시 나누어지기 때문이다. 계산은 아래의 식에 따라 이루어진다:
rkr(new)=(1-1/KRFTP)*rkr(old)+1/KRFTP*(ikr/ke)
그와 반대로 연소 노이즈가 현저히 감소되는 경우 노킹 검출은 지정된 시간(time)동안 이루어지지 않는다. 즉, 노킹이 있는 연소가 경우에 따라 검출되지 않는다. 그러므로 필터특성의 변화는 노킹 검출에 있어서 시간적으로 제한된 불확실성을 야기한다. 이 외에도 각각의 노킹 검출 에러는 불필요한 점화 지연 및, 이로 인한 성능 및 효율의 상응하는 저하를 야기한다. 다른 한편으로는 노킹 연소를 검출하지 못함으로 인해 엔진 마모가 증가된다.
본 발명의 목적은 필터 특성의 전환 단계 동안의 노킹 검출에 대한 신뢰성을 증가시키는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1 항의 특징에 따른 노킹 검출 방법에 의해 해결된다. 상기 특징부는 필터특성의 전환단계에서 검출 에러 또는 비검출의 문제가 최소화되고, 동시에 종전과 같이 실제 노킹의 검출이 가능해지도록 규정된, 기준값 계산을 위한 알고리즘을 포함한다. 본 발명에 따라 사전 설정 가능한 전환 단계의 지속 시간에 대해 2가지 조치가 제안되며, 상기 조치는 한편으로는 보다 작은 기준값 추종 계수(KRFTP)의 선택에 의해, 기준값이 추종되도록 한다. 이로 인해 내연기관 또는 엔진의 기본 노이즈의 변화가 보다 빠르게 검출된다. 다른 한편으로는 보다 큰 기본 노이즈를 야기하는 필터특성의 전환 시에 노킹 검출 임계 값(ke)은 계수 FKEFMU1>1로 보정된다. 즉, 노킹 검출은 에러검출을 회피하기 위해 보다 더 둔감하게 된다.
이에 상응하게 보다 작은 기본 노이즈를 야기하는 전환 시에는 FKEFMU2<1로 보정이 이루어진다. 이로 인해 확실한 노킹 검출이 보장된다.
독립항들의 특징을 가지는 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는, 필터의 전환 단계 동안, 즉 필터 특성을 변화시키는 동안에는 노킹의 에러검출을 확실하게 방지한다는 장점을 갖는다. 동시에 노킹이 상기의 단계에서도 확실하게 검출된다. 전환 단계 동안 변경된 노킹 검출 방법이, 즉 노킹 검출 임계값이 보다 둔감하게 전환되고 및/또는 기준값 추종이 변경되는 방법이 실행됨으로써, 상기의 장점이 달성된다.
본 발명의 추가 장점은 종속항에 제시된 조치들에 의해 달성된다. 바람직하게는 전환 단계에 대해 사전 설정된 지속 시간이 주어지며, 상기 지속 시간의 경과는 예컨대 카운터에 의해 결정된다.
노킹 검출 임계값 및/또는 기준값 추종에 대해 변경된 노킹 검출을 위해 필요한 값은 바람직하게는 통상의 값이 제공되는 적합한 계수들에 의해 형성된다.
종속항들 내에 청구된 해결방법의 다른 장점들은, 개별 실린더에 대한 노킹 센서들의 상이한 간격이 고려된다는 것에 있는데, 왜냐하면 개별 실런더에 대한 노킹 센서의 상이한 간격로 인해, 실린더 내의 연소에 따라 발생하는 신호의 주파수 변위 및 간섭 신호의 주파수 변위(frequency shift)가 발생하기 때문이다. 이 외에도, 속도가 상이한 경우, 연소로부터 발생하는 신호 및 간섭신호의 주파수 변위가 일어나므로, 이 경우에도 최적의 주파수 범위가 감시되고, 이에 상응하게 노킹 검출이 최적으로 실행될 수 있다는 점도 고려된다.
