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Die Erfindung betrifft eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine. Dabei wird ein etwaiges Auftreten von Klopfen aus dem Ionenstrom ermittelt, der als Folge der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs in einer Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Insbesondere soll dabei eine fehlerhafte Klopferfassung und oder deren Ausfall vermieden werden, falls die Größe des Ionenstroms infolge von Schwankungen der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Last oder sonstiger Umfeldbedingungen variiert.
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Aus der Druckschrift
DE 100 40 959 A1 ist kann eine Klopferfassungsvorrichtung bekannt zum Erfassen von Klopfen in einer Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung eines variablen Schwellwerts, wodurch ein gutes S/N-Verhältnis zum Erfassen von Klopfen selbst dann ermöglicht werden soll, wenn das Signal eines Ionenstroms Änderungen unterliegt aufgrund von Änderungen der Kraftstoffart oder infolge Verwendung unterschiedlicher Zündkerzen, wie dies in Spalte 3, Zeilen 15–24, der zitierten Druckschrift zum Ausdruck kommt. Insbesondere wird darin eine Klopferfassungsvorrichtung offenbart zum Erfassen von Klopfen in einer Brennkraftmaschine, in welcher eine einem Ionenstromsignal überlagerte Vibrationskomponente mittels einer Filtereinrichtung ausgefiltert wird. Das Klopfsignal wird mit dem Schwellwert verglichen. Dabei kann der Schwellwert mittels einer Schwellwert-Einstelleinrichtung auf der Basis des ungefilterten Ionenstromsignals geändert werden.
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Die Druckschrift 100 05 437 A1 offenbart eine Kopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher der Pegel eines allgemeinen Rauschens in einem nicht störenden Bereich gehalten werden soll, um zu vermeiden, dass allgemeines Rauschen irrtümlich als Klopfen interpretiert wird. Dort ist zwar eine Mittelwert-Korrektureinrichtung vorgesehen, die jedoch zum Verkleinern des durchschnittlichen Klopfpegels dient bis zu einem Zeitpunkt, zu dem er nach einem Startvorgang auf einen kontinuierlichen Wert zurückkehrt.
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Die Druckschrift
US 5 900 536 A offenbart, wenn auch teilweise in anderer Terminologie, eine Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine und umfasst eine Zündsignal-Erzeugungseinrichtung mit einer Zündzeit-Korrektureinrichtung; eine Ionenstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ionenstroms in einer Verbrennungskammer der Brennkraftmaschine; eine Frequenzgrößen-Berechnungseinrichtung zum Erfassen einer bestimmten Frequenz aus dem Ionenstrom und zum Ausgeben eines Frequenzgrößen-Signals an die Ionenstrom-Erfassungseinrichtung; eine Klopfbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Klopfzustandes der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Frequenzgrößen-Signals; und eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Größe einer Korrektur eines Zündzeit-Steuerparameters.
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Aus der Druckschrift
EP 0 416 559 A2 ist ein Klopferfassungssystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem eine Analyse des Frequenzspektrums des Ionenstroms mittels FFT-Algorithmus erfolgt, um einen Bereich des Ionenstroms in einer vorbestimmten Spanne in einem Verbrennungstakt eines jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine zu berechnen und die erfasste bestimmte Frequenzgröße entsprechend zu korrigieren.
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Aus der
JP 10-9108 A ist eine Klopfsteuervorrichtung bekannt, bei welcher ein Hintergrundpegel in Bezug auf ein Ionenstrom-Erfassungssignal eingestellt wird, um eine fehlerhafte Klopferfassung, bedingt durch dem Ionenstrom überlagertes Rauschen, zu vermeiden. Dabei wird ein Einstellwert für die Größe einer Klopffrequenz bzw. Klopfvibration dadurch erhalten, dass ein Klopffrequenzsignal einer Wellenform-Formgebungsverarbeitung unterzogen wird, ein Hintergrundpegel festgesetzt wird (d. h. die Rauschpegel-Bestimmungsreferenz), der als Summe der Mittelwerte des Einstellwertes und eines Totbereichs berechnet wird entsprechend dem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine.
