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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Klopferfassungsgerät für eine Brennkraftmaschine.
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Die
Druckschrift
DE 690
17 124 T2 berechnet ein Klopferkennungssystem für Verbrennungsmotoren
mit einem Zylinderdrucksensor und einer Klopfstärkenberechnungseinrichtung.
Die Klopfstärkenberechnungseinrichtung
berechnet eine Gesamtwärmenge
und ein Klopfwärmenge
und bestimmt anhand dessen, ob ein Klopfen vorhanden ist.
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Die
Druckschrift
DE 696
15 430 T2 offenbart ein weiteres Klopferfassungsgerät, bei dem
Vibrationen einer Brennkraftmaschine mittels eines Schwingungssensors
oder dergleichen erfasst werden.
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Die
Druckschrift
DE 41
27 960 C2 (Druckschrift 3) offenbart eine Klopfunterdrückungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor, bei dem ebenfalls ein Klopfsensor vorhanden ist.
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Ein
wie in der
JP-6-60621
B gezeigtes Klopferfassungsgerät weist einen Klopfsensor auf,
der in einem Zylinderblock einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Der Klopfsensor erfasst eine Klopfvibration und gibt ein Klopfsignal
aus. Klopffrequenzkomponenten entsprechend dem Maschinenklopfen
werden aus dem Klopfsignal durch einen Bandpassfilter hergeleitet.
Ein Spitzenwert der Klopffrequenzkomponenten wird durch eine Spitzenhalteschaltung
erfasst, woraufhin der Spitzenwert mit einem Klopfbestimmungspegel
zur Bestimmung eines Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des
Maschinenklopfens verglichen wird. Alternativ dazu werden die Klopffrequenzkomponenten
in einem vorbestimmten Bereich integriert, und der integrierte Wert
wird mit dem Klopfbestimmungspegel verglichen.
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Jedoch
ist das durch das Maschinenklopfen erzeugte Frequenzband nicht immer
dasselbe. Das Frequenzband mit einer hohen Vibrationsintensität ist bei
jedem Maschinenklopfen unterschiedlich. Somit kann, wenn lediglich
ein Frequenzband bestimmt wird und wenn das bestimmte Frequenzband
eine niedrigere Vibrationsintensität als ein anderes Frequenzband
aufweist, das Maschinenklopfen nicht erfasst werden.
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Wenn
eine elektrische und/oder eine mechanische Störung in dem Frequenzband nahe
den Klopffrequenzkomponenten auftritt und wenn die Klopfbestimmung
lediglich anhand des Spitzenwerts oder des integrierten Werts von
Klopffrequenzkomponenten durchgeführt wird, kann eine elektrische und/oder
mechanische Störung
auf die hergeleiteten Frequenzkomponenten überlagert werden, weshalb die
Störung
fälschlicherweise
als Maschinenklopfen bestimmt wird.
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Demgegenüber zeigt
die
JP-2001-227400
A , dass die Klopfbestimmung auf der Grundlage der Beziehung
zwischen dem Spitzenwert in den Klopffrequenzkomponenten und der
Vibrationsperiode ausgeführt
wird. Wenn jedoch bei einer derartigen Klopfbestimmung mehrfache
Störungen
auf die Klopffrequenzkomponenten überlagert werden, ist es schwierig,
das Maschinenklopfen von den Störungen zu
unterscheiden, so dass das Maschinenklopfen nicht korrekt erfasst
werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Klopferfassungsgerät für eine Brennkraftmaschine
anzugeben, die ein Maschinenklopfen präzise erfassen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Klopferfassungsgerät gelöst, wie es in den Patentansprüchen 1,
4, 5 oder 9 angegeben ist.
