DE102006000313A1

DE102006000313A1 - Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006000313A1
Application number: DE102006000313A
Authority: DE
Inventors: Rihito Toyota Kaneko; Kenji Toyota Kasashima; Masatomo Toyota Yoshihara; Koji Toyota Aso; Kenji Toyota Senda; Shigeru Kamio; Yuichi Takamura
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP2007009735A; DE102006000313B4; US7478624B2; JP4600181B2; US20060288982A1

Abstract

Eine Maschinen-ECU verarbeitet ein Programm einschließlich eines Schritts (S100) zur Berechnung von Intensitätswerten LOG(V), eines Schritts (S102) zur Erfassung von Vibrationswellenformen, eines Schritts (S104) zur Berechnung eines Korrelationskoeffizienten K auf der Basis der Vibrationswellenformen, eines Schritts (S108) des Erstellens einer Häufigkeitsverteilung der Intensitätswerte LOG(V), die kleiner als ein Schwellenwert V(1) sind, und von Intenstitätswerten LOG(V) in einem Zyklus, in welchem der Korrelationskoeffizient K größer als ein Schwellenwert K(1) ist, eines Schritts (S112) zur Berechnung eines Klopfbestimmungspegels V(KD) auf der Basis eines Medians V(50) und einer Standortabweichung sigma der Intensitätswerte LOG(V) und eines Schritts (S114) des Zählens der anzahl der Intensitätswerte LOG(V) größer als der Klopfbestimmungspegel V(KC) als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zur Steuerung der Zündzeit einer Brennkraftmaschine, und insbesondere eine Technik, bei der eine Vielzahl von Intensitätswerten bezüglich der Intensität einer Vibration der Brennkraftmaschine erfasst werden, und wobei auf der Basis der Intensitätswerte und der Anzahl (Häufigkeit) jedes Intensitätswerts die Zündzeit der Brennkraftmaschine gesteuert.

Im Allgemeinen wird ein Klopfbestimmungspegel durch Multiplizieren eines Mittelwerts von Klopfsensorsignalen mit einer Konstanten K eingestellt. In einem derartigen Klopfsteuerungssystem KCS (Knock Control System) tritt ein Problem auf, das ein optimaler K-Wert in Abhängigkeit von Herstellungsänderungen oder zeitweiligen Änderungen von Maschinen, der Klopfsensoren oder dergleichen einer Veränderung unterliegt, wobei die Klopferfassung nicht in genauer Weise durchgeführt werden kann. Zur Lösung dieses Problems ist eine Vorgehensweise bekannt zur Bestimmung des Vorliegens oder des Fehlens eines Klopfens auf der Basis eines Verteilungsprofils des Klopfsensorsignals.

Eine Klopfsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 01-315649 offenbart, und umfasst: einen Klopfsensor zur Erfassung des Klopfens in der Brennkraftmaschine, einen Klopfintensitätswertdetektor zur Erfassung der Klopfintensitätswerte V, die effektiv für eine Klopferfassung sind, aus den Signalen des Klopfsensors, eine Klopfbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Vorliegens oder der Abwesenheit eines Klopfens durch Vergleichen der Klopfintensitätswerte mit einem Klopfbestimmungspegel, eine Klopfsteuerungseinrichtung zur Steuerung der Klopfsteuerungsfaktoren wie eine Zündzeit oder ein Luft-Brennstoff-Verhältnis auf der Basis des Bestimmungsergebnisses, einen Kumulativprozentpunktdetektor zur Erfassung eines kumulativen Prozentpunkts VP der Verteilung von ungefähr logarithmisch umgewandelten Werten der Klopfintensitätswerte V jedes Mal dann, wenn der Klopfintensitätswert V angegeben wird, einen Standartabweichungsdetektor zur Erfassung eines tatsächlichen Standartabweichungswerts S der ungefähr logarithmisch umgewandelten Werte der Klopfintensitätswerte jedes Mal dann, wenn der Klopfintensitätswert V eingegeben wird, und eine Klopfbestimmungspegeleinstelleinheit zum Einstellen eines Klopfbestimmungspegels VKD gemäß VKD = Sⁿ × VP (wobei n ≥ 2,5 ist) auf der Basis eines Kumulativprozentpunks VP und der tatsächlichen Standartabweichungswerte S. Aus den erfassten Knopfintensitätswerten V werden diejenigen, die höher sind als ein Klopfbestimmungspegel VKD als Klopfintensitätswerte V in Folge des Klopfens bestimmt. Dies bedeutet, dass die Anzahl (Häufigkeit) der Klopfintensitätswerte höher als ein Klopfbestimmungspegel VKD als die Anzahl der Ereignisse (Häufigkeit), dass das Klopfen aufgetreten ist, bestimmt wird.

Gemäß der Klopfsteuerungseinrichtung, die in dieser Druckschrift beschrieben ist, wird der Kumulativprozentpunkt VP der Verteilung der ungefähr logarithmisch umgewandelten Werte der Klopfintensitätswerte V, die mittels des Klopfintensitätswertdetektors erfasst werden, mittels des Kumulativprozentpunktdetektors jedes Mal dann, wenn der Klopfintensitätswert V eingegeben wird, erfasst, und der tatsächliche Standardabweichungswert der ungefähr logarithmisch umgewandelten Werte der Klopfintensitätswerte V wird jedes Mal dann ermittelt, wenn der Klopfintensitätswert V angegeben wird. Auf der Basis des Kumulativprozentpunkts VP und des tatsächlichen Standartabweichungswerts wird der Klopfbestimmungspegel gemäß VKD = Sⁿ × VP durch die Klopfbestimmungspegeleinstelleinheit eingestellt, und der Klopfbestimmungspegel und die Klopfintensitätswerte werden mittels der Klopfbestimmungseinrichtung verglichen, wobei das Vorliegen oder die Abwesenheit des Klopfens bestimmt wird.

Vibrationen infolge des Betriebs eines Kolbens oder eines Injektors oder das Aufsetzen eines Einlassventils oder eines Auslassventils werden ungeachtet dessen erzeugt, ob Klopfen vorliegt. Werden somit Klopfintensitätswerte V aus derartigen Vibrationen ermittelt, dann kann ein Klopfauftretezustand nicht in korrekter Weise bestimmt werden, wobei die Zündzeit nicht durch eine Nacheilung oder eine Voreilung der Zündzeit gesteuert werden kann. Es ist daher erforderlich, Klopfintensitätswerte V zu erfassen, während Vibrationen infolge von Rauschkomponenten beseitigt werden. In einer Klopfsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Beschreibung in der Druckschrift JP 01-315694 ist jedoch ein derartiges Problem nicht berücksichtigt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, in angemessener Weise eine Zündzeit zu steuern.

