DE10064088A1

DE10064088A1 - Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10064088A1
Application number: DE10064088A
Authority: DE
Inventors: Kimihiko Tanaya; Yasuyoshi Hatazawa; Koichi Okamura; Mitsuru Koiwa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: US6427662B2; JP2001355504A; DE10064088B4; JP3715868B2; US20010052336A1

Abstract

Eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Klopfdetektor zum Extrahieren einer Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, und eine Wellenform-Formung davon an einem vorgegebenen Schwellwert, um eine Folge von Klopfimpulsen (Kp) zu erzeugen, deren Anzahl von Impulsen eine Klopfintensität eines Klopfvorgangs anzeigt, der in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, und eine Maschinensteuereinheit zum Zählen von Klopfimpulsen (npn) in der Klopfimpulsfolge (Kp), die von dem Klopfdetektor ausgegeben wird. Die Maschinensteuereinheit beurteilt auf Grundlage der Anzahl von Klopfimpulsen (npn), ob ein Klopfvorgang gerade auftritt oder nicht. Die Maschinensteuereinheit führt ein Halten eines Spitzenwerts der Anzahl von Klopfimpulsen aus, um den Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) durch Multiplizieren der Anzahl von Impulsen mit (alpha) zu berechnen. Somit wird eine Genauigkeit in der Klopfbeurteilung durch Ausführen einer Klopfbeurteilung auf Grundlage eines maximalen Werts (MAX) der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) verbessert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die Impulse von Vibrationskomponenten bildet, die auf einen Ionenstrom überlagert sind, und in Übereinstimmung mit der Anzahl von Impulsen eine Klopfsteuerung der Brennkraftmaschine ausführt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Klopfsteuervorrichtung, die eine stabile Klopfsteuerung für den Fall ausführen kann, dass die Anzahl von Impulsen, die erzeugt werden, sich gemäß externer Faktoren (z. B. Kraftstoff, verschmutzte Zündkerzen, etc.) ändert.

2. Beschreibung des Verwandten Sachstandes

Es ist bekannt, dass bei Brennkraftmaschinen durch eine Kraftstoffverbrennung Ionen erzeugt werden. Somit können diese Ionen als ein Ionenstrom erfasst werden, indem Sonden, an die eine hohe Spannung angelegt wird, innerhalb jedes Zylinders der Maschine vorgesehen werden. Ferner ist es bekannt, dass eine Vibrationskomponente mit der gleichen Vibrationsfrequenz wie der Klopfvorgang auf diesen Ionenstrom überlagert wird, und dass diese Vibrationskomponente extrahiert wird, um so eine Klopfsteuerung auszuführen.

Mit allgemeinen Klopfsteuervorrichtungen unter Verwendung eines Ionenstroms wird eine Hochspannung zum Erzeugen eines Ionenstroms unter Verwendung einer Sekundärspannung erzeugt, die von einer Zündspule erzeugt wird, und die Hochspannung wird an die Zündkerzen in Zylindern der Brennkraftmaschine nach der Entladung für eine Zündung angelegt, wodurch der Ionenstrom gemessen wird. Die Vibrationskomponente des Klopffrequenzbands wird aus dem Ionenstrom durch ein Bandpassfilter (BPF) extrahiert, von einem Verstärker verstärkt und in der Wellenform durch einen Vergleich mit einem Erfassungsschwellwert geformt, um Klopfimpulse dadurch zu erzeugen.

Fig. 10 zeigt die Ionenstromwellenform für den Fall, dass kein Klopfvorgang vorhanden ist, die verstärkte Vibrationskomponente und Klopfimpulse. Fig. 11 zeigt die Wellenform für den Fall, dass ein Klopfvorgang gerade auftritt. Es lässt sich aus diesen Figuren verstehen, dass der Klopfzustand durch die Anzahl von Klopfimpulsen erfasst werden kann.

Die Klopfimpulse werden an eine Maschinensteuereinheit gesendet (nachstehend als eine ECU bezeichnet), so dass beurteilt wird, ob ein Klopfvorgang gerade auftritt oder nicht, und eine Steuerung des Zündzeitpunkts, d. h. eine Klopfsteuerung, wird auf Grundlage der Beurteilungsergebnisse ausgeführt.

Eine herkömmliche Klopfvorgangsbeurteilung ist auf Grundlage eines Durchschnittswerts (AVE) der Klopfimpulsanzahl (npn), die von der ECU gezählt wird, und einem Totband (OFS) durchgeführt worden. Der Durchschnittswert (AVE) der Klopfimpulsanzahl ist ein gelernter Wert, der aus dem gleitenden Durchschnitt der Klopfimpulsanzahl (npn) für jeden Zylinder berechnet wird, und wird mit der folgenden Gleichung ausgedrückt:

Gleitender Durchschnittswert: AVE = AVE + (npn - AVE) × Kflt

wobei Kflt ein Korrekturkoeffizient ist und ein Wert zwischen 0 und 1 ist.

Andererseits ist das Totband (OFS) eine Variable zum Absorbieren von Unregelmäßigkeiten in der Klopfimpulsanzahl (npn) und ist ein Kartenwert mit den Umdrehungen/Minute und der Last der Brennkraftmaschine als Parameter. Demzufolge wird der Hintergrundpegel (BGL) für jeden Zylinder unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet, so dass eine Klopfvorgangs-Beurteilung unter Verwendung dieses Hintergrundpegels ausgeführt wird.

BGL = AVE + OFS

Fig. 9 zeigt den Übergang in npn, AVE und BGL in einem Zustand ohne eine Klopfvorgang, der von einer tatsächlichen Brennkraftmaschine erhalten wird. Wie in Fig. 9 gezeigt, treten große Impulse intermittierend auf, so dass der BGL einen Übergang bei einem extrem niedrigen Pegel durchführt, wenn nur AVE vorhanden ist. Demzufolge tritt eine unnötige Verzögerung oder Zurückverlegung (Rauschzurückverlegung) für den Fall auf, dass npn < BGL ist, obwohl kein Klopfvorgang auftritt, was somit zu einem Verlust der Leistung der Maschine führt. Ein OFS wird eingestellt, um zu verhindern, dass dies auftritt, aber wie in Fig. 9 gezeigt, gibt es eine Tendenz dahingehend, dass das OFS der dominante Faktor beim Bestimmen des BGL wird.

Die Klopfintensität (np) wird mit dem folgenden Ausdruck dargestellt und der Zurückverlegungs- bzw. Verzögerungsbetrag von diesem Zündzeitpunkt wird in Übereinstimmung mit der np bestimmt.

np = npn - BGL (mit Beschränkungen von np ≧ 0).

Für den Fall, dass np ≧ 1 ist, d. h. wenn beurteilt wird, dass ein Klopfvorgang gerade auftritt, schaltet das System Kflt, der zum Berechnen des AVE verwendet wird, wodurch ein unnötiger Anstieg des BGL verhindert wird. Ferner ist selbst für den Fall von np ≦ 1, Kflt in Abhängigkeit davon umgeschaltet, ob npn ≧ AVE oder npn < AVE ist.