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Erfindungsgemäß weist
ein Klopferfassungsgerät
eine Verbrennungszustandserfassungseinrichtung zur Ausgabe eines
Signalverlaufsignals (Wellenformsignals), das eine Verbrennungsbedingung der
Brennkraftmaschine angibt, eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung
eines idealen Referenzklopfsignalverlaufs, und eine Klopfbestimmungseinrichtung
zur Beurteilung eines Verhältnisses
zwischen dem Signalverlaufssignal und dem idealen Referenzklopfsignalverlauf
zur Bestimmung eines Maschinenklopfens auf. Die Berechnungseinrichtung berechnet
den idealen Referenzklopfsignalverlauf auf der Grundlage eines Faktors,
der von einem Kurbelwinkel abhängt,
und einem Faktor, der von der Echtzeit (tatsächlichen Zeit) abhängt. Das
ausgegebene Signalverlaufssignal unterscheidet sich von dem idealen Referenzklopfsignalverlauf,
wenn eine Störung
dem ausgegebenen Signalverlaufssignal überlagert ist. Daher wird durch
Vergleich des ausgegebenen Signalverlaufssignals mit dem idealen
Referenzklopfsignalverlauf verhindert, dass eine Störung fälschlicherweise
als Maschinenklopfen bestimmt wird.
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Eine
Klopfvibration schwächt
sich entsprechend einer Verringerung des Zylinderdrucks ab. Der Zylinderdruck ändert sich
entsprechend einem Kurbelwinkel und der verstrichenen Echtzeit.
Somit wird gemäß der vorliegenden
Erfindung der ideale Referenzklopfverlauf in der vorstehend beschriebenen Weise
hergeleitet.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
anhand der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich,
in der gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet
sind. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild eines Klopferfassungsgerätes gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Flussdiagramm eines Prozesses einer Routine zur Berechnung eines
Kurbelwinkelterms,
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3 ein
Flussdiagramm eines Prozesses einer Routine zur Berechnung eines
Echtzeitterms,
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4 ein
Flussdiagramm eines Prozesses einer Routine zur Berechnung einer
Vibrationsübertragungsfunktion,
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5 ein
Flussdiagramm einer Verarbeitung einer Routine zur Klopfbestimmung,
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6 ein
Flussdiagramm einer Verarbeitung einer Routine zur Berechnung eines
idealen Referenzklopfsignalverlaufs, und
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7 ein
Flussdiagramm einer Verarbeitung einer Vergleichsoperationsroutine.
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Nachstehend
ist ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
ein System eines an einem Fahrzeug angebrachten Klopferfassungsgeräts. Ein
Zylinderdrucksensor 11 ist an einem vorbestimmten Zylinder
angeordnet. Der Zylinderdrucksensor 11 gibt ein Signalverlaufssignal
(Wellenformsignal) aus, das einen Verbrennungszustand angibt. Der
Sensor 11 kann von einer Bauart sein, die mit einer Zündkerze integriert
ist, oder kann von einer Bauart sein, die einen Erfassungsabschnitt
(Sensorabschnitt) zu einer Verbrennungskammer hin aufweist. Ein
Tiefpassfilter 12 und ein Hochpassfilter 13 empfangen
das Signalverlaufssignal und geben das Signal zu einer Klopferfassungsschaltung 15 aus.
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Das
Signal aus dem Zylinderdrucksensor 11 weist ein Signal
auf, das eine Änderung
einer Kolbenbewegung und eine Änderung
des Zylinderdrucks enthält,
und weist ebenfalls ein Hochfrequenzrauschen (Hochfrequenzstörung) auf.
Der Tiefpassfilter 12 entfernt das Hochfrequenzrauschen,
das ein Rauschen von 100–1000
Hz ist, um Änderungen
in dem Zylinderdruck präzise
zu erfassen.
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Der
Hochpassfilter 13 leitet einen Vibrationssignalverlauf
aufgrund des Maschinenklopfens aus dem Ausgangssignal her. Eine
Resonanzfrequenz aufgrund des Maschinenklopfens hängt von
einer Öffnung
(Bohrung) der Brennkraftmaschine ab und ist eine Frequenz von über 5 kHz.
Somit ist es wünschenswert,
dass der Hochpassfilter ein Signal von 3 kHz bis 5 kHz entfernt,
um den Druckvibrationssignalverlauf präzise herzuleiten.