Eine Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Detektor zur Erfassung von Intensitätswerten bezüglich der Intensität einer in der Brennkraftmaschine erzeugten Vibration in einem vorbestimmten ersten Intervall eines Kurbelwinkels in einer Vielzahl von Zündzyklen; einen zweiten Detektor zur Erfassung von Wellenformen der in der Brennkraftmaschine erzeugten Vibrationen in einem vorbestimmten zweiten Intervall für einen Kurbelwinkel in einer Vielzahl von Zündzyklen; eine Speichereinrichtung zum vorherigen Speichern einer Wellenform der Vibration der Brennkraftmaschine; eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung eines Werts bezüglich einer Abweichung zwischen der erfassten Wellenform und der gespeicherten Wellenform auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs der erfassten Wellenform mit der gespeicherten Wellenform; und eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Zündzeit der Brennkraftmaschine auf der Basis der Intensitätswerte, die eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllen, und der Intensitätswerte in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich der Abweichung, die eine vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, aus der Vielzahl der Intensitätswerte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Intensitätswerte bezüglich der Intensität der Vibration, die in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, in einem ersten Intervall für einen Kurbelwinkel ermittelt. Ferner werden Wellenformen der in der Brennkraftmaschine verursachten Vibration in einem vorbestimmten zweiten Intervall für einen Kurbelwinkel ermittelt. Auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs der Wellenformen mit einer gespeicherten Wellenform wird ein Wert bezüglich einer Abweichung berechnet. Dieser Wert bezüglich einer Abweichung wird als ein kleiner Wert berechnet, falls die erfasste Wellenform Wellenformen einer Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente (Vibrationen einer Rauschkomponente) der Brennkraftmaschine aufweist, im Vergleich zu dem Fall, dass diese nicht enthalten ist. Ein Produkt einer Standartabweichung und eines Koeffizienten wird zu dem Medianwert der erfassten Intensitätswerte addiert, wobei ein Klopfbestimmungspegel berechnet wird, und es wird die Anzahl der Intensitätswerte größer als der Knopfbestimmungspegel als die Anzahl der Ereignisse bestimmt, mit der das Klopfen aufgetreten ist. Dabei ist zu beachten, dass die Vibration einer Rauschkomponente ungeachtet des Vorliegens oder der Abwesenheit eines Klopfens auftritt. Umfassen die erfassten Intensitätswerte Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente, dann kann ein Klopfauftretezustand (Klopfzustand) nicht in genauer Weise bestimmt werden, so dass eine Nacheilung oder Voreilung der Zündzeit nicht in angemessener Weise durchgeführt werden kann. Falls die Vibration einer Rauschkomponente verursacht wird, dann werden die erfassten Intensitätswerte größer. In einen Zündzyklus, in welchem Wellenformen der Vibration einer Rauschkomponente ermittelt werden, wird ein Wert bezüglich einer Abweichung als klein berechnet. Somit können Intensitätswerte, die größer als der erste Wert sind und in einem Zyklus vorliegen, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung kleiner als der zweite Wert berechnet wird, als Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden. Daher wird die Zündzeit auf der Basis der Intensitätswerte gesteuert, die kleiner als der erste Wert sind, sowie Intensitätswerte in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung größer als der zweite Wert berechnet wird. Auf der Basis der Intensitätswerte, die kleiner als der erste Wert sind, und Intensitätswerten in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung größer als der zweite Wert berechnet wird, wird die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt, und es wird die Zündzeit auf der Basis der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, gesteuert. Mit anderen Worten, Intensitätswerte, die größer als der erste Wert sind und die in einem Zündzyklus vorliegen, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung kleiner als der zweite Wert ist, werden aus den erfassten Intensitätswerten ausgeschlossen, und die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, wird bestimmt. Auf der Basis der bestimmten Anzahl der Ereignisse kann die Zündzeit gesteuert werden. Es ist daher möglich, die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis der Intensitätswerte zu bestimmen, die nicht als Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden, und es kann auf der Basis des Bestimmungsergebnisses eine Zündzeitsteuerung erfolgen. Es ist somit möglich, den Einfluss eines Rauschens zu unterdrücken und die Zündzeit zu steuern. Im Ergebnis ist es möglich, eine Zündzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine bereit zu stellen, die in der Lage ist, die Zündzeit in angemessener Weise zu steuern.

Vorzugsweise umfasst die Zündzeitsteuerung eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis der Intensitätswerte, die eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllen, und der Intensitätswerte in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die die vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, aus der Vielzahl der Intensitätswerte. Die Steuerungseinrichtung steuert die Zündzeit der Brennkraftmaschine auf der Basis der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis von Intensitätswerten, die eine erste vorbestimmte Bedingung erfüllen, und Intensitätswerten in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, bestimmt. Ein Wert bezüglich einer Abweichung wird als kleiner berechnet, falls beispielsweise erfasste Wellenformen Wellenformen einer Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente (Vibration einer Rauschkomponente) der Brennkraftmaschine umfassen, im Vergleich zu dem Fall, dass dies nicht umfasst wird. Ein Klopfbestimmungspegel wird berechnet durch Addieren eines Produkts einer Standartabweichung und eines Koeffizienten zu dem Median der erfasstem Intensitätswerte, und die Anzahl der Intensitätswerte größer als der Klopfbestimmungspegel wird als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt. Dabei ist zu beachten, dass die Vibration einer Rauschkomponente ungeachtet dessen auftritt, ob Klopfen vorliegt oder nicht. Umfassen somit die erfassten Intensitätswerte Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente, dann kann die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, nicht in korrekter Weise bestimmt werden. Werden Vibrationen einer Rauschkomponente verursacht, dann werden erfasste Intensitätswerte größer. In einem Zündzyklus, in welchem Wellenformen einer Vibration einer Rauschkomponente erfasst werden, wird ferner ein Wert bezüglich einer Abweichung als klein berechnet. Intensitätswerte, die größer als der erste Wert sind und in einem Zündzyklus vorliegen, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung kleiner als der zweite Wert ist, berechnet wird, können als Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden. Auf der Basis von Intensitätswerten, die eine Bedingung eines kleineren Werts als der erste Wert erfüllen, und Intensitätswerte in einen Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine Bedingung kleiner als der zweite Wert erfüllt, berechnet wird, wird die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt. Mit anderen Worten, Intensitätswerte, die größer als der erste Wert sind und die in einem Zündzyklus vorliegen, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung kleiner als der zweite Wert berechnet wird, werden von den erfassten Intensitätswerten ausgeschlossen, und die Anzahl der Ereignisse, das Klopfen aufgetreten ist, wird bestimmt. Es ist daher möglich, die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis von Intensitätswerten zu bestimmen, die nicht als Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente angesehen werden. Daher kann die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt werden, wobei der Einfluss eines Rauschens unterdrückt wird. Es ist somit möglich, die Anzahl der Ereignisse, dass ein Klopfen aufgetreten ist, mit großer Genauigkeit zu bestimmen. Auf der Basis der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, und die in dieser Weise bestimmt sind, wird die Zündzeit gesteuert. Daher kann die Zündzeit der Brennkraftmaschine in angemessener Weise gesteuert werden.

Vorzugsweise umfasst die Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine des Weiteren eine Bestimmungswertberechnungseinrichtung zur Berechnung eines Klopfbestimmungswerts auf der Basis von Intensitätswerten, die eine erste Bedingung erfüllen, und Intensitätswerten in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird. Die Bestimmungseinrichtung bestimmt die Anzahl der Intensitätswerte größer als ein Klopfbestimmungswert aus den Intensitätswerten, die eine erste Bedingung erfüllen, und Intensitätswerten in einem Zyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Anzahl der Ereignisse, das Klopfen aufgetreten ist, durch Vergleichen der Intensitätswerte mit einem Klopfbestimmungspegel zu bestimmen.