이 경우 특히 바람직하게는 대역통과 필터의 중간 주파수의 변위 시에 통과대역은 실린더 개별적인 방식으로 및/또는 속도에 따라 변화된다. 마찬가지로 대역통과 필터의 통과대역의 간단한 변화는, 통과대역의 상한 및/또는 하한 차단 주파수가 변위됨으로써 이루어진다. 통과대역의 중간 주파수, 하한 차단 주파수 또는 상한 차단 주파수의 바람직하면서도 신속한 판독은, 상기의 중간 주파수 및/또는 하한 차단 주파수 및/또는 상한 차단 주파수가 각각의 특성맵으로부터 판독되고, 상기 특성맵의 값은 속도의 값에 및/또는 각각의 실린더에 할당됨으로써 이루어진다.
또한 바람직하게는 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 적분 된 노킹 신호에 대해 노킹 검출 임계값 및/또는 실린더 개별적인 기준값을 가능한 빠르게 적응시킨다. 이를 위해 바람직하게는 통과대역의 변화 시에 적분 된 노킹신호의 실린더 개별적 기준값의 추종 계수뿐만 아니라 노킹 검출 임계값을 각각 보정계수로 곱하므로, 예상되는, 변화되고 적분된 노킹신호에 노킹 검출이 신속하게 적응하게 된다.
청구된 노킹 검출 방법은 바람직하게는 내연기관의 조절을 위해 사용되는 제어장치의 프로세서 내에서 실행되며, 상기 제어장치는 물론 계산을 위해 필요한 메모리, 커넥터와 같은 모든 수단들을 포함하고, 모든 필요한 정보들을 획득하며, 노킹 검출 후에는 노킹 억제를 위해 요구되는 대응책을 개시한다
추가의 바람직한 구성 및 개선예는 하기의 설명에 제시된다.
본 발명의 실시예는 도 1, 도 2 및 도 3 내에 도시되어 있으며, 하기의 설명에서 더 상세하게 설명된다.
독립항들의 특징을 가지는 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는, 필터의 전환 단계 동안, 즉 필터 특성을 변화시키는 동안에는 노킹의 에러검출을 확실하게 방지한다는 장점을 갖는다. 동시에 노킹이 상기의 단계에서도 확실하게 검출된다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 노킹 검출 장치.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 순서도.
도 3은 도 2에 따른 본 발명의 방법이 실시되는, 본 발명에 따른 제 2 장치.
도 1 에는 하기에서 기술될 내연기관의 노킹 검출을 위한 본 발명에 따른 장치가 도시되어 있다. 상기의 본 발명에 따른 장치는 내연기관용 노킹 검출을 위한 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있다.
노킹센서들(1a, 1b ~ 1n)을 이용하여, 내연기관의 실린더(도시되지 않음) 내에서 일어나는 연소에 근거하여 발생하는 신호를 검출할 수 있다. 상기의 노킹센서들은 실린더의 연소실로부터 나오는 신호뿐만 아니라 실린더 근처의 신호도 검출할 수 있으며, 상기 센서들은 연소실 내에 뿐만 아니라 연소실 외부에도 배치될 수 있다. 이러한 센서들은 예컨대 연소실 압력용 압력 센서, 이온전류 검출기, 가속 센서, 광센서, 마이크로폰 또는 피에조 세라믹 센서로서, 예컨대 실린더 헤드 볼트 내, 크랭크 샤프트 메인 베어링의 볼트 내, 점화플러그 내, 실린더 헤드 개스킷 내 또는 엔진 블록에 설치되어 있다. 오늘날 생산되는 대부분의 내연기관 내에는 동일한 유형의 다수의 노킹센서가 제공되어 있지만, 하나의 노킹센서만을 제공한 것도 가능하다. 상이한 유형의 노킹센서 조합도 가능하다.