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Es ist auch bekannt, dass der Ionenstrom in seinem Stromwert in Übereinstimmung mit Schwankungen im Umfeld wie zum Beispiel der Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Last, der Temperatur usw., variiert. Eine einem Ionenstrom beim Auftreten von Klopfen überlagerte Vibrationskomponente wird in ihrer Amplitude groß, wenn der Ionenstrompegel groß ist, und klein, wenn der Ionenstrompegel klein ist. Mit anderen Worten: Selbst wenn Klopfen derselben Größe auftritt, variiert das Ergebnis einer Analyse der Frequenzgröße des generierten Ionenstroms gemäß einer Differenz im Ionenstrompegel. In der Anordnung gemäß der zitierten
JP 10-9108 A kann, wenn die Klopffrequenzgröße in Übereinstimmung mit einer Variation des Pegels des Ionenstrom-Erfassungssignals, bedingt durch Änderungen in der Drehzahl, der Last, der Umgebung etc. variiert, ein optimaler Versatzwert des Hintergrundpegels oft abhängig von den Motorbetriebsbedingungen variieren.
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Demnach kann auch bei einem festem Versatz des Hintergrundpegels über alle Motorbetriebsbedingungen eine fehlerhafte Klopferfassung oder ein Erfassungsverlust verursacht werden wird. Dieses Problem kann zwar weitgehend gelöst werden, wenn der Offset- bzw. Versatz-Wert, basierend auf dem Zusammenhang beispielsweise zwischen der Drehzahl und der Motorlast, abgebildet wird. Jedoch kann, wenn eine Differenz zwischen benachbarten Abbildungswerten in den Betriebsbedingungen zwischen benachbarten Abbildungsachsen groß ist, kein optimaler Versatzwert erhalten werden, weshalb es unmöglich wird, eine gute Klopfsteuerbarkeit sicherzustellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Probleme zu vermeiden und eine Klopfsteuervorrichtung zu schaffen, welche gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bei einem vergleichsweise einfachen Aufbau und auf vergleichsweise einfache Weise eine Verbesserung in der Funktionsgenauigkeit und Funktionssicherheit erbringt.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch eine Klopfsteuervorrichtung nach dem Patentanspruch 1 erreicht.
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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Klopfsteuervorrichtung ermöglicht eine Klopfsteuerung, die bei allen Betriebsbedingungen weitgehend einheitlich ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, welche ihre Ziele, Merkmale und Vorteile noch weiter verdeutlichen, sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher dargestellt und erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen;
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1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des Aufbaus einer Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Schaltbild einer Zündeinrichtung, mehreren Zündkerzen und einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung der Klopfsteuervorrichtung nach 1;
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3 ein Flussdiagramm der Verarbeitung von Signalen zur Ionenstrom-Erfassung und zum Einstellen eines Betrags des Zündzeitpunkt-Nacheilwinkels gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4A–4D Ansichten der Ionenstromwellenformen und der Ergebnisse jeweiliger schneller Fourier-Transformationsanalysen (FFT-Analysen), wenn der Pegel eines Ionenstroms jeweils groß bzw. klein ist;
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5A–5B Kurven zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Wellenform eines Ionenstroms (5A) und dem Innendruck in einem Zylinder (5B); und
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6 Kurven zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Ionenstrompegel und der Klopffrequenzgröße vor und nach einer Normalisierung nach dem Auftreten von Klopfens derselben Größe.
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In Bezug auf die nachfolgende Beschreibung wird darauf hingewiesen, dass die dort vorkommenden Begriffe ”Verbrennungsmotor” und ”Anordnung” die Bedeutung von ”Brennkraftmaschine” bzw. ”Vorrichtung” haben.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detailliert und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Blockschaltbild, das die Konstruktion einer Klopfsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darlegt.
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Zusätzlich ist 2 eine Ansicht, die ein Beispiel der Schaltungskonfiguration einer Zündeinrichtung 3, mehrerer Zündkerzen 4 und einer Ionenstrom-Erfassungsschaltung 5 der in 1 gezeigten Klopfsteueranordnung illustriert.