Vorzugsweise ist die erste Bedingung eine Bedingung, die kleiner als ein vorbestimmter erster Wert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zündzeit auf der Basis von Intensitätswerten, die eine Bedingung kleiner als der erste Wert erfüllen, gesteuert. Zu dieser Zeit können Intensitätswerte der Vibrationen infolge einer Rauschkomponente größer als der erste Wert werden. Daher können Intensitätswerte, die als Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden, ausgeschlossen werden. Es ist daher möglich, die Zündzeit in angemessener Weise auf der Basis der Intensitätswerte zu steuern, die nicht als eine Vibration verursacht durch eine Rauschkomponente betrachtet werden.

Insbesondere ist der erste Wert ein Median der Intensitätswerte, die in einem ersten Zustand erfasst werden, bei dem die Brennkraftmaschine in der Weise betrieben wird, dass Vibrationen infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente der Brennkraftmaschine nicht in dem ersten Intervall verursacht werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als der erste Wert ein Median von Intensitätswerten verwendet, die in einem Zustand erfasst werden, bei dem die Brennkraftmaschine derart betrieben wird, dass eine Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente nicht in dem ersten Intervall verursacht wird. Die Zündzeit wird auf der Basis der Intensitätswerte, die eine Bedingung kleiner als der Median erfüllen, gesteuert. Zu dieser Zeit können die Intensitätswerte der Vibration infolge einer Rauschkomponente größer als der Median werden. Daher können Intensitätswerte, die als Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden können, ausgeschlossen werden. Es ist daher möglich, die Zündzeit in angemessener Weise auf der Basis von Intensitätswerten zu steuern, die betrachtet werden als nicht durch die Vibration einer Rauschkomponente verursacht.

Vorzugsweise ist die vorbestimmte Komponente zumindest ein Teil aus einem Kolben, einem Injektor, einem Einlassventil und einem Auslassventil.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zündzeit in angemessener Weise durch Unterdrücken einer Rauschkomponente zu steuern, die infolge zumindest eines Kolbens, eines Injektors, eines Einlassventils und eines Auslassventils erzeugt wird.

Vorzugsweise berechnet die Berechnungseinrichtung einen Wert bezüglich einer Abweichung als kleiner, falls die erfasste Wellenform Wellenformen einer Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente der Brennkraftmaschine einschließt, im Vergleich zu dem Fall, dass dies nicht eingeschlossen ist. Die zweite Bedingung ist eine Bedingung, die größer als ein vorbestimmter zweiter Wert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zündzeit auf der Basis von Intensitätswerten in einem Zündzyklus gesteuert, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine Bedingung größer als der zweite Wert erfüllt, berechnet wird. Falls erfasste Wellenformen Wellenformen einer Vibration einer Rauschkomponente umfassen, dann kann zu dieser Zeit ein Wert bezüglich einer Abweichung kleiner als der zweite Wert berechnet werden. Daher können Intensitätswerte, die als Intensitätswerte einer Vibration zu einer Rauschkomponente betrachtet werden, ausgeschlossen werden. Es ist auf diese Weise möglich, die Zündzeit in angemessener Weise auf der Basis von Intensitätswerten zu steuern, die nicht als Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente angesehen werden.

Vorzugsweise ist der zweite Wert ein Maximalwert eines Werts bezüglich einer Abweichung, die in einem Zustand berechnet wird, bei dem die Brennkraftmaschine in der Weise betrieben wird, dass die Vibration infolge des Betriebs der vorbestimmten Komponente in dem zweiten Intervall verursacht wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zündzeit auf der Basis von Intensitätswerten in einem Zündzyklus gesteuert, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine zweite Bedingung größer als der Maximalwert eines Werts bezüglich einer Abweichung erfüllt, wenn eine Wellenform eine Vibration einschließlich einer Rauschkomponente ermittelt wird, berechnet wird. Falls zu dieser Zeit die erfassten Wellenformen Wellenformen einer Vibration einer Rauschkomponente einschließen, wird ein Wert bezüglich einer Abweichung als ein kleinerer Wert als der Maximalwert berechnet. Daher können Intensitätswerte, die als Intensitätswerte einer Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden, ausgeschlossen werden. Es ist auf diese Weise möglich, die Zündzeit in angemessener Weise auf der Basis von Intensitätswerten zu steuern, die nicht als Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden.

Vorzugsweise ist die vorbestimmte Komponente zumindest ein Teil wie ein Kolben, ein Injektor, ein Einlassventil und ein Auslassventil.

Es ist somit gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Zündzeit in angemessener Weise durch Unterdrücken einer Rauschkomponente zu steuern, die infolge von zumindest einem Teil aus einem Kolben, einem Injektor, einem Einlassventil und einem Auslassventil erzeugt wird.

Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren verständlich.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Es zeigen:
1 ein schematisches Aufbaudiagramm zur Veranschaulichung einer mittels einer Maschinen-ECU gesteuerten Maschine, die eine Zündzeitsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,
2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Wellenform der Maschine,
3 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Klopfwellenformmodells, das in einem Speicher der Maschinen-ECU gespeichert ist,
4 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Zustands des Vergleichens einer normierten Vibrationswellenform und eines Klopfwellenformmodells,
5 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Häufigkeitsverteilung von Intensitätswerten LOG(V),
6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung von Intensitätswerten LOG(V) zur Verwendung bei der Erzeugung der Häufigkeitsverteilung,
7 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung von Intensitätswerten LOG(V), wenn ein Schwellenwert V(1) eingestellt ist,
8 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung von Intensitätswerten LOG(V), wenn ein Schwellenwert K(1) eingestellt ist,
9 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des Steuerungsaufbaus (Steuerungsstruktur) eines mittels der Maschinen-ECU gemäß 1 zu verarbeitenden Programms,
10 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Häufigkeitsverteilung, die erzeugt wird unter Verwendung der Intensitätswerte LOG(V), in welchem Intensitätswerte LOG(V) einer Vibration einschließlich einer Rauschkomponente gemischt sind, und
11 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Häufigkeitsverteilung, die erzeugt wird unter Verwendung von Intensitätswerten LOG(V), in welchem Intensitätswerte LOG(V) einer Vibration einschließlich einer Rauschkomponente unterdrückt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ihre Namen und Funktionen sind jeweils die gleichen. Eine detaillierte Beschreibung derselben wird somit nicht wiederholt.
Gemäß der Darstellung in 1 wird eine Maschine 100 eines Fahrzeugs mit einer daran angeordneten Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Programms verwirklicht, das beispielsweise durch eine Maschinen-ECU (Electronic Control Unit, Maschinensteuerungseinheit) 200 verwirklicht wird.
Die Maschine 100 ist eine Brennkraftmaschine, die eine von einem Luftreiniger 102 zur Verfügung gestellte Luft und ein Luft-Brennstoff-Gemisch, das durch einen Injektor 104 eingespritzt wird, mit einer Zündkerze 106 in einer Brennkammer zündet und dies verbrennt. Der Injektor 104 kann ein Injektor sein, der Brennstoff in einen Ansaugkrümmer einspritzt, oder kann ein Injektor sein, der den Brennstoff direkt in einen Zylinder einspritzt.
Wird das Luft-Brennstoff-Gemisch verbrannt, dann wird ein Kolben 108 durch einen Verbrennungsdruck nach unten gedrückt, und eine Kurbelwelle 110 wird gedreht. Das verbrannte Luft-Brennstoff-Gemisch (Abgas) wird mittels eines Drei-Wege-Katalysators 112 gereinigt und sodann nach außerhalb des Fahrzeugs abgegeben. Die in die Maschine 100 angesaugte Luftmenge wird mittels eines Drosselventils (Drosselklappe) 114 reguliert bzw. eingestellt.
Die Maschine 100 wird mittels der Maschinen-ECU 200 gesteuert. Die Maschinen-ECU 200 ist mit einem Klopfsensor 300, einem Wassertemperatursensor 302, einem Kurbelpositionssensor (Kurbelwellenpositionssensor) 306, der gegenüber eines Zeitsteuerungsrotors 304 angeordnet ist, einem Drosselöffnungssensor 308, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 310 und einem Zündschalter 312 verbunden.
Der Klopfsensor 300 besteht aus einem piezoelektrischen Element. Der Klopfsensor 300 erzeugt eine Spannung durch Vibrationen der Maschine 100. Die Größe der Spannung entspricht der Größe (Stärke, Amplitude) der Vibration. Der Klopfsensor 300 überträgt Signale zur Angabe der Spannung zur Maschinen-ECU 200. Der Wassertemperatursensor 302 erfasst die Temperatur eines Kühlwassers in einem Kühlwassermantel der Maschine 100, und überträgt Signale zur Angabe des Erfassungsergebnisses zur Maschinen-ECU 200.
Der Zeitsteuerungsrotor ist an einer Kurbelwelle 110 angeordnet und dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle 110. An dem äußeren Bereich des Zeitsteuerungsrotors 304 ist eine Vielzahl von Vorsprüngen in vorbestimmten Intervallen angeordnet. Der Kurbelwellenpositionssensor 306 ist gegenüber den Vorsprüngen des Zeitsteuerungsrotors 304 vorgesehen. Dreht sich der Zeitsteuerungsrotor 304, dann ändert sich ein zwischen den Vorsprüngen des Zeitsteuerungsrotors 304 und des Kurbelwellenpositionssensors 306 angeordneter Luftspalt, so dass ein durch ein Spulenteil des Kurbelwellenpositionssensors 306 durchlaufender magnetischer Fluss vergrößert oder vermindert wird, wodurch eine elektromotorische Kraft in dem Spulenteil erzeugt wird. Der Kurbelwellenpositionssensor 306 überträgt ein Signal zur Angabe der elektromotorischen Kraft zur Maschinen-ECU 200. Die Maschinen-ECU 200 erfasst einen Kurbelwellenwinkel (Kurbelwinkel) auf der Basis des von dem Kurbelwellenpositionssensor 306 übertragenen bzw. gesendeten Signals.
Der Drosselöffnungssensor 308 erfasst die Drosselöffnung und überträgt ein Signal zur Angabe des Erfassungsergeb nisses zur Maschinen-ECU 200. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 310 erfasst die Anzahl der Drehungen eines (nicht gezeigten) Rads, und überträgt ein Signal zur Angabe des Erfassungsergebnisses zur Maschinen-ECU 200. Die Maschinen-ECU 200 berechnet die Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Anzahl der Umdrehungen des Rads. Der Zündschalter 312 wird mittels des Einschaltens durch einen Fahrer vor dem Starten der Maschine 100 betätigt.
Die Maschinen-ECU 200 führt Berechnungen auf der Basis von durch jeden Sensor und den Zündschalter 312 gesendeten Signalen sowie eines Kennfelds und eines in einer Speichereinrichtung 202 gespeicherten Programms durch und steuert die Gesamtanordnung, so dass die Maschine 100 in einen gewünschten Betriebszustand gebracht wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Maschinen-ECU 200 eine Wellenform der Vibration der Maschine 100 in einem vorbestimmten Klopferfassungstor („gate", ein Teil eines vorbestimmten ersten Kurbelwinkels zu einem vorbestimmten zweiten Kurbelwinkel) auf der Basis des Signals und des von dem Klopfsensor 300 übertragenen Kurbelwinkels, und bestimmt, ob ein Klopfen in der Maschine 100 aufgetreten ist, auf der Basis der erfassten Vibrationswellenform. Das Klopferfassungstor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist von dem oberen Totpunkt (0°) bis 90° in dem Verbrennungsablauf. Dabei ist zu beachten, dass das Klopferfassungstor nicht hierauf beschränkt ist.
Gemäß der Darstellung in 2 wird eine Vibrationswellenform durch einen Wert angegeben, in welchem ein Ausgangsspannungswert (Wert zur Angabe der Intensität der Vibration) des Klopfsensors 300 bei 5° (lediglich für 5°) bei dem Kurbelwinkel integriert wird. Dabei ist zu beachten, dass die Intensität der Vibration durch einen Wert angegeben werden kann entsprechend eines Ausgangsspannungswerts des Klopfsensors 300.