노킹센서들(1a, 1b, ... 1n)에 의해 검출된 진동은 전기신호로서 송출되어 평가회로(20)에 전달된다. 상기의 평가회로(20) 내에는 멀티플렉서(21)가 제공되어 있어, 개별 노킹 센서들(11, 12, ... 1n)의 신호가 상기의 멀티플렉서에 계속해서 제공된다. 이때 실제로 연소가 일어나고 이로 인해 노킹신호도 기대되는 개별 실린더에 따라, 특정의 노킹센서(1a, 1b, ... 1n)의 신호가 상기 멀티플렉서(21)에 의해 선택된다. 이러한 선택은 마이크로컴퓨터(30)의 제어 유닛(31)에 의해 제어된다. 상기 제어 유닛은 상기 멀티플렉서(21)와 연결되어 있다. 멀티플렉서(21)의 출력신호는 이어서 평가회로(20) 내에서 증폭기(23)로 전송되며, 상기 증폭기에서 후속 평가의 요구에 따라 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 이어서 대역통과 필터(25)로 전달되며, 상기 대역통과 필터는 증폭된 신호로부터 지정된 주파수 대역을 선택한다. 이렇게 함으로써, 상기 대역통과 필터(25)에 의해, 노킹에 대한 특성 주파수가 위치하는 주파수 대역이 선택된다. 상기 통과대역 필터링에 의해, 다른 영역 내에 위치하는, 간섭신호들은 효과적으로 소거될 수 있다.
대역 필터링된 신호는 대역통과 필터(25)로부터 정류기(27)로 전송되며, 상기 정류기(27) 내에서 정류된다. 정류된 신호는 이어서 적분기(29)에 의해 적분되므로, 내연기관의 특정 실린더 내의 노킹의 강도에 대해 특성적인 신호가 제공된다. 정류기에 의해 전송된 신호의 적분은 단지 특정 타임 윈도우(time window) 동안에만 실행되며, 상기 타임 윈도우는 측정 윈도우(measurement window)라고도 일컬어지며, 노킹신호의 발생에 대해 특성적인 기간을 포함한다. 타임 윈도우를 선택함으로써 주파수 대역의 선택과 유사하게 간섭 신호들이 제거될 수 있다. 상기 타임 윈도우는 마이크로컴퓨터(30)의 제어 유닛(31)에 의해 사전 설정되며, 상기 제어 유닛(31)은 적분기(29)와 연결되어 있다.
하기에서 노킹신호로도 일컬어지는, 평가회로(20) 내에서 얻어진 적분된 신호는 이어서 마이크로컴퓨터(30)에 전송되며, 상기 신호는 우선 아날로그/디지털 컨버터(A/D 컨버터)(33)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 상기 디지털 신호는 마찬가지로 마이크로컴퓨터(30) 내에 포함되어 있는 노킹 검출 유닛(35)으로 전송된다. 상기 노킹 검출 유닛(35) 내에서, 디지털화된 노킹신호가 노킹 검출 임계값과 비교된다. 마찬가지로 마이크로컴퓨터(30) 내에 포함되어 있는 메모리 유닛(37)으로부터 노킹검출 유닛(35)은 노킹 검출 임계값을 얻는다. 간단한 실시예에서는 디지털화된 노킹신호가 노킹 검출 임계값을 초과하면 노킹검출 유닛(35)에 의해 노킹이 검출된다. 상기 노킹 검출 임계값을 초과하지 않으면, 상기 노킹검출 유닛(35)은 노킹이 발생하지 않은 것으로 판단한다.
추가의 바람직한 실시예에서 실제 디지털화된 노킹신호(UINT , aktuell)는 각각의 동작 실린더의 기준값(UREF , alt)과 비교된다. 상기 비교는 상대적 노킹 강도(RKI)를 결정하는 것을 포함하는 데, 상기 상대적 노킹 강도(RKI)는 실제 노킹신호와 개별 실린더의 기준값의 비로서 결정된다:
.
상대적 노킹 강도(RKI)는 이어서 노킹검출 유닛(35) 내에서 노킹 검출 임계값과 비교된다. 또한 상기의 실시예에서 노킹 검출 임계값은 다시 메모리 유닛(37)에 의해 제공된다. 이때 바람직한 실시예에서 상기 메모리 유닛(37)에 의해 실제 실린더에 대한 실린더 개별적인 노킹 검출 임계값이 제공된다.