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Ein
Klopfsensor 16 ist an einem Zylinderblock der Brennkraftmaschine
zur Erfassung einer Vibration des Zylinderblocks angeordnet. Ein
Ausgangssignal aus dem Klopfsensor 16 wird durch die Klopferfassungsschaltung 15 über einen
Bandpassfilter 17 empfangen. Das Bandpassfilter 17 leitet
ein spezifisches Frequenzsignal (Signal mit einer spezifischen Frequenz)
des Klopfens aus dem Ausgangssignal des Klopfsensors 16 her.
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Die
Klopferfassungsschaltung 15 weist einen Mikrocomputer auf,
der nachstehend beschriebene Routinen ausführt und den Verlauf des durch
das Bandpassfilter 17 geführten Signals mit einem Signalverlauf
des idealen Referenzklopfsignals vergleicht, um ein Auftreten eines
Maschinenklopfens zu erfassen. Das durch das Bandpassfilter 17 hindurchgeführte Signal
wird nachstehend als Klopfsensorsignal bezeichnet.
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Die
Art der Herleitung des idealen Referenzklopfsignalverlaufs ist nachstehend
beschrieben. Der ideale Referenzklopfsignalverlauf wird auf der Grundlage
eines Faktors, der von einem Kurbelwinkel (Kurbelwinkelterm Kca),
einem Faktor, der von der Echtzeit (Zeit, tatsächlichen Zeit) abhängt (Echtzeitterm
Kt), und einem Faktor hergeleitet, der von dem Maschinenaufbau abhängt (Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy).
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Das
Klopfen der Brennkraftmaschine ist ein Phänomen, bei dem eine Resonanz
der Druckwelle in dem Zylinder auftritt. Ein Dämpfungsverhältnis der Druckwelle weist
eine Korrelation zu einer Dämpfung des
Zylinderdrucks in einem Leistungshub (Arbeitstakt) auf. Somit wird
der ideale Referenzklopfsignalverlauf auf der Grundlage der Dämpfung des
Zylinderdrucks in dem Leistungshub hergeleitet. Die Genauigkeit
der Erfassung des Maschinenklopfens wird durch Vergleich des Signalverlaufs
des Klopfsensorsignals mit dem idealen Referenzklopfsignalverlauf verbessert.
Weiterhin wird, da die Dämpfung
des Zylinderdrucks über
dem Kurbelwinkel als Parameter definiert ist, die Dämpfung des
Zylinderdrucks als Kurbelwinkelterm Kca zur Berechnung des idealen Referenzklopfsignalverlaufs
verwendet. Der Faktor, der von der Echtzeit (Echtzeitterm Kt) abhängt, beruht
auf einen Energieverlust in der Verbrennungskammer und einer Zeitkonstanten
(Anstrichverzögerung)
des Bandpassfilters 17. Der Energieverlust der Verbrennungskammer
besteht aus einem viskosen Reibungsverlust und einem Kühlungsverlust
durch die Wärmeübertragung
auf den Zylinderblock. Diese Verluste variieren entsprechend der
Zeit, weshalb der Energieverlust in der Verbrennungskammer als Faktor
verwendet werden kann, der von der tatsächlichen Zeit (Echtzeit) abhängt. Durch
Anwenden des Energieverlustes in der Verbrennungskammer auf den
idealen Referenzklopfsignalverlauf wird ein praktischerer idealer
Referenzklopfsignalverlauf hergeleitet. Der Bandpassfilter 17 weist
eine Ansprechverzögerung
auf, die ebenfalls ein Faktor ist, der von der Echtzeit abhängt. Da
der Signalverlauf des Klopfsensorsignals entsprechend der Zeitkonstante
des Bandpassfilters 17 verändert wird, wird der ideale Referenzklopfsignalverlauf
akkurat durch Anwenden der Zeitkonstante des Bandpassfilters 17 auf
die Form des idealen Referenzklopfsignalverlaufs abgeleitet.