Die erfasste Vibrationswellenform wird mit dem Klopfwellenformmodell verglichen, das gemäß der Darstellung in 3 in der Speichereinrichtung 202 der Maschinen-ECU 200 gespeichert ist. Das Klopfwellenformmodell ist zuvor als eine Vibrationswellenform in dem Fall erzeugt worden, bei dem das Klopfen in der Maschine 100 auftritt.
In dem Klopfwellenformmodell ist die Intensität der Vibration als eine dimensionslose Zahl von 0 bis 1 angegeben, und die Intensität der Vibration entspricht nicht eindeutig dem Kurbelwellenwinkel bzw. dem Kurbelwinkel. In dem Klopfwellenformmodel gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist definiert, dass die Intensität der Vibration vermindert wird, wenn der Kurbelwinkel größer wird, nach einem Spitzenwert der Intensität der Vibration, wobei jedoch ein Kurbelwinkel, bei dem die Intensität der Vibration einen Spitzenwert annimmt, nicht definiert ist.
Das Klopfwellenformmodell gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der Vibration nach dem Spitzenwert der Intensität der Vibration infolge des Klopfens. Dabei ist zu beachten, dass das Klopfwellenformmodell entsprechend der Vibration nach dem Entstehen der Vibration infolge des Klopfens gespeichert werden kann.
Durch Experimente oder dergleichen erfasst das Klopfwellenformmodell eine Vibrationswellenform der Maschine 100, wenn in erzwungener Weise Klopfen verursacht wurde, und es ist zusammengestellt und zuvor auf der Basis der Vibrationswellenform gespeichert.
Ein Klopfwellenformmodell wird zusammengestellt bzw. kreiert durch Verwenden der Maschine 100, in welcher die Dimension der Maschine 100 und ein Ausgangswert des Klopfsensors 300 Mediane von Dimensionstoleranzen und Toleranzen der Ausgangswerte des Klopfsensors 300 sind (nachstehend auch als „Characteristic Center Engine" bzw. „Characteristic Center-Maschine" bezeichnet). Das Klopfwellenformmodell ist somit eine Vibrationswellenform, wenn in erzwungener Weise Klopfen in der Characteristic-Center-Maschine erzeugt wurde.
Dabei ist zu beachten, dass das Verfahren zum Erzeugen eines Klopfwellenformmodells nicht hierauf beschränkt ist, und es kann dies auch durch eine Simulation gebildet werden. Die Maschinen-ECU 200 vergleicht die erfasste Wellenform und ein gespeichertes Klopfwellenformmodell, und bestimmt, ob in der Maschine 100 Klopfen aufgetreten ist.
Bei dem Vergleich der erfassten Wellenform und des Klopfwellenformodels werden eine normierte Wellenform und das Klopfwellenformmodell gemäß der Darstellung in 4 miteinander verglichen. Hierbei bedeutet die Normierung, dass die Intensität der Vibration als eine dimensionslose Zahl zwischen 0 und 1 durch Dividieren des Maximalwerts des Integralwerts in der erfassten Wellenform durch jeden Integralwert angegeben ist. Das Normierungsverfahren ist jedoch hierauf nicht beschränkt.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die Maschinen-ECU 200 einen Korrelationskoeffizienten K, der ein Wert ist bezüglich einer Abweichung zwischen der normierten Wellenform und einem Klopfwellenformmodell. In einem Zustand, bei dem die Zeit, zu der die Intensität der Vibration in einer Vibrationswellenform nach der Normierung und die Zeit, zu der die Intensität der Vibration in einem Klopfwellenformmodell besteht, wird ein Absolutwert (Versetzungsbetrag) der Abweichung zwischen der Vibrationswellenform nach der Normierung und dem Klopfwellenformmodell durch einen Kurbelwinkel (entsprechend 5°) berechnet, wobei der Korrelationskoeffizient K berechnet wird.
Wird nun angenommen, dass ein Absolutwert eine Abweichung zwischen einer Vibrationswellenform nach der Normierung und einem Klopfwellenformmodell durch den Kurbelwinkel ΔS(I) beträgt (I ist eine natürliche Zahl), und ein Wert, bei dem die Intensität der Vibration in dem Klopfwellenformmodell mit dem Kurbelwinkel (einen Bereich des Klopfwellenformmodells) integriert ist, S beträgt, dann wird ein Korrelationskoeffizient K gemäß einer Gleichung K = (S – ΣΔS(I))/S berechnet. Hierbei ist ΣΔS(I) der Gesamtwert von ΔS(I). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Korrelationskoeffizient K als ein größerer Wert berechnet, wenn die Form der Vibrationswellenform dem Klopfwellenformmodell ähnlich ist. Ist eine Wellenform einer Vibration infolge eines anderen Grunds als des Klopfens in den Vibrationswellenformen enthalten, dann wird ein Korrelationskoeffizient K als ein kleinerer Wert berechnet. Dabei ist zu beachten, dass ein Verfahren zur Berechnung des Korrelationskoeffizienten K nicht hierauf beschränkt ist.
Ferner berechnet die Maschinen-ECU 200 eine Klopfintensität N auf der Basis eines Korrelationskoeffizienten K und des Maximalwerts (Spitzenwerts) der Integralwerte (integrierte Werte). Wird nun angenommen, dass der Maximalwert der Integralwerte P ist und ein Wert zur Angabe der Vibration der Maschine 100 in einem Zustand, in dem Klopfen in der Maschine 100 nicht aufgetreten ist, BGL ist (Back Ground Level), dann wird die Klopfintensität N gemäß einer Gleichung N = P × K/BGL berechnet. Der Wert von BGL wird in dem Speicher 202 gespeichert. Es ist zu beachten, dass das Verfahren zur Berechnung der Klopfintensität N nicht hierauf beschränkt ist.
Falls die berechnete Klopfintensität N größer als der Bestimmungswert V(KX) ist, dann bestimmt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Maschinen-ECU 200, dass in der Maschine 100 Klopfen aufgetreten ist, und es wird die Zündzeit verzögert bzw. nacheilend eingestellt. Ist die Klopfintensität N hingegen kleiner als der Bestimmungswert V(KX), dann bestimmt die Maschinen-ECU 200, dass in der Maschine 100 Klopfen nicht aufgetreten ist, und es wird die Zündzeit voreilend eingestellt.
Als ein Anfangswert des Bestimmungswerts V(KX) wird ein Wert verwendet, der zuvor mittels Experimenten und dergleichen bestimmt wurde. Auch in dem Fall, dass dieselbe Vibration in der Maschine 100 infolge einer Änderung der Ausgangswerte des Klopfsensors 300 oder eine Verschlechterung verursacht wurde, kann die zu erfassende Intensität Schwankungen unterliegen. In einem derartigen Fall ist es erforderlich, den Bestimmungswert V(VK) zu korrigieren, und zu bestimmen, ob Klopfen aufgetreten ist, unter Verwendung eines Bestimmungswerts V(KX) entsprechend der zu erfassenden tatsächlichen Intensität.
Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Bestimmungswert V(KX) unter Verwendung der Häufigkeitsverteilung zur Darstellung der Beziehung zu den Intensitätswerten LOG(V), die Werte sind, bei denen die Intensitäten V für die vorbestimmte Anzahl der Zündzyklen (beispielsweise 200 Zyklen) logarithmisch umgewandelt sind, sowie der Häufigkeit, dass die Intensitätswerte LOG(V) erfasst wurden (kann auch als die Anzahl der Ereignisse oder die Wahrscheinlichkeit bezeichnet werden) korrigiert. Intensitäten V zur Berechnung der Intensitätswerte LOG(V) sind Spitzenwerte der Intensitäten bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel.
In der Häufigkeitsverteilung wird ein Median V(50), in welchem die Häufigkeit der Intensitätswerte LOG(V) von dem Minimumwert akkumuliert wurden und 50% erreichen, berechnet. Ferner wird in der Häufigkeitsverteilung eine Standartabweichung σ berechnet. Ein Wert, bei dem ein Produkt aus einem Koeffizienten U (U ist eine Konstante, beispielsweise U = 3) und der Standartabweichung σ zu dem Median V(50) addiert wird, wird zu einem Klopfbestimmungspegel V(KD). Die Häufigkeit der Intensitätswerte LOG(V) größer als der Klopfbestimmungspegel V(KD) wird als Häufigkeit bezeichnet, mit der das Klopfen auftritt.