추가의 바람직한 실시예에서는, 상대적 노킹 강도를 계산하는데 필요한 실린더 개별적인 기준값(UREF , alt)은 지속적으로 내연기관의 실제 작동상태에 적응된다. 이는, 실제 노킹신호(UINT , aktuell)가 고려되는 새로운 실린더 개별적인 기준값(UREF,neu)을 산출하게 하는 추종 계수(N)에 의해 이루어진다. 새로운 실린더의 개별적인 기준값(UREF,neu)의 계산은 바람직하게는 아래의 식에 의해 이루어진다:
내연기관의 어느 실린더 내에서 현재 연소가 실시되고 있는지, 즉 노킹이 발생할 수 있는지 검출하기 위해, 내연기관 내에 실린더 검출 유닛(40)이 제공된다. 상기 실린더 검출 유닛에 의해 어느 실린더 내에서 연소가 현재 실시되고 있는지가 검출될 수 있다. 실린더 검출 및 할당은 바람직하게는 크랭크샤프트 센서 또는 캠샤프트 센서들에 의해 이루어진다. 실린더 검출 유닛(40)에 의해 검출되는, 실제로 연소과정이 실시되는 실린더에 대한 정보는, 노킹검출 유닛(35)에 뿐 아니라 메모리 유닛(37), 그리고 마찬가지로 마이크로컴퓨터(30) 내에 포함되어 있는 평가회로(31)용 제어 유닛에 전송된다. 상기 노킹검출 유닛(35) 내에서는 상대적 노킹 강도를 산출하기 위한 실린더 개별적인 기준값을 제공하기 위해, 실제 실린더에 대한 정보가 필요하다. 메모리 유닛(37) 내에서는, 실제 실린더에 대응하는 노킹 검출 임계값을 노킹검출 유닛(35)에 전송기 위해 실제 실린더에 대한 정보가 이용된다.
본 발명에 따른 노킹 검출 장치에서는 평가회로용 제어 유닛(31)에 의해 대역통과 필터의 통과대역이 변화되는 방식으로 대역통과 필터(25)를 제어할 수 있다. 이를 위해 상기의 평가회로용 제어 유닛(31)은 평가회로(20)의 대역통과 필터(25)와 연결되어 있다. 본 발명의 제 1 실시예에서 대역통과 필터(25)의 통과대역은 실린더 개별적으로 변화될 수 있다. 이는 노킹센서들이 내연기관의 실린더로부터 상이하게 이격되어 있기 때문에 중요하다. 이 외에도 실린더들은, 노킹과정에 대해 특성적인 주파수영역이 각각의 실린더에 따라 상이하도록 구조상 차이점을 포함할 수 있다. 제어 유닛(31)은 실제 실린더에 대한 정보를 실린더 검출 유닛(40)으로부터 얻는다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서는 속도센서(50)도 제공되어 있어서, 내연기관의 실제 속도를 측정한다. 바람직하게는 속도의 측정을 위해 크랭크샤프트에 장착된 센서들이 사용된다. 속도에 대한 정보는 속도센서(50)에 의해 평가회로용 제어 유닛(31)에 전송된다. 상기 제어 유닛(31)은 상기 정보를 이용하여 속도에 따라 대역통과 필터(25)의 통과대역을 변화시킨다. 대역통과 필터(25)의 통과대역의 변화는 전술한 실시예에와 유사하게 제어 유닛(31)과 대역통과 필터(25) 사이의 접속을 통해 실행된다.