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Der
Faktor, der von dem Maschinenaufbau abhängt (Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy), beruht auf einen Effekt der Klopfvibration, die auf den Zylinderblock übertragen
wird und durch den Klopfsensor 16 erfasst wird. Durch Ableiten
des idealen Referenzklopfsignalverlaufs unter Berücksichtigung der
Effekte der Vibrationsübertragungsfolgen
wird der ideale Referenzklopfsignalverlauf genau hergeleitet und
kann eine Verschlechterung der Genauigkeit der Erfassung von Maschinenklopfen
eingeschränkt
werden.
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Nachstehend
ist unter Bezugnahme auf 2 bis 7 die Verarbeitung
jeder Routine beschrieben.
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Berechnung des Kurbelwinkelterms
Kca
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Gemäß 2 wird
in Schritt 101 das Zylinderdrucksensorsignal gelesen und
wird der Signalverlauf des Zylinderdrucksensorsignals während des Arbeitshubs
erfasst, um eine Dämpfung
des Zylinderdrucks während
des Leistungshubs abzuleiten. Das Hochfrequenzrauschen (die Hochfrequenzstörung) wird
aus dem Zylinderdrucksensor durch den Tiefpassfilter 12 entfernt.
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Nach
Schritt 101 geht die Verarbeitung zu Schritt 102 über, in
dem das Dämpfungsverhältnis des
Signalverlaufs des Zylinderdrucksensors während des Arbeitshubs berechnet
wird, um das Dämpfungsverhältnis als
den Kurbelwinkelterm Kca einzustellen. Der Zylinderdruck dämpft sich
gegenüber dem
Kurbelwinkel während
der Zeitdauer (Periode) des Maschinenklopfens logarithmisch ab,
die allgemein ATDC (nach dem oberen Totpunkt) 20°KW (Kurbelwinkel) bis 90°KW (Kurbelwinkel)
entspricht. Daher wird der Kurbelwinkelterm Kca entsprechend dem
logarithmischen Dämpfungsverhältnis bestimmt.
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Da
der Kurvenwellenwinkelterm Kca entsprechend der Maschinendrehzahl
oder der Maschinenlast sich ändert,
kann der Kurbelwinkelterm Kca für
jede Maschinendrehzahl oder jede Maschinenlast berechnet werden.
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Berechnung des Echtzeitterms
Kt
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3 zeigt
eine Routine zur Berechnung des Echtzeitterms Kt. In Schritt 111 wird
Maschinenklopfen in dem mit dem Zylinderdrucksensor 111 ausgerüsteten Zylinder
erzeugt. Das Zylinderdrucksensorsignal wird gelesen, und der Signalverlauf
des Zylinderdrucksensorsignals während
des Leistungshub Schritt 112 erfasst. Das Hochfrequenzrauschen
wird aus dem Zylinderdrucksensorsignal durch den Tiefpassfilter 12 entfernt.
Dann wird das Dämpfungsverhältnis des
Signalverlaufs des Zylinderdrucks in Schritt 113 berechnet.
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In
Schritt 114 liest der Mikrocomputer das Zylinderdrucksensorsignal,
aus dem durch den Hochpassfilter 13 Niedrigfrequenzrauschen
(Niedrigfrequenz-Störung)
entfernt worden ist, und erfasst einen Druckvibrationssignalverlauf
aufgrund des Maschinenklopfens. In Schritt 115 wird das
Dämpfungsverhältnis des
Druckvibrationssignalverlaufs berechnet. Dieses Dämpfungsverhältnis weist
einen Faktor in Abhängigkeit
von dem Kurbelwinkel und einem Faktor in Abhängigkeit von der Echtzeit auf.
Der Faktor, der von der Kurbelwelle anhängt, entspricht der Zylinderdruckdämpfung während der
Abwärtsbewegung des
Kolbens. Der Faktor, der von der Echtzeit abhängt, entspricht einem Energieverlust
aufgrund einer viskosen Reibung. Durch Entfernen des Kurbelwinkelterms
Kca aus dem Dämpfungsverhältnis des Druckvibrationssignalverlaufs
kann das Dämpfungsverhältnis, das
von der Echtzeit abhängt
(der Echtzeitterm Kt) abgeleitet werden.