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In 1 umfasst eine ECU 2 einen Mikrocomputer.
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Von mehreren Zündkerzen 4 ist in 1 nur eine dieser Zündkerzen 4 dargestellt, wobei aber angenommen werden soll, dass beispielsweise vier Zündkerzen 4 vorhanden und gemäß 2 jeweils mit einem Verteiler D verbunden sind.
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Eine Vielzahl von Arten von Sensoren 1 schließen einen Drosselklappenöffnungssensor, einen Kurbelwinkelsensor, einen Temperatursensor etc. ein, die an sich bekannt sind, und generieren eine Vielzahl von Arten von Sensorsignalen, jeweils indikativ bezüglich verschiedener Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors. Beispielsweise gibt der Kurbelwinkelsensor unter der Vielzahl von Arten von Sensoren 1 ein Kurbelwinkelsignal SGT entsprechend der Drehgeschwindigkeit oder der Drehzahl pro Minute des Motors aus. Ausgangssignale der Vielzahl von Arten von Sensoren 1 einschließlich des Kurbelwinkelsignals SGT werden eingegeben in die ECU 2 in Form des Mikrocomputers. Das Kurbelwinkelsignal SGT hat Impulsflanken, die indikativ sind bezüglich von Kurbelwinkelreferenzpositionen der jeweiligen Zylinder des Motors und wird verwendet für verschiedene Steuerungsberechnungen in der ECU 2.
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Die Zündeinrichtung 3 schließt eine Zündspule 305 ein, die eine Primärwicklung 301 hat und eine Sekundärwicklung 303, und einen Leistungstransistor 307, der einen der Zündspule 305 zugeführten Primärstrom leitet und unterbricht, wie in 2 gezeigt. Jede der Zündkerzen 4 generiert einen Zündfunken auf das daran Anlegen einer Zünd-Hochspannung von der Zündeinrichtung 3, wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch in den jeweiligen Motorzylindern gezündet wird zu jeweiligen vorgeschriebenen Zeitpunkten. Um einen Ionenstrom zu erfassen, der auf das Verbrennen eines Luft/Kraftstoff-Gemischs durch den Spalt zwischen den Elektroden jeder Zündkerze 4 fließt, schließt die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 5 einen Kondensator 501 ein, der eine Vorspannvorrichtung ist zum Anlegen einer Vorspannung BVi an die Zündkerzen 4 durch die Zündspule 305 in der Zündeinrichtung 3, und einen Widerstand 503, der ein Ionenstrom-Erfassungssignal Ei ausgibt, welches bedingt durch einen Ionenstrom i generiert wird, wie in 2 gezeigt.
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Ein Frequenzgrößenberechnungsteil 6 schließt eine Frequenzgrößenerfassungsvorrichtung 61 ein, eine Ionenstrombereichsberechnungsvorrichtung 62 und eine Korrekturvorrichtung 63, wie in 1 gezeigt, und generiert einen Index bzw. Einstellwert der Größe einer spezifischen Frequenz, der in die ECU 2 eingegeben wird. Hier ist zu beachten, dass die Verarbeitung oder der Betrieb des Frequenzgrößenberechnungsteils 6 durch ein Modul ausgeführt wird, das einen Mikrocomputer (oder einen DSP bzw. Digitalsignalprozessor) getrennt von der ECU 2 verwendet. Jedoch kann die ECU 2 direkt den Ionenstrom aufnehmen zum Durchführen solcher Verarbeitung oder eine in oder getrennt von der ECU 2 aufgebaute Analogschaltung kann für diesen Zweck verwendet werden.
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Die ECU 2 ist mit einer Klopfbestimmungsvorrichtung 7 versehen, einer Steuerparameterkorrekturbetrags-Einstellvorrichtung 8, einer Zündzeitpunktkorrekturvorrichtung 9 in einer Zündzeitpunktgeneriereinrichtung 9a und einem Speicher M, der Schwellwerte und Abbildungen speichert, die, wenn benötigt, von der jeweiligen Vorrichtung verwendet werden.