대역통과 필터(25)의 통과대역을 변화시키기 위해, 바람직한 실시예에서 제어 유닛(31)에 의해 대역통과 필터(25)의 중간 주파수가 변화될 수 있다. 추가의 바람직한 실시예에서 대역통과 필터의 하한 차단주파수 및/또는 대역통과 필터의 상한 차단주파수는 변화될 수 있다. 이때 대역통과 필터의 공진 주파수가 중간 주파수로서 지정된다. 대역통과 필터의 하한 또는 상한 차단 주파수로는, 신호가 무시 할 수 있을 정도의 강도를 가질 만큼 큰 폭의 신호의 감쇠가 그 이하 또는 이상에서 이루어지는 주파수가 지정된다. 예를 들어 이를 위해 감쇠가 3 dB인 주파수가 사용될 수 있다. 그러나 필터 유형에 의존하여 상기의 차단주파수는 달리 규정될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서 중간 주파수 및/또는 하한 차단주파수 및/또는 상한 차단주파수는 메모리 유닛(37) 내에 각각 특성맵으로 포함되어 있으며, 값들은 각각 속도의 범위 및/또는 실린더 수에 할당되어 있다. 중간 주파수 및/또는 하한 차단주파수 및/또는 상한 차단주파수를 판독할 수 있도록 상기 메모리 유닛(37)은 제어 유닛(31)과 연결되어 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 노킹 검출은 신속하게 상기의 변화에 적응된다. 제 1 실시예에서 메모리 유닛(37) 내에 포함되어 있는 노킹 검출 임계값은 대역통과 필터의 통과대역의 변화시에, 메모리 유닛(37) 내에 마찬가지로 포함되어 있는 임계값 보정계수와 곱해진다. 그런 다음 상기와 같이 보정된 노킹 검출 임계값은 노킹검출 유닛(35) 내에서 상대적 노킹 강도(RKI)와 비교된다. 노킹 검출 임계값의 보정은 바람직한데, 왜냐하면 노킹 검출 시 검출되는 주파수 영역이 변화함에 따라 변화된 노킹신호(UINT , aktuell) 및, 그로 인해 변화된 상대적 노킹 강도(RKI)가 결정되기 때문이다. 이러한 변화는 몇몇의 단계 후에 비로소 실린더 개별적인 기준값(UREF , alt)의 적응에 의해 보상된다. 바람직한 실시예에서 상기의 임계값 보정계수는 적용가능한 방식으로 사전 설정될 수 있으며, 다른 실시예에서 또한 실린더 개별적인 임계값 보정계수도 제공될 수 있다. 바람직한 실시예에서 메모리 유닛(37) 내에 포함되어 있는 실린더 개별적인 노킹 검출 임계값이 추가적으로 부하 및 속도에 의존하고, 바람직하게는 부하, 속도 및/또는 실린더 수에 의존하며 메모리 유닛(37) 내에 포함되어 있는 특성맵으로부터 제공된다.
추가의 바람직한 실시예에서, 마찬가지로 추종 계수(N)에 대해 메모리 유닛(37) 내에, 추종 계수(N)와 곱해지는 추종-보정계수가 제공되어 있다. 상기의 보정된 추종 계수(NKORR)는 대역통과 필터의 통과대역의 변화시에, 실린더 개별적인 기준값(UREF,neu)을 계산하기 위해, 추종 계수(N) 대신에 이용된다. 보정된 추종 계수(NKORR)를 기초로 새로운 실린더의 개별적인 기준값을 계산할 시에, 실제 적분된 노킹신호를 계산할 시보다 한층 더 고려할 수 있다. 그래서 노킹 검출은 대역통과 필터의 통과대역의 변화에 의해 변화된 조건에 신속하게 적응된다. 추종 보정계수는 바람직한 실시예에서 실린더 개별적으로 적용될 수 있다.
도 2 내에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 상기의 실시예에서 하기의 본 발명에 따른 방법은, 예컨대 내연기관의 제어장치의 컴퓨터 내에서 실행된다:
만약 전환 가능한 필터, 특히 대역통과 필터를 포함하고, 예컨대 EP 0 576 560 B1으로부터 공지된 노킹 검출 장치의 경우, 단계(SCH1)에서 필터특성의 변화가 확인된다면, 단계(SCH2)에서 작동 주기 카운터는 적용 가능한 시작값으로, 그리고 기준값 추종 계수(KRFTP)는 (보다 적은) KRFTP0 값으로 세팅된다. 기준값 추종 계수의 정의는 전술한 간행물로부터 제시될 수 있다. 상기 작동 주기 카운터는 전환단계의 지속 시간을 결정한다. 단계(SCH3)에서는 필터특성의 변화가 엔진 기본 노이즈 또는 내연기관의 기본 노이즈의 증가 또는 감소를 야기하게 될 지의 여부가 결정된다. 그에 상응하게 단계(SCH4.1) 내지 단계(SCH4.2)에서는 노킹 검출 임계값(KE)에 대한 보정계수(FK)가 FKEFMU1>1 값 또는 FKEFMU2<1 값으로 세팅된다.