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Das
Bandpassfilter 17 wird zur Ableitung einer spezifischen
Frequenz des Maschinenklopfens gemäß diesem Ausführungsbeispiel
verwendet. Somit kann durch Einschließen der Zeitkonstanten in den
Echtzeitterm Kt ein präziserer
idealer Frequenzklopfsignalverlauf in Schritt 116 bestimmt
werden.
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Berechnung der Vibrationsübertragungsfunktion
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Die
Routine zur Berechnung der Vibrationsübertragungsfunktion gemäß 4 wird
Versuchsbetrieb (on the bench) bei Betrieb der Brennkraftmaschine
ausgeführt.
Jeder der Zylinder der Brennkraftmaschine wird mit einer Vibrationsquelle
versehen. In Schritt 121 erzeugt die Vibrationsquelle eine
Vibration Fin(t, f) in jedem Zylinder nacheinander,
die annähernd
dieselbe Frequenz wie diejenige einer Klopfvibration aufweist. Dann
wird in Schritt 122 ein Klopfsensorsignal Fout(t,
f) für
jeden Zylinder erfasst. Die Vibrationsübertragungsfunktion wird auf
der Grundlage der nachstehenden Gleichung in Schritt 123 berechnet. Gcy(f, Cy) = Fout(t,
f)/Fin(t, f)
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Klopferfassung
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Die
in 5 gezeigte Klopferfassungsroutine, die als Klopferfassungseinrichtung
dient, wird bei jeder Zündung
ausgeführt.
In Schritt 201 wird bestimmt, ob eine Klopferfassungsperiode
startet oder nicht. Wenn die Klopferfassungsperiode startet, geht sie
zu Schritt 202 voran, indem Klopfsensorsignale wiederholt
integriert werden, bis eine Periode entsprechend einem vorbestimmten
Kurbelwinkel (beispielsweise 5°KW)
verstrichen ist (Schritt 203).
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Der
integrierte Wert des Klopfsensorsignals wird bei jedem Kurbelwinkel
von 5°KW
in Schritt 204 gespeichert. Ein Zähler zum Integrieren des Klopfsensorsignals
wird in Schritt 205 zurückgesetzt,
und die Verarbeitung zum Integrieren des Klopfsensorsignals wird
erneut wiederholt.
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Die
vorstehend beschriebene Verarbeitung zum Integrieren wird wiederholt,
bis die Klopferfassungsperiode beendet ist (Schritt 206).
Wenn die Klopferfassungsperiode beendet ist, wird eine in 6 gezeigte
Routine zur Berechnung des idealen Referenzklopfsignalverlaufs ausgeführt, um
in Schritt 207 den idealen Referenzklopfsignalverlauf zu
berechnen. Danach wird eine in 7 gezeigte
Vergleichsoperationsroutine in Schritt 208 ausgeführt, um
den erfassten Klopfsignalverlauf mit dem idealen Referenzklopfsignalverlauf
zu vergleichen. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Maschinenklopfens
wird durch Vergleich einer normalisierten maximalen korrigierten
Klopfstärke
mit einem Klopfreferenzwert in Schritt 209 bestimmt. Die
normalisierte maximale korrigierte Klopfstärke wird in der Vergleichsoperationsroutine
berechnet.
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Berechnung des idealen Referenzklopfsignalverlaufs
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Eine
in 6 gezeigte Routine zur Berechnung des idealen
Referenzklopfsignalverlaufs ist eine Subroutine, die in Schritt 207 gemäß 5 ausgeführt wird.
Der Mikrocomputer liest die gegenwärtige Maschinendrehzahl und
die gegenwärtige
Maschinenlast in Schritt 212 und liest den Kurbelwinkelterm
Kca, die die gegenwärtige
Maschinendrehzahl und Maschinenlast angibt, wobei der Kurbelwinkelterm
Kca in der in 2 gezeigten Routine berechnet wird.