Ferner weist der Zurückverlegungsbetrag eine Haltezeit mit den Umdrehungen/Minute und der Last der Brennkraftmaschine als Parameter auf, und für den Fall, dass die Zurückverlegung nicht innerhalb dieser Haltezeit erneut erzeugt wird, wird der Zurückverlegungsbetrag um eine vorgegebene Geschwindigkeit verkleinert. Für den Fall, dass eine neue Zurückverlegung innerhalb der Haltezeit erzeugt wird, startet die Haltezeit von diesem Punkt.

Schnelle Änderungen in den Ansteuerbedingungen der Maschine werden allgemein auf Grundlage der Rate einer Änderung in dem Öffnungsgrad der Drossel und der Änderungsrate in Umdrehungen/Minute beurteilt. Für den Fall, dass die ECU beurteilt, dass eine schnellere Änderung als diese Bedingungen aufgetreten ist (transienter Zustand), schaltet die OFS Karte auf eine Karte für einen Übergang für eine vorgegebene Periode um. Dies wird ausgeführt, um zu verhindern, dass die Änderung in Klopfimpulsen, die durch Änderungen in den Betriebsbedingungen erzeugt wird, fehlerhaft als ein Klopfvorgang beurteilt wird, und auch um die Erfassung eines auftretenden Klopfvorgangs während des Übergangs zu verbessern.

Mit dem voranstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren ist der maximale Wert von AVE npn, selbst für den Fall, dass das Nachfolgen des AVE maximiert wird, und um eine Rauschverzögerung oder Zurückverlegung aufgrund von Unregelmäßigkeiten in npn zu vermeiden, muss das OFS größer als die Unregelmäßigkeiten in npn sein.

Für den Fall, dass die Anzahl von Erzeugungen von npn sich aufgrund des Typs des Kraftstoffs oder der Zündkerzen, Effekten von verschmutzten Zündkerzen, Änderungen in der Brennkraftmaschine über der Zeit, und so weiter ändert, ändert sich natürlich das geeignete OFS, und demzufolge bestand das Problem, dass dieses Verfahren Änderungen in dem npn aufgrund von externen Faktoren nicht behandeln kann. Für den Fall, dass das geeignete OFS aufgrund dieser Faktoren größer als der eingestellte Wert wird, d. h. für den Fall, dass OFS unzureichend ist, approximiert der BGL den npn aufgrund des Lerneffekts des AVE, aber die Klopfbeurteilungsbedingungen schalten Kflt bei np ≧ 1, so dass die folgenden Probleme bestanden: Eine Beurteilung, dass ein Klopfvorgang gerade auftritt, wird, obwohl innerhalb durchschnittlicher Unregelmäßigkeitsbereiche, leicht durchgeführt; und eine Zurückverlegung im Zündzeitpunkt wird erzeugt und erreicht den maximalen Wert, obwohl er sich nicht in einem Klopfzustand befindet.

Das heißt, selbst für den Fall, dass Kflt geändert wird, um das Nachfolgen von AVE zu verbessern, ist der maximale Wert des AVE npn, und um eine Rauschzurückverlegung aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Anzahl von Klopfimpulsen zu verhindern, besteht die Notwendigkeit, dass das OFS größer als der Betrag der Unregelmäßigkeiten ist, aber die Unregelmäßigkeiten ändern sich in Abhängigkeit von den verschiedenen Bedingungen.

Deshalb besteht das Problem, dass für den Fall, dass das OFS auf die maximalen Unregelmäßigkeiten für sämtliche Zylinder aufgrund der obigen Gründe eingestellt wird, selbst wenn ein Zustand mit wenigen Klopfimpulsen oder ein Zylinder mit wenigen Klopfimpulsen vorhanden ist, eine Erfassung eines Klopfvorgangs, der in der Tat auftritt, unmöglich wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge beabsichtigt die vorliegende Erfindung die Lösung der obigen Probleme, zum Beispiel durch Ausführen einer Klopfbeurteilung auf Grundlage eines maximale Werts (MAX) der Anzahl von Klopfimpulsen (npn).

Die obigen Ausführungen berücksichtigend wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die umfasst: einen Klopfdetektor zum Extrahieren einer Vibrationskomponente, die auf einem Ionenstrom überlagert ist, und für eine Wellenformung davon bei einem vorgegebenen Schwellwert, um eine Folge von Klopfimpulsen (Kp) zu erzeugen, bei denen die Anzahl von Impulsen eine Intensität eines Klopfvorgangs anzeigt, der in der Brennkraftmaschine erzeugt wird; und eine Maschinensteuereinheit zum Zählen der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) in der Klopfimpulsfolge (Kp), die von dem Klopfdetektor ausgegeben wird, und zum Beurteilen, auf Grundlage der Klopfimpulsanzahl (npn), ob ein Klopfvorgang auftritt oder nicht; wobei die Maschinensteuereinheit einen Spitzenwert der Klopfimpulsanzahl ausführt, um den Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) durch Multiplizieren der Anzahl von Impulsen mit (α) zu berechnen.

Vorzugsweise wird der Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) mit der folgenden Gleichung berechnet:

BGL = α × MAX + β

wobei α und β Konstanten sind und MAX ein maximaler Wert für die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) in der Klopfimpulsfolge (kp) ist.

Ferner wird MAX für jeden Verbrennungszyklus aktualisiert und für den Fall, dass die Anzahl von Klopfimpulsen (npn), die gegenwärtig erzeugt wird, gleich oder größer als ein gegenwärtiger Wert für MAX ist, wird die Aktualisierung gemäß des folgenden Ausdrucks ausgeführt:

MAX = MAX × ε1 + (npn - MAX) × ε2

wobei ε1 und ε2 Korrekturkoeffizienten sind.

Für den Fall, dass Verbrennungszyklen andauern, wobei die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) gleich oder kleiner als der MAX Wert ist, wird der MAX Wert für eine vorgegebene Zeitperiode gehalten, und der MAX Wert wird bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit (γ) nach einem Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode verkleinert.

Vorzugsweise schaltet die Maschinensteuereinheit bei wenigstens einem der Korrekturkoeffizienten um, und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein S/N Verhältnis (npn/BGL), welches durch ein Verhältnis der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) und dem Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) dargestellt wird, gleich oder größer als ein vorgegebener Wert (δ) ist oder nicht.

Vorzugsweise erfasst die Maschinensteuereinheit einen Klopfvorgang für den Fall, dass die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) größer als der Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) ist (npn < BGL) und erzeugt einen Zurückverlegungsbetrag, mit dem ein Zünd-Zeitpunkt der Brennkraftmaschine zurückverlegt wird.

Vorzugsweise berechnet die Maschinensteuereinheit die Klopfintensität np mit der folgenden Gleichung:

np = npn/MAX;

oder durch die folgende Gleichung:

np = npn/BGL;

und erzeugt den Zurückverlegungsbetrag gemäß der so berechneten Klopfintensität np.

Vorzugsweise stellt die Maschinensteuereinheit eine obere Grenze für die Anzahl von Klopfimpulsen ein (npn).