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Die Klopfbestimmungsvorrichtung 7 gibt ein Vergleichsergebnis aus, das indikativ ist bezüglich des Auftretens von Klopfen, wenn die Größe der spezifischen, von dem Frequenzgrößenberechnungsteil 6 eingegebenen Frequenz einen Schwellwert überschreitet. Die Steuerparameterkorrektur-Betragseinstellvorrichtung 8 stellt einen Korrekturbetrag für einen Steuerparameter (z. B. einen Betrag des Zündzeitpunktnacheilwinkels in diesem Beispiel) entsprechend dem Vergleichsergebnis (z. B. einem den Schwellwert überschreitenden Betrag) ein, der von der Klopfbestimmungsvorrichtung 7 eingegeben wird und der das Auftreten von Klopfen indiziert, wodurch die Zündzeitpunktkorrekturvorrichtung 9 den Zündzeitpunkt korrigiert, um ihn zu verzögern in Übereinstimmung mit dem derart festgelegten Korrekturbetrag.
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Die Vielzahl von Arten von Sensoren einschließlich des Kurbelwinkelsensors gibt eine Vielzahl von Informationen wie zum Beispiel Temperaturinformation etc., die indikativ sind bezüglich der Betriebsbedingung des Motors, zur ECU 2, so dass verschiedene Steller 10 (Stellantriebe), die mit der ECU 2 verbunden sind, durch Steuersignale entsprechend den Motorbetriebsbedingungen von der ECU 2 angetrieben werden. Obwohl hier nicht gezeigt, sind Eingabe- und Ausgabeschnittstellen und D/A-Umsetzer oder A/D-Umsetzer zwischen der ECU 2 und der Zündeinrichtung 3 und zwischen der ECU 2 und der Vielzahl von Arten von Sensoren 1 und zwischen der ECU 2 und der Vielzahl von Stellern 10 jeweils eingefügt.
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Nun wird der Betrieb dieser Ausführungsform basierend auf den Konstruktionsansichten, die in 1 und 2 gezeigt sind und einem in 3 gezeigten Flussdiagramm, das die Verarbeitung des Erfassens eines Ionenstroms darlegt, zum Einstellen eines Betrags des Zündzeitpunktnacheilwinkels vorgenommen. Wenn ein Zündsignal von der ECU 2 generiert wird, wird eine von der Zündeinrichtung 3 generierte Hochspannung durch den Verteiler D einer der Zündkerzen 4 eingeprägt, wodurch eine elektrische Entladung in dem Spalt zwischen den Elektroden der Zündkerze 4 veranlasst wird, hierdurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem entsprechenden Motorzylinder zündend. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil der Zündenergie in den Kondensator 501 geladen als Vorspannung VBi in der Ionenstrom-Erfassungsschaltung 5. Diese Vorspannung VBi wird an die Zündkerze 4 durch die Zündeinrichtung 3 angelegt, hierdurch die auf das Verbrennen des Luft/Kraftstoff-Gemischs generierten Ionen veranlassend, sich zu bewegen zum Generieren eines Ionenstroms i. Der derart generierte Ionenstrom i wird durch die Ionenstrom-Erfassungsschaltung 5 als Ionenstrom-Erfassungssignal Ei erfasst, auf welchem basierend ein Ionenstrombereich in einer spezifischen Periode während des Verbrennungstaktes durch die Ionenstrombereichsberechnungsvorrichtung 62 in dem Frequenzgrößenberechnungsteil 6 erhalten wird. Andererseits wird von der Frequenzgrößenberechnungsvorrichtung 61 die Größe einer spezifischen Frequenz, die dem beim Stattfinden von Klopfen generierten Ionenstrom überlagert ist, durch eine schnelle Fourier-Transformations-Analyse bzw. FFT-Analyse berechnet. Es ist allgemein bekannt, dass die Frequenz des Klopfens (d. h. die durch Klopfen verursachte Frequenz von Vibrationen des Motors) in der Nähe von 6 kHz liegt und die Größe der Frequenz von 6,25 kHz (auf die nachstehend Bezug genommen wird als Klopffrequenzgröße) wird hier berechnet (Schritt S1).