Es wird zu Schritt 213 vorangegangen, in dem der Computer
den in der in 3 gezeigten Routine berechneten
Echtzeitterm Kt liest.
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In
Schritt 214 wird der gegenwärtig gezündete Zylinder identifiziert,
und der Computer liest die Vibrationsübertragungsfunktion Gcy(f,
Cy) des gegenwärtig
gezündeten
Zylinders. Die Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy(f, Cy) wird in der in 4 gezeigten
Routine berechnet.
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In
Schritt 216 wird der ideale Referenzklopfsignalverlauf
wie nachstehend beschrieben berechnet. Der ansteigende Signalverlauf
(Wellenform) des idealen Referenzklopfsignalverlaufs von einem Vibrationsstartzeitpunkt
bis zu einer Spitze ist als Minc definiert, der Dämpfungssignalverlauf
nach der Spitze ist als Mdec definiert, die Zeitkonstante des Bandpassfilters 17 ist
als Tfil definiert, das Dämpfungsverhältnis des
Zylinderdrucks aufgrund der Abwärtsbewegung
des Kolbens ist als δp
definiert, der Kurbelwinkel von dem Vibrationsstartpunkt an ist
als θ definiert,
und eine Spitzenposition der Vibration ist als θ0 definiert. Der Wert Minc
hängt von
der Zeitkonstanten Tfil des Bandpassfilters 17 ab und wird
durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt. Minc(t)
= 1 – exp(–t/Tfil)
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Wenn
die Maschinendrehzahl als N (u/Min) definiert ist, gilt die nachstehende
Gleichung zwischen dem Kurbelwinkel θ (°KW) und der Zeit t (sec). Es
wird angenommen, dass die Maschinendrehzahl im Wesentlichen konstant
ist. θ =
6N·t
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Wenn
die vorstehende Gleichung (1) in eine Funktion des Kurbelwinkels θ umgewandelt
wird, gilt die nachstehende Gleichung. Minc(θ) = 1 – exp(–θ/(6·N·Tfil)
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In ähnlicher
Weise ist in dem Dämpfungssignalverlauf
nach der Spitze das Dämpfungsverhältnis δe der Echtzeitterm.
Das Dämpfungsverhältnis in
Bezug auf den Kurbelwinkel ist θe/(6N),
und der Echtzeitterm Kt ist wie nachstehend beschrieben.
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In
dem Fall von θ ≤ θ0: Kt = 1 – exp{–θ/(6·N·Tfil)}
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Im
Falle von θ > θ0: Kt =
Minc(θ0)·[exp{–δe/(6·N)·(θ – θ0)}]
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Der
Kurbelwinkelterm Kca beeinflusst den Dämpfungssignalverlauf. Wenn
der anfängliche
Wert des Kurbelwinkelterms auf 1 eingestellt ist, kann der Kurbelwinkelterm
Kca wie nachstehend beschrieben ausgedrückt werden. Kca
= exp{–(δp·(θ – θ0)}
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Daher
wird der Modellsignalverlauf, der ein zusammengesetzter Signalverlauf
des Echtzeitterms Kt und des Kurbelwinkelterms Kca ist, wie nachstehend
ausgedrückt. Minc(θ)
= Kt
= 1 – exp{–θ/(6·N·Tfil)} Mdec(θ)
= Kt·Kca
=
Minc(θ0)·[exp{–δe/(6·N + δp)·(θ – θ0)}]
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Wenn
das Maschinenklopfen auf der Grundlage der Vibration der Brennkraftmaschine
erfasst wird, wird die Vibrationsübertragungsfunktion zum präzisen Ausdrücken des
Leerlaufsignalverlaufs berücksichtigt.