Als Intensitätswerte zur Verwendung bei der Erstellung der Häufigkeitsverteilung werden Intensitätswerte innerhalb eines in 6 mit einer gestrichelten Linie dargestellten Bereichs verwendet. 6 zeigt eine graphische Darstellung, in welchem die berechneten Intensitätswerte LOG(V) durch jeden Korrelationskoeffizienten K in einem Zyklus geplottet bzw. dargestellt sind, dass die Intensitätswerte LOG(V) erhalten werden.
Gemäß der Darstellung in 6 wird die Häufigkeitsverteilung zusammengestellt durch Ausschließen von Intensitätswerten LOG(V), die größer als ein Schwellenwert V(1) sind, und die in einem Zündzyklus berechnet werden, in welchem der Korrelationskoeffizient K kleiner als ein Schwellenwert K(1) ist. Somit wird die Häufigkeitsverteilung zusammengestellt unter Verwendung der Intensitätswerte LOG(V), die eine Bedingung kleiner als der Schwellenwert V(1) erfüllen, und ebenfalls Intensitätswerten, die in einem Zündzyklus berechnet werden, in welchem der Korrelationskoeffizient K, der eine Bedingung erfüllt, dass der Korrelationskoeffizient K größer als der Schwellenwert K(1) ist, berechnet wird.
In Verbindung mit der Darstellung in 7 wird der Schwellenwert V(1) im Einzelnen beschrieben. 7 zeigt Intensitätswerte LOG(V) in dem Fall, indem die Maschine 100 derart betrieben wird, dass die Intensität V der Vibration infolge anderer Gründe als das Klopfen (d. h. infolge von Rauschkomponenten) nicht aufgenommen wird, wenn die Intensität V zur Verwendung bei der Berechnung der Intensitätswerte LOG(V) erfasst wird.
Die Vibration einer Rauschkomponente umfasst die Vibration infolge einer Kolbenbewegung, die Vibration infolge des Betriebs des Injektors 104 (insbesondere eines Direkteinspritzinjektors), die Vibration infolge des Aufsetzens eines Einlassventils 116 oder eines Auslassventils 118, oder dergleichen.
In einem Tor (Gate, innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkels) zum Aufnehmen der Intensität V wird die Maschine 100 derart betrieben, so dass keine Kolbenbetätigung bzw. kein Kolbenvibrieren auftritt, oder es wird die Maschine 100 derart betrieben, dass der Injektor 104, das Einlassventil 116 und das Auslassventil 118 nicht betrieben werden, wobei Intensitätswerte LOG(V) gemäß der Darstellung in 7 berechnet werden.
Ein Median der Intensitätswerte LOG(V), der auf diese Weise berechnet wird, wird als der Schwellenwert V(1) eingestellt. Der Grund dafür, dass der Median als Schwellenwert V(1) eingestellt wird liegt daran, dass die Intensitätswerte LOG(V) der Vibrationen einer Rauschkomponente als größer als der Median betrachtet werden. Es ist zu beachten, dass ein Wert, der nicht der Median ist (beispielsweise ein Wert kleiner als der Median) auch als der Schwellenwert V(1) eingestellt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die Darstellung in 8 wird der Schwellenwert K(1) im Einzelnen beschrieben. 8 zeigt Intensitätswerte LOG(V) in den Fällen, in denen die Maschine 100 derart betrieben wird, dass eine Wellenform des Rauschens in einer Vibrationswellenform in einem Zündzyklus enthalten ist, in welchem die Intensitätswerte LOG(V) berechnet werden.
In einem Klopferfassungstor (Gate) werden Intensitätswerte LOG(V) gemäß der Darstellung in 8 berechnet, in dem die Maschine 100 derart betrieben wird, dass ein Kolbenbetrieb bzw. eine Kolbenvibration verursacht wird, oder durch Betreiben der Maschine 100 in Verbindung mit einer Betätigung des Injektors 104, des Einlassventils 116 und des Auslassventils 118.
Der Maximalwert des auf diese Weise berechneten Korrelationskoeffizienten K wird als der Schwellenwert K(1) eingestellt. Es ist zu beachten, dass ein Wert, der nicht der Maximalwert ist (beispielsweise ein Wert größer als der Maximalwert) auch als der Schwellenwert K(1) eingestellt werden kann.
Gemäß der Darstellung in 9 wird nachfolgend eine Steuerungsstruktur eines mittels der Maschinen-ECU 200 durchzuführenden bzw. zu verarbeitenden Programms beschrieben, das die Zündzeitsteuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt.
In S100 berechnet die Maschinen-ECU 200 Intensitätswerte LOG(V) aus der Intensität V, die auf der Basis eines von dem Klopfsensor 300 gesendeten Signals ermittelt wird. Hierbei ist die Intensität V ein Spitzenwert in einem vorbestimmten Kurbelwinkel (Kurbelwellenwinkel).
In S102 erfasst die Maschinen-ECU 200 Vibrationswellenformen in einem Zündzyklus, in welchem Intensitätswerte LOG(V) auf der Basis von Signalen berechnet werden, die von dem Klopfsensor 300 gesendet werden. Es ist zu beachten, dass die Abläufe der Schritte S100 und S102 gleichzeitig durchgeführt werden können.
In S104 berechnet die Maschinen-ECU 200 den Korrelationskoeffizienten K in einem Zündzyklus, in welchem die Intensitätswerte LOG(V) auf der Basis der erfassten Vibrationswellenformen berechnet werden.
In S106 bestimmt die Maschinen-ECU 200, ob Intensitätswerte LOG(V) für N (N ist eine ganze Zahl, beispielsweise N = 200) Zyklen berechnet wurden. Berechnet die Maschinen-ECU 200 N oder mehr Ereignisse der Intensitätswerte LOG(V) innerhalb eines Bereichs, der in 6 durch die gestrichelte Linie umschlossen ist, dann wird bestimmt, dass die Intensitätswerte LOG(V) für N Zyklen berechnet sind. Berechnet die Maschinen-ECU 200 Intensitätswerte LOG(V) für N Zyklen (JA in S106), dann geht der Ablauf zu Schritt S108 über. Trifft dies nicht zu (NEIN in S106), dann kehrt der Ablauf zu S100 zurück.
In S108 erstellt die Maschinen-ECU 200 die Häufigkeitsverteilung der Intensitätswerte LOG(V) in einem Bereich, der gemäß der Darstellung in 6 und der vorstehenden Beschreibung mittels einer gestrichelten Linie eingeschlossen ist. In S110 berechnet die Maschinen-ECU 200 den Median V(50) und die Standartabweichung σ der Intensitätswerte LOG(V). Die Maschinen-ECU 200 berechnet im S112 den Klopfbestimmungspegel V(KD) auf der Basis des Medians V(50) und der Standartabweichung σ.
In S114 zählt die Maschinen-ECU 200 die Anzahl der Intensitätswerte LOG(V), die größer als der Klopfbestimmungspegel V(KD) sind, als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, in der Häufigkeitsverteilung. In S116 zählt die Maschinen-ECU 200 eine Klopfbelegung KC, welche ein Maß für die Anzahl der Ereignisse ist, dass Klopfen in N Zyklen aufgetreten ist. Insbesondere zählt die Maschinen-ECU 200 das Maß bzw. die Proportion der Intensitätswerte LOG(V), die größer als der Klopfbestimmungspegel V(KD) sind, als die Klopfbelegung KC.
In S118 bestimmt die Maschinen-ECU 200, ob die Klopfbelegung KC größer als ein Schwellenwert KC(0) ist. Ist die Klopfbelegung KC größer als der Schwellenwert KC(0) (JA in S118), dann geht der Ablauf zu S120 über. Trifft dies nicht zu (NEIN in S118), dann geht der Ablauf zu S122 über. In S120 vermindert die Maschinen-ECU 200 den Bestimmungswert V(KX). In S122 erhöht die Maschinen-ECU 200 den Bestimmungswert V(KX).
Der Betrieb der Maschinen-ECU 200 der Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung und entsprechend dem Aufbau und dem Ablaufdiagramm gemäß der vorstehenden Beschreibung wird im Einzelnen beschrieben.
Betätigt ein Fahrer den Zündschalter 312 und wird dieser eingeschaltet und die Maschine 100 gestartet, dann werden Intensitätswerte LOG(V) aus der Intensität V berechnet, die auf der Basis eines von dem Klopfsensor 300 gesendeten Signals ermittelt wird (S100). Ferner werden Vibrationswellenformen ermittelt (S102), und es wird ein Korrelationskoeffizient K berechnet (S104).