Vorzugsweise aktualisiert die Maschinensteuereinheit den MAX Wert nicht, sondern hält den gegenwärtigen MAX Wert für den Fall, dass eine Einschränkung auf den oberen Grenzwert der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) angewendet wird und die Maschinensteuereinheit verhindert eine Klopfsteuerung für den Fall, dass abnormale Zündzyklen einer vorgegebenen Anzahl oder mehr innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Zündzyklen (d. h. (npn) ist gleich oder größer als ein vorgegebener Beschränkungswert) aufgetreten sind.

Vorzugsweise ändert die Maschinensteuereinheit auch die Werte der Korrekturkoeffizienten (ε1) und (ε2), die durch das S/N Verhältnis von Klopfimpulsen, durch den Betrag einer Zurückverlegung, die in dem Zündzeitpunkt erzeugt wird, genauso umgeschaltet werden können.

Für den Fall, dass eine Beurteilung dahingehend durchgeführt wird, dass sich eine Maschinenbetriebsbedingung schnell ändert, verkleinert oder erhöht die Maschinensteuereinheit vorzugsweise wenigstens einen der Korrekturkoeffizienten ε1 und ε2, die Verkleinerungsgeschwindigkeit (γ) des MAX Werts und den Koeffizienten (α) über einer vorgegebenen Zeitperiode.

Für den Fall, dass eine Beurteilung dahingehend durchgeführt wird, dass sich eine Maschinenbetriebsbedingung in einem transienten Zustand befindet, beurteilt die Maschinensteuereinheit, ob sich die Maschinenbetriebsbedingung gerade in einer Richtung ändert, in der die Anzahl von Klopfimpulsen zunimmt oder abnimmt, und schaltet Parameter zum Bestimmen der Erhöhungs- oder Erniedrigungsgeschwindigkeit von BGL über eine vorgegebene Periode um.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich Durchschnittsfachleuten näher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, welches schematisch den Aufbau einer Klopfsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramms, das die Betriebswellenformen der Signale in Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Flussdiagramm zum Beurteilen eines Klopfvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm, das einen Übergang in einem MAX Wert gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5 ein Diagramm, das ein Beispiel zum Vermeiden von Rauschen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 6 ein Diagramm, das ein Betriebsbeispiel der Klopfsteuervorrichtung gemäß der Vorliegenden Erfindung darstellt (für den Fall, dass ε groß ist);

Fig. 7 ein Diagramm, das ein anderes Betriebsbeispiel der Klopfsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt (für den Fall, dass ε klein ist);

Fig. 8 ein Diagramm, das ein weiteres Betriebsbeispiel der Klopfsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt (für den Fall eines Umschaltvorgangs von ε);

Fig. 9 ein Diagramm, das Änderungen von npn, AVE und BGL im Zustand ohne einen Klopfvorgang mit einer bekannten Klopfsteuervorrichtung über der Zeit darstellt;

Fig. 10 ein Ionenstrom-Wellenformdiagramm, bei dem kein Klopfvorgang auftritt, gemäß der bekannten Klopfsteuervorrichtung; und

Fig. 11 ein Ionenstrom-Wellenformdiagramm, bei dem ein Klopfvorgang auftritt, gemäß der bekannten Klopfsteuervorrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist ein Diagramm, welches schematisch die Konstruktion einer Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei ein Fall gezeigt ist, bei dem eine Hochspannung an Zündkerzen in Zylindern über einen Verteiler verteilt wird. Fig. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm der Betriebswellenformen der Signale, die in Fig. 1 gezeigt sind, wobei der Zustand gezeigt, ist, bei dem Klopfsignalwellenformen auf einen Ionenstrom 1 überlagert sind.

In Fig. 1 ist ein Kurbelwinkelsensor 1 auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) vorgesehen, um ein Kurbelwinkelsignal SGT in der Form einer Impulsfolge mit einer Anzahl von Impulsen gemäß der Anzahl von Umdrehungen pro Minute der Brennkraftmaschine auszugeben.

Die Impulsflanken des Kurbelwinkelsignals SGT zeigen vorgegebene Kurbelwinkel-Referenzpositionen von jedem Zylinder der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) an und das Kurbelwinkelsignal SGT wird einer Maschinensteuereinheit (ECU) 2 in der Form eines Mikrocomputers eingegeben, und werden für verschiedene Steuerberechnungen verwendet.

Die Maschinensteuereinheit (ECU) 2 umfasst einen Zähler 21 zum Zählen der Anzahl N von Impulsen in einer Folge von Klopfimpulsen Kp, die von einem später beschriebenen Wellenformprozessor eingegeben werden, und eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 22, um auf Grundlage der Anzahl von Impulsen N zu beurteilen, ob gerade ein Klopfvorgang auftritt oder nicht.

Ferner nimmt die ECU 2 auch zusammen mit dem Kurbelwinkelsignal SGT von dem Kurbelwinkelsensor 1 Betriebsinformation von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) und führt verschiedene Berechnungen in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine aus, und gibt Ansteuersignale an verschiedene Stellglieder einschließlich der Zündspule 4 und so weiter aus.

Das Ansteuersignal an der Zündspule 4, d. h. ein Zündsignal P, wird an die Basis des Leistungstransistors TR, der mit der Primärspule 4a der Zündspule 4 verbunden ist, angelegt, so dass der Leistungstransistor TR gesteuert wird, um ein- und ausgeschaltet zu werden, wodurch der Primärstrom unterbrochen wird.

Eine Unterbrechung des Primärstroms i1 bewirkt einen Anstieg der Primärspannung V1 und die Sekundärspule 4b der Zündspule 4 erzeugt eine weiter erhöhte (geboostete) Sekundärspannung V2 als eine hohe Zündspannung (ungefähr 10 kV).

Der Verteiler 7, der mit dem Ausgangsanschluss der Sekundärspule 4b verbunden ist, führt eine sequentielle Verteilung und Anlegung der Sekundärspannung V2 an die Zündkerzen 8a-8d innerhalb der Zylinder synchron zu der Drehung der Brennkraftmaschine aus, um dadurch Entladungsfunken innerhalb der Verbrennungskammern der hinsichtlich einer Zündung gesteuerten Zylinder aus, um dadurch eine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisch darin zu bewirken.

Eine Reihenschaltung, die aus einer Gleichrichtungsdiode D1, die mit einem Ende der Primärspule 4a verbunden ist, einem Strombegrenzungswiderstand R, einem Kondensator 9, der parallel zu einer spannungsbegrenzenden Zehnerdiode DZ g geschaltet ist und einer Gleichrichterdiode D2 gebildet ist, ist von einem Ende der Primärspule 4a nach Masse gespaltet, um eine Pfad zum Abfliessenlassen eines Ladestroms an dem Kondensator 9, der als eine Vorspannenergiequelle für eine Ionenstromerfassung dient, zu bilden.

Der Kondensator 9, der parallel zu beiden Enden der Zenerdiode DZ geschaltet ist, wird auf eine vorgegebene Vorspannung Vbi, (mehrere hundert Volt) durch Laden eines Stroms aufgrund der Primärspannung V1 geladen, so dass er als eine Vorspannenergiequelle zum Erfassen des Ionenstroms i dient, wodurch bewirkt wird, dass der Ionenstrom i durch eine Entladung einer gezündeten der Zündkerzen 8a-8d erzeugt wird, um dadurch zu fließen.