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4A und 4B zeigen die Wellenform eines Ionenstroms, wenn der Pegel des Ionenstroms groß bzw. klein ist (auf das Auftreten von Klopfen hin) und 4C und 4D zeigen das Ergebnis von FFT-Analysen in den jeweiligen Wellenformen. Hier wird angenommen, dass Klopfen von im wesentlichen derselben Größe in den jeweiligen Fällen auftritt. Von diesen Betrachtungen ausgehend wird verstanden werden, dass die Klopffrequenzgröße gemeinsam mit dem Ionenstrompegel variiert, wie dort gezeigt. Wenn die Klopffrequenzgrößen, ohne dass irgendwelche Korrektur daran vorgenommen worden sind, wie sie sind in die Klopfbestimmungsvorrichtung 7 eingegeben werden, werden die Vergleichsergebnisse zwischen den Klopffrequenzgrößen und dem Klopffrequenzschwellwert unterschiedlich voneinander und demnach unterscheiden sich auch die Beträge der Nacheilwinkelkorrekturen voneinander). Die Ionenstrombereichsberechnungsvorrichtung 62 erfasst eine Ionenstromspitze nach dem Ablauf einer vorbestimmten Maskenperiode von dem Generieren des Zündrauschens und berechnet den Bereich des Ionenstroms innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs nach dieser Spitze. Hier wird ein Bereich von der Position einer zweiten Spitze des innerhalb des Spannungstaktes generierten Ionenstroms bis zu einer Position von 800 Mikrosekunden danach berechnet (Schritte S2 und S3). Jedoch kann stattdessen auch ein Bereich vorgeschriebenen Umfangs mit der zweiten Spitze in seiner Mitte positioniert, erhalten werden.
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5A und 5B zeigen den Zusammenhang zwischen der Wellenform eines Ionenstroms, der in 5A gezeigt ist und dem Innendruck in einem Zylinder, der in 5B gezeigt ist. Eine konvexe Wellenform 1 einschließlich einer ersten Spitze des Ionenstroms wird von der Verbrennungsreaktion einer Mischung generiert, wenn sie gezündet wird, und eine konvexe Wellenform 2 einschließlich einer zweiten Spitze des Ionenstroms wird durch den Zylinderinnendruck (Verbrennungsdruck) generiert, der von der Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors abhängt. Es ist eine bereits bekannte Tatsache, dass Klopfen in der Nähe einer Spitze des Zylinderinnendrucks auftritt. Demnach ist es am effektivsten, die konvexe Wellenform 2 als Korrekturfaktor (Normalisierungsfaktor) für das auf Klopfen beruhende Signal zu verwenden.
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Ein Zweitspitzenerfassungsverfahren in dieser Ausführungsform dient dem Erfassen einer zweiten Spitze eines Ionenstroms durch Bereitstellen einer vorgeschriebenen Maskenperiode vom Generieren des Zündrauschens, um eine erste Spitze außer Acht zu lassen. Die Maskenperiode und ein Ionenstrombereichs-Berechnungsbereich können in Übereinstimmung mit jeder Motorbetriebsbedingung basierend auf Information wie der Drehgeschwindigkeit oder der Drehzahl pro Minute des Motors, der Motorbelastung etc., die von der ECU 2 erhalten werden, eingestellt werden. Obwohl in dieser Ausführungsform die Schnelle Fourier-Transformation (FFT) als Mittel zum Erfassen der Frequenzgröße verwendet wird, ist es im Übrigen bereits bekannt, dass die gemäß der FFT-Berechnung erhaltenen Werte dieselbe Dimension haben wie der Bereich. Demnach wird vorgezogen, den Bereich des Ionenstroms für den Zweck der Normalisierung der FFT-Ausgangsgröße zu verwenden (Dimensionswertfreiheit). Hier sei beachtet, dass in dem Fall, in dem die Vorrichtung zum Erfassen der Klopffrequenzgröße eine Einrichtung ist, die die Amplitude der Motorvibrationen berechnet, ein ähnlicher vorteilhafter Effekt erreicht werden kann, selbst wenn das Normalisieren durch den Mittelwert des Ionenstroms bewirkt wird. Zudem werden Vibrationen bedingt durch Klopfen in der Nähe der zweiten Spitze des Ionenstroms generiert, wie oben beschrieben und demnach ist es effizient, die Fourier-Größe durch Verwendung eines Bereichs in der Nähe einer Spitze der konvexen Wellenform 2 zu normalisieren, in dem die Klopfvibrationen mit dem Ionenstrom überlappen können. Dies ist, weil die Möglichkeit des Generierens von Vibrationen in Abschnitten, die von der Nähe der zweiten Spitze des Ionenstroms abweichen, extrem niedrig ist und daher das Einbeziehen von dem Bereich jener Abschnitte, die nicht so nah bezüglich der Spitze der konvexen Wellenform 2 sind, die Größe des Klopfsignals unbeabsichtigt einbüßen oder verringern werden.