Werden Intensitätswerte LOG(V) für N Zyklen berechnet (JA in S106), dann wird die Frequenzverteilung der berechneten Intensitätswerte LOG(V) erstellt (S108). Die Häufigkeitsverteilung der Intensitätswerte LOG(V) kleiner als der Schwellenwert V(1) und Intensitätswerte LOG(V) in einem Zündzyklus, in welchem der Korrelationskoeffizient K größer als der Schwellenwert K(1) ist, werden aufbereitet.
Wird die Häufigkeitsverteilung erstellt, dann werden der Median V(50) und die Standartabweichung σ der Intensitätswerte LOG(V) berechnet (S110), und auf der Basis des Medians V(50) und der Standartabweichung σ wird der Klopfbestimmungspegel V(KD) berechnet (S112).
Falls Intensitätswerte LOG(V) der Vibration einer Rauschkomponente in Intensitätswerten LOG(V) zur Verwendung bei der Erstellung der Häufigkeitsverteilung gemischt sind, dann wird zu dieser Zeit die Vibration einer Rauschkomponente verursacht, ungeachtet dessen, ob Klopfen vorliegt oder nicht. Es ist daher schwierig, die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist (d.h. den Klopfauftretezustand), genau zu bestimmen.
Falls Intensitätswerte LOG(V) der Vibration einer Rauschkomponente mit Intensitätswerten LOG(V) gemischt sind, dann wird gemäß der Darstellung in 10 die Häufigkeit, dass große Intensitätswerte LOG(V) berechnet werden, ansteigen, so dass die Häufigkeitsverteilung eine einseitige Form erhält. In einem derartigen Fall wird die Verteilungsbreite (die Differenz zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert) der Intensitätswerte LOG(V) schmal, so dass der Fall vorliegt, bei dem Intensitätswerte LOG(V) größer als der Klopfbestimmungspegel V(KD) extrem vermindert sind. Daher kann die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, nicht mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird jedoch die Häufigkeitsverteilung unter Verwendung der Intensitätswerte LOG(V), die kleiner als der Schwellenwert V(1) sind, und Intensitätswerten LOG(V) in einem Zündzyklus verwendet, in welchem der Korrelationskoeffizient K größer als der Schwellenwert K(1) ist. Somit wird die Häufigkeitsverteilung durch Ausschließen von Intensitätswerten LOG(V) gebildet bzw. erstellt, die als Intensitätswerte der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden.
In diesem Fall erhält die Häufigkeitsverteilung eine Form die nahe bei der Normalverteilung liegt, wie es in 11 gezeigt ist. Bei dieser Häufigkeitsverteilung sind Intensitätswerte LOG(V) in einem Zündzyklus, bei dem das Klopfen aufgetreten ist, groß, und Intensitätswerte LOG(V) in einem Zündzyklus, in welchem das Klopfen nicht aufgetreten ist, klein. Es wird daher eine Häufigkeitsverteilung gebildet, in welcher die Verteilungsbreite der Intensitätswerte LOG(V) ausreichend breit ist. In diesem Fall wird ein angemessener Klopfbestimmungspegel V(KD) berechnet.
Die Anzahl der Intensitätswerte LOG(V) größer als ein Klopfbestimmungspegel V(KD) wird als die Anzahl der Ereignisse gezählt, dass Klopfen aufgetreten ist (S114), und die Proportion der Intensitätswerte LOG(V) größer als der Klopfbestimmungspegel V(KD) wird als die Klopfbelegung KC berechnet (S116).
Ist die Klopfbelegung KC größer als der Schwellenwert KC(0) (JA in S118), dann gilt, dass Klopfen mit einer höheren Häufigkeit als die erlaubte Häufigkeit aufgetreten ist. Um eine Bestimmung zu vereinfachen, dass Klopfen aufgetreten ist, wird in einem derartigen Fall der Bestimmungswert V(KX) vermindert (herabgezählt, S120). Es ist auf diese Weise möglich, das Auftreten des Klopfens durch Vergrößern der Häufigkeit, dass Klopfen als aufgetreten bestimmt wurde, zu unterdrücken, und die Zündzeit zu verzögern.
Ist andererseits die Klopfbelegung KC kleiner als der Schwellenwert KC(0) (NEIN in S118), dann kann bezüglich der Klopfauftretehäufigkeit angegeben werden, dass sie innerhalb des erlaubten Werts liegt. Es kann somit in diesem Fall angegeben werden, dass ein Zustand vorliegt, bei dem die Ausgangsleistung der Maschine 100 weiter ansteigen kann.
Der Bestimmungswert V(KX) wird daher hoch gezählt bzw. erhöht (S122). Es ist somit möglich, die Ausgangsleistung der Maschine 100 durch Unterdrücken der Häufigkeit, dass Klopfen als aufgetreten bestimmt wurde, zu erhöhen, in Verbindung mit einer Verzögerung der Zündzeit.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung erstellt eine Maschinen-ECU, die eine Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, eine Häufigkeitsverteilung unter Verwendung von Intensitätswerten LOG(V) kleiner als der Schwellenwert V(1), und Intensitätswerten LOG(V) in einem Zündzyklus, in welchem der Korrelationskoeffizient K größer als der Schwellenwert K(1) ist, um auf diese Weise die Anzahl der Ereignisse zu bestimmen, dass Klopfen aufgetreten ist. Der Schwellenwert V(1) ist ein Median der Intensitätswerte LOG(V), die in dem Fall des Betriebs der Brennkraftmaschine in der Weise erfasst wurden, dass der Intensitätswert V der Vibration einer Rauschkomponente nicht aufgenommen wurde. Der Schwellenwert K(1) ist der Maximalwert des Korrelationskoeffizienten K, der in dem Fall berechnet wurde, bei dem die Maschine derart betrieben wird, dass die Vibrationswellenformen einer Rauschkomponente in den Vibrationswellenformen in einem Zündzyklus enthalten sind, in welchem die Intensitätswerte LOG(V) berechnet werden. Es ist auf diese Weise möglich, die Intensitätswerte LOG(V) aus den berechneten Intensitätswerten LOG(V) auszuschließen, die als Intensitätswerte LOG(V) der Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden. Auf der Basis der Intensitätswerte LOG(V), die nicht als Intensitätswerte LOG(V) einer Vibration einer Rauschkomponente betrachtet werden, kann daher die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt werden. Es ist somit möglich, die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, mit hoher Genauigkeit zu bestimmen und in angemessener Weise die Zündzeit zu steuern.
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben und im Einzelnen veranschaulicht wurde ist es selbstverständlich, dass dies lediglich beispielhaft durch die Darstellung erfolgt ist, und dass diese Darstellung nicht einschränkend auszulegen ist, wobei der Bereich der vorliegenden Erfindung lediglich durch die zugehörigen Patentansprüche bestimmt wird.
Somit verarbeitet eine Maschinen-ECU ein Programm einschließlich eines Schritts (S100) zur Berechnung von Intensitätswerten LOG(V), eines Schritts (S102) zur Erfassung von Vibrationswellenformen, eines Schritts (S104) zur Berechnung eines Korrelationskoeffizienten K auf der Basis der Vibrationswellenformen, eines Schritts (S108) des Erstellens einer Häufigkeitsverteilung der Intensitätswerte LOG(V), die kleiner als ein Schwellenwert V(1) sind, und von Intensitätswerten LOG(V) in einem Zyklus, in welchem der Korrelationskoeffizient K größer als ein Schwellenwert K(1) ist, eines Schritts (S112) zur Berechnung eines Klopfbestimmungspegels V(KD) auf der Basis eines Medians V(50) und einer Standartabweichung σ der Intensitätswerte LOG(V), und eines Schritts (S114) des Zählens der Anzahl der Intensitätswerte LOG(V) größer als der Klopfbestimmungspegel V(KC) als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.