Die Anoden der Hochspannungsdioden 11a-11d sind mit einem Ende des Kondensators 9 verbunden und ihre Kathoden sind mit einem Ende der Zündkerzen 8a-8d verbunden, um so die gleiche Polarität wie die Zündpolarität aufzuweisen. Der Widerstand 12 für eine Ionenstromerfassung, der mit dem anderen Ende des Kondensators 9 verbunden ist, führt eine Spannungsumwandlung des Ionenstroms i aus und gibt diesen als Ionenstrom-Erfassungssignale Ei aus.

Der Widerstand 12 ist mit dem anderen Ende der Zündkerzen 8a-8d über Masse verbunden, um zusammen mit dem Kondensator 9 und den Hochspannungsdioden 11a-11d einen Pfad für den Fluss des Ionenstroms i zu bilden.

Das Ionenstrom-Erfassungssignal Ei, das von dem Widerstand 12 ausgegeben wird, wird mit Hilfe der Wellenform- Formungsschaltung 13 in der Wellenform in ein Signal Fi geformt, und danach wird ein Klopfsignal Ki alleine über das Bandpassfilter 14 extrahiert, weiter in eine Folge von Klopfimpulsen Kp durch die Vergleichsschaltung 15 umgewandelt und dem Zähler 21 in der ECU eingegeben.

Die Wellenform-Formungsschaltung 13, das Bandpassfilter 14 und die Vergleichsschaltung 15 bilden einen Wellenform- Prozessor zum Extrahieren einer Folge von Klopfimpulsen Kp aus dem Ionenstrom-Erfassungssignal Ei. Aus der Klopfimpulsfolge Kp zählt die ECU 2 die Impulsanzahl N, die zum Beurteilen verwendet wird, ob ein Klopfvorgang vorhanden ist oder nicht, wie voranstehend beschrieben.

Die ECU 2 beurteilt den Klopfvorgang aus der Klopfimpulsfolge, die von dem Klopfdetektor ausgegeben wird, und nachstehend wird eine Beschreibung eines Beispiels einer Verarbeitung eines bestimmten Zylinders durchgeführt.

Zunächst wird ein maximaler (MAX) Wert aus der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) in der Klopfimpulsfolge Kt, die von dem Klopfdetektor jedes Mal ausgegeben wird, wenn der bestimmte Zylinder in der Brennkraftmaschine durch einen Verbrennungszyklus geht, extrahiert. Das Verfahren zum Extrahieren des MAX-Werts ist wie folgt. Der MAX-Wert von der vorangehenden Zeit (MAX[p]) und der gegenwärtige Erfassungswert der Klopfimpulsanzahl (npn[c]) werden verglichen, und für den Fall, dass

MAX[c] ≧ (npn[c])

erfüllt ist, wird der vorangehende MAX-Wert als der gegenwärtige MAX-Wert (MAX[c]) gehalten und für den Fall, dass die Halteperiode vorbei ist, wird dieser bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit γ verkleinert. Das heißt,

MAX[c] = MAX[c] = - γ

Für den Fall, dass andererseits

MAX[p] < npn[c]

erfüllt ist, wird MAX[c] gemäß des folgenden Ausdrucks aktualisiert.

MAX[c] = MAX[p] × ε1 + (npn[c] - MAX[p]) × ε2

wobei ε1 und ε2 Korrekturkoeffizienten sind.

Fig. 4 zeigt das Aktualisieren des MAX-Werts. In diesem Beispiel wird Null oder keine Zündung für die halbe Periode für den MAX-Wert durchgeführt, um so eine Klopferfassung zu verbessern, aber für den Fall, dass ein ausreichendes S/N- Verhältnis für einen Klopfvorgang erhalten wird, unterdrückt die Bereitstellung einer Halteperiode die Erzeugung einer Rausch-Zurückverlegung (d. h. eine Zurückverlegung des Zündzeitpunkts aufgrund von Rauschen) und ist somit vorteilhaft.

Ferner wird die Verkleinerungsgeschwindigkeit γ des MAX- Werts, der der Halteperiode folgt, aufgrund der gleichen Ursache wie der voranstehend beschriebenen Halteperiode (d. h. ein Gleichgewicht zwischen einer Klopferfassung und einer Rauschzurückverlegungs-Unterdrückung) bestimmt. Diese Verkleinerungsgeschwindigkeit γ kann ein Kartenwert sein, der gemäß der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bestimmt wird, oder kann eine Funktion des BGL, des MAX-Werts und npn sein. Zum Beispiel kann die Verkleinerungsgeschwindigkeit gemäß des folgenden Ausdrucks bestimmt werden:

Verkleinerungsgeschwindigkeit: γ = (npn - MAX) × Koeffizient

Als nächstes wird der BGL aus der folgenden Gleichung berechnet:

BGL = α × MAX + β

wobei α und β konstant sind.

Während Fig. 4 α = 1.2 und β = 1 zeigt, können α und β Kartenwerte sein, die gemäß der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bestimmt werden.

Es ist bekannt, dass mit Daten, die eine richtige Verteilung aufweisen, MAX ungefähr gleich zu dem Durchschnittswert + 3σ (wobei σ ein Abtast-Referenzwert ist) ist, aber der Koeffizient α ist eine Variable, die die "3" in dem "Durchschnittswert + 3σ" auf, 4, 5 usw. ändert, und β ist dafür vorgesehen, um zu verhindern, dass der MAX-Wert durch ein Rauschen, welches konstant den BGL übersteigt (d. h. eine Aktualisierung des MAX-Werts verhindert, während er eine Rausch-Zurückverlegung durchläuft), aktualisiert wird.

In dieser Weise verbessert eine Einstellung von β (das OFS in dem herkömmlichen Beispiel) auf einen kleinen Pegel, das Nachfolgen des BGL und ein Klopfvorgang kann in einer stabilen Weise sogar für den Fall erfasst werden, dass sich der Zustand der Klopfimpulse ändert.

In der obigen MAX-Berechnungsgleichung bewirkt eine Einstellung von ε1 = ε2 = 1, dass der BGL dem MAX-Wert (d. h. npn) folgt, so dass eine Erfassung des ersten Klopfens den BGL anhebt (boostet), was bedeutet, dass die Klopferfassung, während der BGL gerade abnimmt, schlecht wird. Somit wird für den Fall, dass ein Klopfvorgang erfasst wird, eine Korrektur auf das Aktualisieren des MAX-Werts angewendet.

Die Beurteilungsbedingungen sind:

npn/BGL ≧ δ

wobei δ eine Konstante ist.

Dieses δ ist das Klopfimpuls-S/N-Verhältnis und ist ein Kartenwert zwischen 1,5 bis 1,2, der durch die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Für den Fall, dass diese Beurteilung erfüllt wird, wird ε2 = 0,3 eingestellt, um so den Anstieg des MAX-Werts (BGL) zu unterdrücken, wodurch eine Klopferfassung verbessert wird (mit der vorliegenden Ausführungsform wird ε1 = 1 unabhängig von δ eingestellt, und für den Fall, dass diese Beurteilung nicht erfüllt ist, wird ε2 = 1 eingestellt).