단계(SCH5)와 단계(SCH6)에서는 경우에 따라 작동주기 카운터는 감분된다. 전환단계의 종료 후에 단계(SCH7)에서 상기 작동주기 카운터가 영(0)에 있거나 영(0)의 값에 도달했음이 검출된다면, 조치는 취소되는데, 다시 말해 노킹 검출 임계값 보정계수(FK)는 1에 세팅되고, 기준값 추종 계수(KRFTP)는 자신의 정상값(KRFTP1)(normal value)에 세팅된다. 그런 후에 프로그램 실행이 새로이 개시된다.
이때 단계(SCH1)에서 필터특성의 변화가 검출되지 않는다면, 단계(SCH9)에서 전환단계가 야기되었는지 여부가 검사된다. 단계(SCH9)에서 전환단계가 활성화 상태라는 점이 확인된다면, 즉 이전 주기 중 어느 한 주기에서 전환단계가 야기되었고, 작동주기 카운터가 > 0이라는 것이 확인된다면, 단계(SCH5)에서 상기 작동 주기 카운터는 감분된다. 이에 반해 단계(SCH9)에서 작동주기 카운터가 액티브하지 않은 상태로 검출되면 프로그램은 단계(SCH1)를 새로이 개시한다.
도 2 내 축약어는 하기와 같은 의미를 갖는다:
AS: 작동 주기(working cycle);
FK: 노킹 검출 임계값에 대한 보정계수;
FKEFMU1: 엔진 노이즈가 증가하는 경우, 즉 1보다 크거나 같은 경우의 노킹 검출 임계값에 대한 보정계수;
FKEFMU2: 엔진 노이즈가 감소하는 경우, 즉 1보다 작거나 같은 경우의 노킹 검출 임계값에 대한 보정계수;
KRFTP: 기준값 추종 계수;
KRFTP0: 엔진 노이즈가 일정하지 않은 경우(전환단계) 기준값 추종 계수;
KRFTP1: 엔진 노이즈가 일정한 경우(전환단계 없음) 기준값 추종 계수.
전환단계의 지속시간은 작동 주기 카운터에 의한 것 대신, 예컨대 연소 카운터(combustion counter) 및 타이머에 의해서도 또한 실현될 수 있다. KRFTP0는 예컨대 보정계수와 KRFTP를 곱함으로써도 또한 결정될 수 있다.
도 2 내에는 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있는 내연기관용 노킹 검출 장치에 대한 실시예가 도시되어 있다. 상세하게는 내연기관의 실린더에 할당되어 있으면서 실린더 내 노이즈 또는 내연기관의 노이즈를 검출하며, 상기 노이즈들에 의존하는 출력신호를 공급하는 노킹센서가 10으로 표시되어 있다. 검출된 노이즈들은 조절 가능한 증폭기(11) 및 필터를 통해 복조회로(13)(demodulation circuit)에 공급된다.
복조회로(13)의 정류기는 적분기(15)와 연결되어 있다. 게인 조절함으로써, 출력신호의 기준값은 계속해서 일정하면서 속도에 의존하지 않는 것이 달성될 수 있다. 상기 적분기(15)는 크랭크 샤프트와 동기인 측정 윈도우 동안 측정신호(ikr)를 형성하고, 상기 측정 윈도우는 제어장치(16)에 의해 속도센서(17)의 출력신호에 따라 형성된다. 상기 측정신호는 비교기(18) 내에서 제어장치에 의해 사전 설정된 노킹 임계값(KS)과 비교되며, 비교기(19)의 출력신호는 노킹 검출 신호로서 이용된다. 제어장치(16)로부터 노킹조절을 위해 출력 신호가 출력단(20a) (output stage)에 해당 실린더 내 점화를 야기하기 위해 공급된다.