Claims

Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten Detektor (200) zur Erfassung von Intensitätswerten bezüglich einer Intensität einer Vibration, die in einer Brennkraftmaschine (100) in einem ersten Intervall eines Kurbelwinkels in einer Vielzahl von Zündzyklen verursacht wird, einem zweiten Detektor (200) zur Erfassung von Wellenformen der in der Brennkraftmaschine (100) in einem vorbestimmten zweiten Intervall eines Kurbelwinkels in der Vielzahl der Zündzyklen erzeugten Vibration, einer Speichereinrichtung (202) zum vorherigen Speichern einer Wellenform der Vibration der Brennkraftmaschine (100), einer Berechnungseinrichtung (200) zur Berechnung eines Werts bezüglich einer Abweichung zwischen der erfassten Wellenform und der gespeicherten Wellenform auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen der erfassten Wellenform und der gespeicherten Wellenform, und einer Steuerungseinrichtung (200) zum Steuern der Zündzeit der Brennkraftmaschine (100) auf der Basis eines Intensitätswerts, aus der Vielzahl der Intensitätswerte, der eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, ferner mit: einer Bestimmungseinrichtung (200) zur Bestimmung der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis eines Intensitätswerts, der die vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die die vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, aus der Vielzahl der Intensitätswerte, wobei die Steuerungseinrichtung (200) die Zündzeit der Brennkraftmaschine (100) auf der Basis der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, steuert.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, ferner mit: einer Bestimmungswertberechnungseinrichtung (200) zur Berechnung eines Klopfbestimmungswerts auf der Basis eines Intensitätswerts, der eine erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, wobei die Bestimmungseinrichtung (200) eine Anzahl der Intensitätswerte größer als der Klopfbestimmungswert aus einem Intensitätswert, der eine erste Bedingung erfüllt, und einem Intensitätswert in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich der Abweichung, die die zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, als die Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist, bestimmt.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste Bedingung eine Bedingung kleiner als ein vorbestimmter erster Wert ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, wobei der erste Wert ein Median der Intensitätswerte ist, die in einem Zustand erfasst werden, bei dem die Brennkraftmaschine (100) derart betrieben wird, dass die Vibration infolge der Betätigung einer vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) der Brennkraftmaschine (100) in dem ersten Intervall nicht verursacht wird.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Komponente (104, 108, 116, 118) zumindest ein Teil eines Kolbens (108), eines Injektors (104), eines Einlassventils (116) und eines Auslassventils (118) ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinrichtung (200) einen Wert bezüglich der Abweichung als einen kleineren Wert berechnet, wenn die erfasste Wellenform eine Wellenform der Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) der Brennkraftmaschine (100) umfasst, im Vergleich zu dem Fall, dass dies nicht umfasst ist, und die zweite Bedingung eine Bedingung größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei der zweite Wert ein Maximalwert eines Werts bezüglich einer Abweichung ist, die in einem Zustand berechnet wird, in welchem die Brennkraftmaschine (100) derart betrieben wird, dass die Vibration infolge des Betriebs der vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) in dem zweiten Intervall verursacht wird.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Komponente zumindest ein Teil aus einem Kolben (108), einem Injektor (104), einem Einlassventil (116) und einem Auslassventil (118) ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit: einer Einrichtung (200) zur Erfassung von Intensitätswerten bezüglich einer Intensität einer Vibration, die in der Brennkraftmaschine (100) in einem vorbestimmten ersten Intervall für einen Kurbelwinkel in einer Vielzahl von Zündzyklen verursacht wird, einer Einrichtung (200) zur Erfassung von Wellenformen einer Vibration, die in der Brennkraftmaschine (100) in einem vorbestimmten zweiten Intervall für einen Kurbelwinkel in der Vielzahl der Zündzyklen verursacht wird, einer Einrichtung (202) zum vorherigen Speichern einer Wellenform der Vibration der Brennkraftmaschine (100), einer Berechnungseinrichtung (200) zur Berechnung eines Werts bezüglich einer Abweichung zwischen der erfassten Wellenform und der gespeicherten Wellenform auf der Basis eines Ergebnisses des Vergleichs der erfassten Wellenform mit der gespeicherten Wellenform, und einer Steuerungseinrichtung (200) zur Steuerung einer Zündzeit der Brennkraftmaschine (100) auf der Basis eines Intensitätswerts, der eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, aus der Vielzahl der Intensitätswerte.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, ferner mit: einer Bestimmungseinrichtung (200) zur Bestimmung einer Anzahl von Ereignissen, dass Klopfen aufgetreten ist, auf der Basis eines Intensitätswerts, der die vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die die vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, aus der Vielzahl der Intensitätswerte, wobei die Steuerungseinrichtung (200) eine Einrichtung (200) umfasst zur Steuerung der Zündzeit der Brennkraftmaschine (100) auf der Basis der Anzahl der Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, ferner mit: einer Einrichtung (200) zur Berechnung eines Klopfbestimmungswerts auf der Basis eines Intensitätswerts, der eine erste Bedingung erfüllt, und eines Intensitätswerts in einem Zündzyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die eine zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, wobei die Bestimmungseinrichtung (200) eine Einrichtung (200) aufweist zur Bestimmung einer Anzahl von Intensitätswerten größer als der Klopfbestimmungswert, aus einem Intensitätswert, der die erste Bedingung erfüllt, und einem Intensitätswert in einem Zyklus, in welchem ein Wert bezüglich einer Abweichung, die die zweite Bedingung erfüllt, berechnet wird, als eine Anzahl für die Ereignisse, dass Klopfen aufgetreten ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, wobei die erste Bedingung eine Bedingung kleiner als ein vorbestimmter erster Wert ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, wobei der erste Wert ein Median der Intensitätswerte ist, die in einem Zustand erfasst werden, bei dem die Brennkraftmaschine (100) derart betrieben wird, dass die Vibration infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) der Brennkraftmaschine (100) nicht in dem ersten Intervall verursacht wird.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, wobei die vorbestimmte Komponente (104, 108, 116, 118) zumindest einen Teil aus einem Kolben (108), einem Injektor (104), einem Einlassventil (116) und einem Auslassventil (118) ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, wobei die Berechnungseinrichtung (200) eine Einrichtung (200) aufweist zur Berechnung eines Werts bezüglich der Abweichung als ein kleinerer Wert, wenn die erfasste Wellenform eine Wellenform infolge des Betriebs einer vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) der Brennkraftmaschine (100) aufweist, im Vergleich zu dem Fall, in dem dies nicht enthalten ist, und die zweite Bedingung eine Bedingung größer als ein vorbestimmter zweiter Wert ist.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, wobei der zweite Wert ein Maximalwert eines Werts bezüglich einer Abweichung ist, die in einem Zustand berechnet wird, bei dem die Brennkraftmaschine (100) derart betrieben wird, dass die Vibration infolge des Betriebs der vorbestimmten Komponente (104, 108, 116, 118) in dem zweiten Intervall verursacht wird.
Zündzeitsteuerungsvorrichtung für die Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, wobei die vorbestimmte Komponente zumindest ein Teil aus einem Kolben (108), einem Injektor (104), einem Einlassventil (116) und einem Auslassventil (118) ist.