Wie in Fig. 5 gezeigt, für den Fall, dass ein Zurückverlegungsbetrag erzeugt wird, tritt kein weiterer Klopfvorgang auf und die Klopfimpulsanzahl nimmt ab, aber für den Fall, dass die Klopfimpulszahl nicht abnimmt, d. h. für den Fall, dass Rauschimpulse gerade erzeugt werden, nimmt der BGL allmählich zu und stabilisiert sich bei ungefähr α mal von MAX, so dass eine Erzeugung eines Zurückverlegungsbetrags aufgrund von Rauschen ohne von β (OFS) abzuhängen, vermeiden wird. Überdies sind die durchgezogenen Linien und gestrichelten Linien in dem Graph, der in Fig. 5 gezeigt ist, die Ergebnisse einer Berechnung der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Beispiels.

Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das den obigen Steuerbetrieb darstellt. Als nächstes wird der obige Steuerbetrieb genau unter Bezugnahme auf diese Fig. 3 beschrieben.

Zunächst wird in einem bestimmten Zylinder in der Brennkraftmaschine ein Vergleich zwischen der Anzahl von Klopfimpulsen (npn[c]) in der Klopfimpulsfolge Kp, die von dem Klopfdetektor für jeden Verbrennungszyklus in der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, und einem vorgegebenen Wert η (dem theoretischen maximalen Wert von npn) (Schritt S1) ausgeführt und für den Fall, dass npn[c] < η erfüllt ist, wird npn[c] = 0 eingestellt (Schritt S2) und die Verarbeitung geht zum Schritt S3, und andererseits geht die Verarbeitung für den Fall, dass npn[c] ≦ η im Schritt S1 erfüllt ist, direkt zum Schritt S3.

Im Schritt S3 wird ein Vergleich zwischen npn[c] und dem maximalen Wert Max[p] des vorangehenden npn durchgeführt und für den Fall, dass Max[p] ≧ npn[c] erfüllt ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S4 und der gegenwärtige MAX-Wert wird gehalten, der bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit einer vorgegebenen Halteperiode folgend abnimmt. Das heißt, Max[c] wird von δer folgenden Gleichung bestimmt:

Max[c] = Max[p] - γ

wobei y ein vorgegebener Wert (MAX-Wert- Verkleinerungsgeschwindigkeit) ist.

Ferner geht die Verarbeitung für den Fall, dass Max[p] < npn[c] im Schritt S3 erfüllt ist, zum Schritt S5 und ein Vergleich wird zwischen npn[c]/BGL[p] und dem vorgegebenen Wert δ ausgeführt. Für den Fall, dass npn[c]/BGL[p] < δ erfüllt ist, wird Max[c] auf npn[c] im Schritt S6 eingestellt, und die Verarbeitung geht zum Schritt S8.

Für den Fall, dass npn[c]/BGL[p] ≧ δ im Schritt S5 erfüllt ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S7 und aktualisiert MAX[c] gemäss der folgenden Gleichung.

MAX[c] = MAX[p] × ε1 + (npn[c] - MAX[p)) × ε2

Im Schritt S8 wird BGL[c] mit dem folgenden Ausdruck aktualisiert.

BGL[c] = α × MAX[c] + β

Als nächstes werden im Schritt S9 BGL[c] und ein vorgegebener Wert χ verglichen, und für den Fall, dass BGL[c] ≧ χ erfüllt ist, endet die Verarbeitung, und für den Fall, dass BGL[c] < χ erfüllt ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S10, in dem BGL[c] = χ eingestellt wird, und die Verarbeitung endet.

In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist das Verhältnis von npn/BGL für die Klopfbeurteilungsbedingung eingestellt worden, aber ähnliche Ergebnisse können erhalten werden, indem npn/MAX anstelle von npn/BGL verwendet wird. Ferner wird eine untere Grenze für den BGL (oder MAX) bereitgestellt, so dass der Nenner der Teilung nicht Null wird. Diese untere Grenze kann ein Kartenwert der Umdrehungen/Minute und der Last der Brennkraftmaschine sein.

Wie bei dem herkömmlichen Beispiel wird die Klopfintensität mit dem folgenden Ausdruck dargestellt:

Klopfintensität (np) = npn - BGL.

Die Klopfintensität (np), die somit erhalten wird, wird in einen Zurückverlegungsbetrag umgewandelt, wodurch eine Zündzeitpunktsteuerung ausgeführt wird. Eine vorgegebene Haltezeit wird für diesen Zurückverlegungsbetrag bereitgestellt und nach dem Ablauf der Haltezeit nimmt der Zurückverlegungsbetrag bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit ab.

Zweite Ausführungsform

Bei der obigen ersten Ausführungsform wird die Klopfintensität (np) durch eine Subtraktion berechnet, so dass sogar mit dem gleichen S/N-Verhältnis ein größerer Zurückverlegungsbetrag erzeugt wird, wenn die Anzahl von Impulsen groß ist. Im Gegensatz dazu, bei Bedingungen, bei denen die Anzahl von Impulsen klein ist, wird ein kleiner Zurückverlegungsbetrag selbst für den Fall erzeugt, dass das S/N-Verhältnis das gleiche ist.

Um dies zu lösen, kann eine Anordnung bereitgestellt werden, bei der nur eine Klopfbeurteilung durch die folgende Gleichung durchgeführt wird:

np = npn - BGL

und für den Fall, dass
np < 0 erfüllt ist,
wird die Klopfintensität durch das S/N-Verhältnis aus den folgenden Gleichungen beurteilt, wodurch eine Klopfsteuerung bereitgestellt wird.

Klopfintensität (np) = npn/MAX, oder
Klopfintensität (np) = npn/BGL

Dritte Ausführungsform

Mit der voranstehend erwähnten ersten Ausführungsform steigt für den Fall, dass eine Abnormalität in den Klopfimpulsen aufgrund der Effekte von Rauschen oder dgl. auftritt, d. h. für den Fall, dass eine normal nicht wahrnehmbare npn Anzahl aufgrund einer Impulsaufteilung oder dgl. gezählt wird, der BGL drastisch. Demzufolge wird in einer dritten Ausführungsform der Erfindung eine obere Grenze für die npn bereitgestellt und der MAX-Wert wird unter Verwendung dieser oberen Grenze aktualisiert. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der BGL aufgrund von Rauschen oder dgl. drastisch ansteigt und die Zeit, die erforderlich ist, damit der BGL auf einen geeigneten Wert zurückkehrt, kann verkürzt werden, wodurch eine Verschlechterung der Klopferfassung verhindert werden kann.

Vierte Ausführungsform

In einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird eine obere Grenze für die npn bereitgestellt und für den Fall, dass eine Beschränkung auf den oberen Grenzwert angewendet wird, wird eine Annahme dahingehend getroffen, dass eine Abnormalität aufgetreten ist, und somit wird der MAX-Wert nicht aktualisiert, während der gegenwärtige Wert aufrechterhalten wird.

Für den Fall, dass ferner die Frequenz (Anzahl von Malen) von Abnormalitäten (der npn, der die obere Grenze überschreitet) einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird eine Klopfsteuerung gesperrt bzw. unterbunden. Somit kann eine Klopferfassung sogar unmittelbar einem sporadischen Rauschen folgend durchgeführt werden und ferner kann eine Klopfsteuerung gesperrt werden, wenn eine Beurteilung dahingehend ausgeführt wird, dass die erfasste Abnormalität nicht eine momentane Abnormalität ist, so dass die Maschine in einer sicheren Weise betrieben werden kann.