필터(12)의 특성은 변화될 수 있다. 예를 들어 대역통과 필터는, 사전 설정 가능한 주파수가 통과대역 내에 위치하도록, 예를 들어 제어장치(16)의 적합한 제어펄스에 의해 전환될 수 있다. 전환 또는 주파수 변화는 예컨대 제어장치(16)의 마이크로프로세서로부터 제어 펄스에 의해 야기될 수 있다. 특히 제거될 배경 노이즈는 그 주파수가 속도에 의존하기 때문에, 필터특성은 속도에 따라 변화되거나 전환된다.
필터장치, 정류기 및 적분기 뿐 아니라 경우에 따라 추가의 구성요소는 디지털 및/또는 아날로그 방식으로, 즉 아날로그 및 디지털 엘리먼트의 조합으로써도 실현될 수 있으며, 내연기관의 제어장치(16) 내에, 예컨대 제어장치의 프로세서 내에 집적될 수 있다. 요구되는 처리단계는 예컨대 마찬가지로 제어장치(16) 내에서 실시된다. 상기 제어장치(16), 예컨대 내연기관의 통상적인 제어장치는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 적합한 프로세서 및 메모리 장치를 포함한다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관용 노킹 검출 방법으로서,
    적어도 하나의 노킹센서(1a, 1b, ..., 1n)에 의해, 적어도 하나의 실린더 내의 연소에 근거하여 발생하는 신호가 검출되며, 평가회로(20)에 의해, 상기 적어도 하나의 노킹센서에 의해 검출된 신호가 평가되며, 상기 신호를 평가하기 위한 상기 평가회로 내에 통합된 대역통과 필터(25)에 의해 신호의 주파수대역이 선택되는 내연기관용 노킹 검출 방법에 있어서,
    상기 대역통과 필터의 통과대역의 상한 및/또는 하한 차단 주파수가 실린더 개별적으로 및/또는 속도에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대역통과 필터의 통과대역의 중간 주파수가 실린더 개별적으로 및/또는 속도에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 중간 주파수 및/또는 상기 하한 차단 주파수 및/또는 상기 상한 차단 주파수가 속도 및/또는 실린더 수에 따라 각각의 특성맵으로부터 판독되고, 상기 특성맵은 마이크로컴퓨터(30)의 메모리 유닛(37) 내에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 노킹 검출 임계값은 사전 설정된 임계값 보정계수와 곱해지는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기준값의 적응을 위한 추종 계수(N)가 상기 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 사전 설정된 기준값 보정계수와 곱해지는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 방법.
  6. 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관용 노킹 검출 장치로서,
    상기 적어도 하나의 실린더 내의 연소에 의해 발생하는 신호의 검출을 위해 적어도 하나의 노킹센서(1a, 1b, ..., 1n)가 제공되어 있으며, 상기 적어도 하나의 노킹센서에 의해 검출된 신호를 평가하기 위해 상기 평가회로(20)가 제공되어 있으며, 상기 평가회로 내에 대역통과 필터(25)가 제공됨으로써, 상기 신호의 평가를 위해 신호의 주파수 대역이 선택될 수 있는 내연기관용 노킹 검출 장치에 있어서,
    제어 유닛(31)이 제공되어 있으며, 상기 제어 유닛(31)에 의해 상기 대역통과 필터의 통과대역의 상한 및/또는 하한 차단 주파수가 실린더 개별적으로 및/또는 속도에 따라 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(31)에 의해, 상기 대역통과 필터의 통과대역의 중간 주파수가 실린더 개별적으로 및/또는 속도에 따라 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    마이크로컴퓨터(30) 내에 메모리 유닛(37)이 제공되고, 상기 메모리 유닛(37)은 속도 및/또는 실린더 수에 따라, 상기 대역통과 필터의 중간 주파수 및/또는 하한 차단주파수 및/또는 상한 차단주파수를 각각 하나의 특성맵에 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리 유닛(37)은 임계값 수정계수를 포함하고, 상기 임계값 보정 계수는 상기 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 노킹 검출 임계값과 곱해질 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리 유닛(37)은 기준값 수정계수를 포함하고, 상기 기준값 보정 계수는 상기 대역통과 필터의 통과대역의 변화 시에 기준값에 대한 추종 계수(N)와 곱해질 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 특성의 변화 또는 실린더 개별적인 변화 시에 변경되는 내연기관용 노킹 검출 장치.
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