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Obwohl hier ein Bereich des Ionenstroms zwischen der zweiten Spitze davon und 800 Mikrosekunden danach erhalten wird, kann stattdessen ein Ionenstrombereich mit einer allgemein bekannten Klopfgenerierperiode (ATDC (After Top Dead Center bzw. Nach dem Oberen Totpunkt) 20°CA (Crank Angle bzw. Kurbelwinkel)–ATDC 60°CA) basierend auf der von der ECU 2 empfangenen Kurbelwinkelinformation erhalten werden.
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Die Klopffrequenzgröße wird durch die Korrekturvorrichtung 63 basierend auf der Ausgangsgröße der Ionenstrombereichs-Berechnungsvorrichtung 62 normalisiert. Hier wird eine solche Normalisierung durch einfaches Dividieren der Klopffrequenzgröße durch den Ionenstrombereich ausgeführt (Schritt S4). Jedoch kann die Klopffrequenzgröße stattdessen unter Verwendung eines Korrekturfaktors normalisiert werden, der basierend auf dem Ionenstrombereich erlangt wird (beispielsweise ist eine Abbildung des Korrekturfaktors und des Ionenstrombereichs im Speicher M gespeichert). 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Ionenstrompegel und den Klopffrequenzgrößen (vor und nach der Normalisierung) auf das Auftreten von Klopfen der im Wesentlichen selben Größe hin. Die Klopffrequenzgröße vor und nach der Normalisierung sind unterschiedlich in ihren Einheiten, aber sie sind für den relativen Vergleich auf dieselbe Achse gezeichnet. Entsprechend der Normalisierung der Klopffrequenzgröße wird es im wesentlichen keine Variation der Klopffrequenzgröße bedingt durch eine Variation des Ionenstrompegels abhängig von den Motorbetriebsbedingungen etc. geben, so dass es unnötig wird, Klopfbestimmungsschwellwerte für die Motorbetriebsbedingungen jeweils einzustellen.
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Hier wird die derart normalisierte Klopffrequenzgröße in die ECU 2 als ein numerischer Wert durch ein CAN (Kabelbereichsnetz bzw. Cable Area Network) eingegeben. Jedoch kann sie auch von einem I/O-Port bzw. Ein-/Ausgabeport als eine Impulsfolge, ein Spannungswert oder ähnliches eingegeben werden. Die Klopfbestimmungsvorrichtung 7 vergleicht die normalisierte Klopffrequenzgröße mit einem Klopfbestimmungsschwellwert und gibt das Ergebnis der Klopfbestimmung aus (Schritt S5). Die Steuerparameterkorrektur-Betragseinstellvorrichtung 8 stellt einen Betrag des Zündzeitpunktnacheilwinkels entsprechend dem Ergebnis der Klopfbestimmung ein (Schritt S6). Dann korrigiert die Zündzeitpunktkorrekturvorrichtung 9 der Zündzeitpunktgeneriereinrichtung 9a den Zündzeitpunkt, um ihn nacheilen zu lassen in Übereinstimmung mit dem Betrag des derart eingestellten Zündzeitpunktnacheilwinkels. Wegen der Vereinfachung zeigt 1 die Konstruktionsansicht für einen einzigen Zylinder. Jedoch braucht nicht gesagt zu werden, dass eine ähnliche Steuervorrichtung bereitgestellt werden kann für jeden der Vielzahl von Zylindern (siehe Zündkerze 4 innerhalb eines sie einschließenden Rahmens in 2).