Fünfte Ausführungsform

Mit der voranstehend erwähnten ersten Ausführungsform wird eine Korrektur mit dem S/N-Verhältnis (npn/BGL) ausgeführt, aber wie in Fig. 6 gezeigt, während eine Herabsetzung des Korrekturkoeffizienten ε2 eine Klopferfassung verbessert, verringert dies die Vermeidung von Rauschen. In Fig. 6 bezeichnet der Ausdruck "bord" den Umschaltpunktwert und der Ausdruck "al-mag" bezeichnet ε2 einem Umschalten folgend. Ferner kann im Gegensatz dazu, wie in Fig. 7 gezeigt, eine Erhöhung des Korrekturkoeffizienten Rauschen vermeiden, verursacht aber ein Problem dahingehend, dass ein ausreichender Zurückverlegungsbetrag für den Fall, dass ein Klopfvorgang auftritt, nicht erhalten werden kann.

Demzufolge wird für den Fall, dass der Zurückverlegungsbetrag gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, ein geeigneter Korrekturkoeffizient mit einer auf eine Klopferfassung plazierten Priorität und an dem Punkt, an dem ein ausreichender Zurückverlegungsbetrag erhalten wird, wird der Korrekturkoeffizient umgeschaltet, um Rauschen zu vermeiden.

Die Bereitstellung des Zurückverlegungsbetrags zum Ausführen dieser Umschaltung mit einer Hysterese ergibt stabile Operationen. Somit kann eine Klopferfassung und die Vermeidung von Rauschen erzielt werden.

Wenn in Fig. 8 der Zurückverlegungsbetrag kleiner als 6° ist, wird der Korrekturkoeffizient ε2 für den Zurückverlegungsbetrag genauso in der folgenden Weise umgeschaltet:

ε2 = 0,1 bei einem S/N-Verhältnis ≧ δ
ε2 = 1 bei einem S/N-Verhältnis < δ

und ferner für den Fall, dass der Zurückverlegungsbetrag gleich oder größer als 6° ist,

ε2 = 0,3 bei einem S/N-Verhältnis ≧ δ
ε2 = 1 bei einem S/N-Verhältnis < δ

Ferner wird eine Hysterese so bereitgestellt, dass für den Fall, dass der Zurückverlegungsbetrag gleich oder größer als 6° wird, der Korrekturkoeffizient ε2 0,3 ist, und für den Fall, dass der Zurückverlegungsbetrag kleiner als 5° ist, kehrt der Korrekturkoeffizient ε2 auf 0,1 zurück.

Sechste Ausführungsform

Soweit wurde die Beschreibung bezüglich der Fälle durchgeführt, bei denen die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine sich allmählich ändert, aber ein Zustand, bei dem die Maschinenbetriebsbedingung sich schnell ändert (d. h. ein transienter Zustand) wird beschrieben werden. Ein transienter Zustand ist normalerweise ein Zustand, bei dem die Änderungsrate in dem Drosselventil gleich oder größer wie ein vorgegebener Wert ist, oder die Änderungsrate in der Anzahl von Umdrehungen pro Minute (UpM) der Maschine gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist.

Die Anzahl von Klopfimpulsen, die erzeugt werden, ändert sich in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine. Zum Beispiel ist die Anzahl von Impulsen bei einer niedrigen UpM klein und die Anzahl von Impulsen nimmt zu, wenn die UpM zunimmt. Demzufolge ändert sich in dem transienten Zustand die Anzahl von Klopfimpulsen stark in Abhängigkeit von dem Klopfvorgang.

Demzufolge beschleunigt die Erhöhung des Korrekturkoeffizienten ε2 für eine vorgegebene Periode (oder Anzahl von Zündzeiten) vom Standpunkt einer Beurteilung des transienten Zustands in dem Zustand des S/N-Verhältnisses ≧ δ den Anstieg des BGL, wodurch eine unnötige Erzeugung des Zurückverlegungsbetrags in dem transienten Zustand verhindert wird, was ansonsten einen Leistungsverlust verursachen würde. Zu dieser Zeit können ähnliche Effekte durch Beschleunigen des Anstiegs des BGL durch Reduzieren der MAX-Wert- Verkleinerungsgeschwindigkeit (γ) oder durch Erhöhung von α oder δ erhalten werden.

Siebte Ausführungsform

In der voranstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform wird der Korrektureffizient ε2 in dem Zustand des S/N- Verhältnisses ≧ δ für eine vorgegebene Periode von dem Punkt einer Beurteilung des transienten Zustands erhöht, aber der transiente Zustand ist ein Zustand, bei dem ein Klopfvorgang bereits auftritt. Demzufolge wird mit einer siebten Ausführungsform der Erfindung der Korrektureffizient ε2 für eine vorgegebene Periode (oder die Anzahl von Zündzeiten) vom Standpunkt einer Beurteilung des transienten Zustands für den Zustand des S/N-Verhältnisses ≧ δ verkleinert, wodurch der Anstieg des BGL verzögert wird, wodurch ein Klopfvorgang auf ein maximales Ausmaß verhindert wird. Zu dieser Zeit können ähnliche Effekte auch erhalten werden, indem der Anstieg des BGL verzögert wird, während die MAX-Wert- Verkleinerungsgeschwindigkeit γ erhöht oder α oder δ verkleinert wird.

Achte Ausführungsform

In einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt die ECU 2 für den Fall, dass eine Beurteilung eines transienten Zustands durchgeführt wird, ob die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine sich gerade in die Richtung einer Erhöhung oder Verkleinerung der Anzahl von Klopfimpulsen ändert, und ob ein einfacher Anstieg des BGL oder ein einfacher Abfall des BGL für eine vorgegebene Zeitperiode umgeschaltet wird, zu ermöglichen ist. Für den Fall, dass die Beurteilung durchgeführt wird, dass die Anzahl von Impulsen eine Tendenz zum Ansteigen aufweist, kann eine Rauschzurückverlegung durch Ändern der Parametereinstellungen und Beschleunigen des Anstiegs des BGL wie bei der voranstehend erwähnten sechsten Ausführungsform verhindert werden, und ferner kann für den Fall, dass eine Beurteilung durchgeführt wird, dass die Anzahl von Impulsen eine Tendenz zum Abfallen aufweist, eine Klopferfassung verbessert werden, indem die Parametereinstellungen geändert und der Abfall des BGL wie bei der voranstehend erwähnte siebten Ausführungsform beschleunigt wird.

Wie voranstehend beschrieben, stellt die Klopfsteuervorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile bereit:
Die Klopfsteuervorrichtung der Erfindung umfasst: einen Klopfdetektor zum Extrahieren einer Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, und für eine Wellenform- Formung davon an einem vorgegebenen Klopfbeurteilungs- Schwellwert, um eine Folge von Klopfimpulsen Kp zu erzeugen, von denen die Anzahl der Impulse eine Intensität eines Klopfvorgangs anzeigt, der in der Brennkraftmaschine erzeugt wird; und eine Maschinensteuereinheit zum Zählen der Anzahl von Impulsen N in der Klopfimpulsfolge Kp, die von dem Klopfdetektor ausgegeben wird, und zum Beurteilen, auf Grundlage der Anzahl von Impulsen N, ob gerade ein Klopfvorgang auftritt oder nicht; wobei die Maschinensteuereinheit einen Spitzenwert der Anzahl von Klopfimpulsen ausführt, um den Klopfbeurteilungs-Schwellwert BGL durch Multiplizieren der Anzahl von Impulsen mit α zu berechnen. Mit dieser Anordnung kann ein Klopfvorgang in einer stabilen Weise selbst für den Fall erfasst werden, dass eine Änderung in einem Durchschnittswert der Anzahl von Impulsen npn vorhanden ist oder für den Fall, dass sich ein Zustand von Unregelmäßigkeiten in der Anzahl von Impulsen ändert, um die Anzahl von Klopfimpulsen npn zu erhöhen.

Ferner wird der Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) vorzugsweise durch die folgende Gleichung berechnet:

BGL = α × MAX + β

wobei α und β Konstanten sind und MAX ein maximaler Wert für die Anzahl von Klopfimpulsen npn in der Klopfimpulsfolge Kp ist; und MAX für jeden Verbrennungszyklus aktualisiert wird, und für den Fall, dass die Anzahl von Klopfimpulsen npn, die gegenwärtig erzeugt werden, gleich oder größer wie der gegenwärtige MAX-Wert ist, wird die Aktualisierung gemäss der folgenden Gleichung ausgeführt:

MAX = MAX × ε1 + (npn - MAX) × ε2

wobei ε1 und ε2 Korrekturkoeffizienten sind; und für den Fall, dass Zündzyklen fortdauern, wobei die Anzahl von Klopfimpulsen npn gleich oder kleiner als der MAX-Wert ist, wird der MAX-Wert für eine vorgegebene Zeitperiode gehalten, und der MAX-Wert wird bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit (γ) nach einem Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode verkleinert.

Mit einer derartigen Anordnung kann die Klopfsteuervorrichtung eine Klopfsteuerung in einer zufriedenstellenden Weise ausführen, selbst mit β (das OFS in herkömmlichen Anordnungen) auf "1" eingestellt ist, so dass ein Klopfvorgang in einer stabilen Weise selbst für den Fall erfast werden kann, dass die Anzahl von Impulsen klein wird. Ferner kann für den Fall, dass das S/N-Verhältnis der npn in einem Zustand ohne Klopfvorgang ausreichend groß ist, eine Halteperiode für den MAX-Wert bereitgestellt werden, wodurch eine Klopferfassung verbessert wird. Ferner verbessert die Einstellung der Halteperiode auf Null das Nachfolgen des MAX- Werts zu der npn, wodurch weiter Verbesserungen der Klopferfassung erzielt werden.

Ferner schaltet die Maschinensteuereinheit vorzugsweise wenigstens einen der Korrekturkoeffizienten ε1 und ε2 um, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das S/N-Verhältnis (npn(BGL), das durch eine Verhältnis der Anzahl von Klopfimpulsen npn zu dem Klopfbeurteilungs-Schwellwert BGL dargestellt wird, gleich oder größer als ein vorgegebener Wert δ ist. Somit ermöglicht in Zündzyklen, bei denen beurteilt wird, dass ein Klopfvorgang vorhanden ist, eine Ausführung einer Korrektur, wenn der MAX-Wert aktualisiert wird, dass das Rauschen vermieden wird, während eine gute Klopferfassung aufrechterhalten wird. Ferner wird eine derartige Korrektur (Umschalten der Korrekturkoeffizienten) auf Grundlage des S/N-Verhältnisses ausgeführt, so dass eine stabile Beurteilung durchgeführt werden kann, ohne von der Klopfimpulsanzahl beeinflusst zu werden. Während bei dem herkömmlichen Beispiel die OFS-Karten umgeschaltet werden, werden bei der vorliegenden Erfindung aber die Koeffizienten alleine umgeschaltet, so dass das Programm zur Ausführung einer derartigen Steuerung vereinfacht werden kann.

Ferner erfasst die Maschinensteuereinheit vorzugsweise einen Klopfvorgang für den Fall, dass die Anzahl von Klopfimpulsen npn größer als der Klopfbeurteilungs-Schwellwert BGL (npn < BGL) ist, und erzeugt einen Zurückverlegungsbetrag, um den der Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine zurückverlegt wird. Vorzugsweise wird die Klopfintensität np durch die folgende Gleichung berechnet:

Np = npn/MAX;

Oder durch die folgende Gleichung:

np = npn/BGL;

und die Maschinensteuereinheit erzeugt den Zurückverlegungsbetrag gemäß der Klopfintensität np, die so berechnet wird, wodurch ein Absinken des Zurückverlegungsbetrags unter einen Maschinenbetriebsbedingung, bei der die Anzahl von Klopfimpulsen kleiner ist, verhindert wird, und auch eine Erzeugung eines übermäßigen Zurückverlegungsbetrags unter einer Maschinenbetriebsbedingung, bei der die Anzahl von Klopfimpulsen groß ist, vermieden wird.

Mit dem obigen Berechnungsverfahren steigt ferner der BGL für den Fall, dass die npn drastisch aufgrund von Rauschen oder dgl. ansteigt, an, so dass sich eine Klopferfassung verschlechtert, aber bei der vorliegenden Erfindung ist ein oberer Grenzwert für die Anzahl von Klopfimpulsen npn vorgesehen, wodurch ein abnormaler Anstieg des BGL verhindert wird und der Zeitbetrag verringert wird, der für den BGL erforderlich ist, um sich auf einen geeigneten Wert einzustellen, wodurch eine Verschlechterung der Klopferfassung verhindert wird.

Ferner aktualisiert die Maschinensteuereinheit den MAX-Wert nicht, sondern hält den gegenwärtigen MAX-Wert für den Fall aufrecht, dass eine Beschränkung auf den oberen Grenzwert der Klopfimpulsanzahl npn angelegt wird, und ferner, für den Fall, dass abnormale Zündzyklen einer vorgegebenen Anzahl oder mehr innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Zündzyklen aufgetreten sind (d. h. npn ist gleich oder größer als ein vorgegebener Beschränkungswert), wird eine Klopfsteuerung gesperrt, wodurch ein Fall, bei dem die npn drastisch ansteigt, d. h. ein Fall, bei dem die npn gleich oder größer als die obere Grenze ist, als eine abnormale Bedingung beurteilt wird und eine Aktualisierung des MAX-Wert gesperrt wird, um so einen abnormalen Anstieg des BGL zu verhindern, wodurch ermöglicht wird, dass ein Klopfvorgang sogar unmittelbar dem Auftreten von Abnormalitäten wie Rauschen folgend erfasst werden kann. Ferner ermöglicht die Sperrung einer Klopfsteuerung für den Fall, dass die Frequenz von Abnormalitäten einen vorgegebenen Wert übersteigt, dass die Brennkraftmaschine in einer sichereren Weise betrieben wird.