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Demnach wird in der Klopfsteueranordnung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung der Bereich eines Ionenstroms in einem vorbeschriebenen Bereich während des Verbrennungstaktes eines Zylinders berechnet, basierend auf einer entsprechenden Ausgangsgröße der Ionenstrom-Erfassungsvorrichtung und die Größe einer spezifischen Frequenz wird korrigiert basierend auf dem derart berechneten Ionenstrombereich. Eine Bestimmung, ob der Verbrennungsmotor klopft, wird dann von der korrigierten spezifischen Frequenzgröße bestimmt und der Korrekturbetrag für einen Zündzeitpunktsteuerparameter wird basierend auf dem Bestimmungsergebnis eingestellt. Als ein Ergebnis wird es möglich, Klopfsteuerung unbeeinflusst von der Größe des Ionenstrompegels auszuführen.
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Darüber hinaus ist es durch Teilen der spezifischen Frequenzgröße basierend auf dem Ionenstrombereich zum Normalisieren davon auf die Korrektur der spezifischen Frequenzgröße hin möglich, im wesentlichen ähnliche oder gleichförmige Klopfsteuerbarkeit sicherzustellen unabhängig von der Größe des Ionenstrompegels.
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Ferner ist es auf das Berechnen des Ionenstrombereichs durch Berechnen des Bereichs eines Ionenstroms entweder in einem vorbestimmten Bereich von einer Spitze des Ionenstroms an oder in einem vorbestimmten Bereich, der eine Ionenstromspitze einschließt während des Verbrennungstakts eines betroffenen Zylinders, möglich, einen geeigneteren Faktor zur Normalisierung zu erhalten.
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Zudem ist es auch auf das Berechnen des Ionenstromsbereichs durch Berechnen des Bereichs eines Ionenstroms in einem Kurbelwinkelbereich von ATDC 20°CA–ATDC 60°CA (20°-Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt bis 60°-Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt) während des Verbrennungstaktes eines betroffenen Zylinders möglich, einen geeigneteren Faktor zur Normalisierung zu erhalten.
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Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Klopfsteueranordnung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, der umfasst: eine Ionenstrom-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Ionenstroms, der in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors unmittelbar nach dem Zünden eines Luft/Kraftstoff-Gemisches darin generiert wird; eine Frequenzgrößenberechnungsvorrichtung zum Extrahieren der Größe einer spezifischen Frequenz von dem Ionenstrom; eine Klopfbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, ob der Verbrennungsmotor klopft, basierend auf der spezifischen Frequenzgröße; und eine Steuerparameterkorrekturbetrags-Einstellvorrichtung zum Einstellen eines Korrekturbetrags für einen Zündzeitpunktsteuerparameter basierend auf dem Ergebnis des Bestimmens der Klopfbestimmungsvorrichtung. Die Frequenzgrößenberechnungsvorrichtung umfasst: eine Frequenzgrößenerfassungsvorrichtung zum Erfassen der spezifischen Frequenzgröße basierend auf einer Ausgangsgröße der Ionenstrom-Erfassungsvorrichtung; eine Ionenstrombereichs-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Ionenstrombereichs in einem vorgeschriebenen Bereich innerhalb des Verbrennungstaktes eines betroffenen Zylinders basierend auf der Ausgangsgröße der Ionenstrom-Erfassungsvorrichtung; und eine Korrekturvorrichtung zum Korrigieren der erfassten spezifischen Frequenzgröße basierend auf dem Rechenergebnis der Ionenstrombereichs-Berechnungsvorrichtung. Mit dieser Anordnung wird es möglich, Klopfsteuerung unbeeinflusst von der Größe des Ionenstrompegels auszuführen.
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Während die Erfindung beschrieben worden ist in bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der beiliegenden Patentansprüche in die Praxis umgesetzt werden kann.