Vorzugsweise ändert die Maschinensteuereinheit auch die Werte Korrekturkoeffizienten ε1 und ε2, die durch das S/N- Verhältnis von Klopfimpulsen umgeschaltet werden können, um den Betrag einer Zurückverlegung, die auch in dem Zündzeitpunkt erzeugt wird, wodurch ermöglicht wird, dass Rauschen vermeiden wird, während eine zuverlässige Klopferfassung sichergestellt wird. Das heißt, der Anstieg des BGL wird auf die Zeit zum Ansteigen des Zurückverlegungsbetrags verlangsamt, und die Anstiegsgeschwindigkeit des BGL wird an einem Punkt erhöht, an dem ein bestimmter Zurückverlegungsbetrag erzeugt worden ist, wodurch sowohl eine Klopferfassung als auch eine Rauschvermeidung realisiert werden.

Für den Fall, dass eine Beurteilung durchgeführt wird, dass die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine sich schnell ändert, verkleinert die Maschinensteuereinheit vorzugsweise wenigstens einen der Korrekturkoeffizienten ε1 und ε2, die Verkleinerungsgeschwindigkeit (γ) für den MAX-Wert und den Koeffizienten α über eine vorgegebenen Zeitperiode, wodurch der Anstieg des BGL verzögert wird und eine Genauigkeit in der Klopferfassung erhöht wird, während eine fehlerhafte Erfassung eines Klopfvorgangs unterdrückt wird, oder die Maschinensteuereinheit erhöht vorzugsweise einen der Korrekturkoeffizienten ε1 und ε2, die Verkleinerungsgeschwindigkeit (γ) des MAX-Werts und den Koeffizienten α über eine vorgegebenen Zeitperiode, wodurch der Anstieg des BGL beschleunigt wird und die Erzeugung einer Rauschzurückverlegung (D. h. eine Zurückverlegung des Zündzeitpunkts aufgrund von Rauschen) unterdrückt wird, wodurch ein Leistungsverlust der Maschine verhindert wird.

Für den Fall, dass eine Beurteilung durchgeführt wird, dass die Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine in einem transienten Zustand ist, beurteilt die Maschinensteuereinheit vorzugsweise, ob die Maschinenbetriebsbedingungen sich in einer Richtung ändert, in der die Anzahl von Klopfimpulsen zunimmt oder abnimmt, und schaltet Parameter zum Bestimmen der Erhöhungs- und Verkleinerungsgeschwindigkeit des BGL über eine vorgegebene Zeitperiode um, wodurch ermöglicht wird, dass ein geeigneter Zurückverlegungsbetrag konstant erhalten wird.

Claims

1. Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend:
einen Klopfdetektor (13, 14, 15) zu Extrahieren einer Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, und für eine Wellenform-Formung davon an einem vorgegebenen Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL), um eine Klopfimpulsfolge (Kp) zu erzeugen, deren Anzahl von Impulsen eine Intensität eines Klopfvorgangs, der in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, anzeigt; und
eine Maschinensteuereinheit (2) zum Zählen der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) der Klopfimpulsfolge (Kp), die von dem Klopfdetektor ausgegeben wird, und zum Bestimmen, auf Grundlage der Anzahl von Klopfimpulsen (npn), ob ein Klopfvorgang gerade auftritt;
wobei die Maschinensteuereinheit einen Spitzenwert der Anzahl von Klopfimpulsen ausführt, um den vorgegebenen Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) zu berechnen.

2. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) durch die folgende Gleichung berechnet wird:
BGL = α × MAX + β
wobei α und β konstant sind und MAX ein maximaler Wert für die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) in der Klopfimpulsfolge (Kp) ist; und
wobei MAX für jeden Verbrennungszyklus aktualisiert wird und für den Fall, das die Anzahl von Klopfimpulsen (npn), die gegenwärtig erzeugt werden, gleich oder größer als ein gegenwärtiger MAX-Wert ist, wird die Aktualisierung gemäss der folgenden Gleichung ausgeführt:
MAX = MAX × ε1 + (npn - MAX) × ε2
wobei ε1 und ε2 Korrekturkoeffizienten sind; und
wobei für den Fall, dass Verbrennungszyklen fortdauern, wobei die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) gleich zu oder kleiner als der MAX-Wert ist, der MAX-Wert für eine vorgegebene Zeitperiode gehalten wird, und der MAX-Wert bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit γ nach einem Ablauf der vorgegebenen Zeitperiode verkleinert wird.

3. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Maschinensteuereinheit (2) wenigstens einen der Korrekturkoeffizienten in Abhängigkeit davon, ob ein SN- Verhältnis (npn/BGL), dargestellt durch eine Verhältnis der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) zu dem Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL), gleich oder größer als ein vorgegebener Wert δ ist oder nicht.

4. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Maschinensteuereinheit (2) ein Klopfvorgang für den Fall erfast, dass die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) größer als der Klopfbeurteilungs-Schwellwert (BGL) npn < BGL ist und einen Zurückverlegungsbetrag erzeugt, um den ein Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine zurückverlegt wird.

5. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Maschinensteuereinheit (2) die Klopfintensität durch die folgende Gleichung berechnet:
np = npn/MAX;
oder durch die folgende Gleichung:
np = npn/BGL; und
die Maschinensteuereinheit (2) Zurückverlegungsbetrag gemäß der Klopfintensität (np), die so berechnet wird, erzeugt.

6. Klopferfassungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Maschinensteuereinheit (2) einen oberen Grenzwert für die Anzahl von Klopfimpulsen (npn) einstellt.

7. Klopferfassungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei Maschinensteuereinheit (2) den MAX-Wert nicht aktualisiert, sondern den gegenwärtigen MAX-Wert hält, für den Fall, dass eine Beschränkung auf den oberen Grenzwert der Anzahl von Klopfimpulsen (npn) angewendet wird, und die Maschinensteuereinheit (2) eine Klopfsteuerung für den Fall sperrt, dass abnormale Zündzyklen einer vorgegebenen Anzahl oder mehr innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Zündzyklen aufgetreten sind.

8. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Maschinensteuereinheit (2) auch die Werte der Korrekturkoeffizienten (ε1) und (ε2), die von dem S/N- Verhältnis von Klopfimpulsen umgeschaltet werden können, um den Zurückverlegungsbetrag, der in dem Zündzeitpunkt erzeugt wird, ändert.

9. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei für den Fall, dass eine Beurteilung durchgeführt wird, das eine Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine sich schnell ändert, die Maschinensteuereinheit (2) wenigstens einen der Korrekturkoeffizienten (ε1) und (ε2), die Verkleinerungsgeschwindigkeit (γ) des MAX-Werts und den Koeffizienten α einer vorgegebenen Zeitperiode vergrößert oder verkleinert.

10. Klopfsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei für den Fall, dass eine Beurteilung durchgeführt wird, dass eine Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine in einem transienten Zustand ist, die Maschinensteuereinheit (2) beurteilt, ob sich die Maschinenbetriebsbedingung gerade in einer Richtung ändert, in der die Anzahl von Klopfimpulsen zunimmt oder abnimmt, und Parameter zum Bestimmen der Erhöhungs- oder Verkleinerungsgeschwindigkeit des BGL über eine vorgegebene Periode umschaltet.