Wenn eine Vibration in einem Zylinder Cy aufgetreten ist, gilt eine
Beziehung zwischen einem Eingang u(t) und einem Ausgang y(t) wie
nachstehend beschrieben. Y(t) = Gcy(t)·u(t)
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In
einer Weise, die ähnlich
zu dem Echtzeitterm ist, wird durch Umwandeln der Gleichung in die Kurbelwinkelfunktion
Gcy(θ)
unter Verwendung der Gleichung t = θ/6N und durch Multiplizieren
des Echtzeitterms und des Kurbelwinkelterms der ideale Referenzklopfsignalverlauf
wie nachstehend ausgedrückt. Minc(θ)
= Gcy(θ)·Kt
=
Gcy(θ)·[1 – exp(–θ/(6·N·Tfil)} Mdec(θ)
= Gcy(θ)·Kt·Kca
=
Gcy(θ)·Minc(θ0)·exp{–δe/(6·N + δp)·(θ – θ0)}
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Die
in 7 gezeigte Vergleichsoperationsroutine ist eine
Subroutine, die in dem Schritt 208 gemäß 5 ausgeführt wird.
In Schritt 221 wird eine Kalibrierungsjustierung zwischen
dem erfassten Klopfsignalverlauf und dem idealen Referenzklopfsignalverlauf
ausgeführt.
In Schritt 222 werden der erfasste Klopfsignalverlauf und
der ideale Referenzklopfsignalverlauf korrelativ zur Herleitung
der korrigierten Klopfintensität
bei jeder Frequenz berechnet. Die maximale korrigierte Klopfintensität wird in
Schritt 223 ausgewählt,
und die maximale korrigierte Klopfintensität wird durch die Rauschintensität dividiert, um
die maximale korrigierte Klopfintensität in Schritt 224 zu
normalisieren. (normalisierte maximale Klopfintensität) = (maximale korrigierte
Klopfintensität)/(Rauschintensität)
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann, da das Maschinenklopfen durch Untersuchung des Verhältnisses
zwischen dem erfassten Klopfsignalverlauf und dem idealen Referenzklopfsignalverlauf
erfasst wird, eine irrtümliche
Bestimmung, bei der die Störung
(das Rauschen) als Klopfen bestimmt wird, verhindert werden, so
dass die Zuverlässigkeit
der Klopfbestimmung verbessert wird. Weiterhin wird der ideale Referenzklopfsignalverlauf auf
der Grundlage des Kurbelwinkelterms Kca, des Echtzeitterms Kt und
der Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy hergeleitet, weshalb der ideale Referenzklopfsignalverlauf nahe
an dem tatsächlichen Klopfsignalverlauf
ist.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Klopfsensor 16 an dem Zylinderblock der Brennkraftmaschine
angeordnet. Der Klopfsensor 16 kann in jedem Zylinder durch
einen Zylinderdrucksensor 11 ersetzt werden. In einem derartigen
Fall kann die Klopfbestimmung durch Untersuchen einer Beziehung
zwischen dem Ausgangssignalverlauf aus dem Zylinderdrucksensor und
dem idealen Referenzklopfsignalverlauf durchgeführt werden, wobei der Ausgangssignalverlauf
der erfasste Klopfsignalverlauf ist, der durch das Bandpassfilter geführt wird.
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Wenn
die Klopfbestimmung auf Grundlage des erfassten Klopfsignalverlaufs
aus dem Zylinderdrucksensor 11 ausgeführt wird, kann der ideale Referenzklopfsignalverlauf
auf der Grundlage des Kurbelwinkelterms Kca und des Echtzeitterms
ohne Berücksichtigung
der Vibrationsübertragungsfunktion Gcy
berechnet werden. In einem derartigen Fall kann der ideale Referenzklopfsignalverlauf
für jeden
Zylinder jedenfalls berechnet werden, oder der ideale Referenzklopfsignalverlauf
kann als gemeinsamer Signalverlauf für jeden Zylinder berechnet
werden, da die Streuung des Klopfsignalverlaufs zwischen den Zylindern
relativ gering ist.
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Wenn
die vorliegende Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit dem Klopfsensor 16 und
keinen Zylinderdrucksensoren 11 angewendet wird, wird jede
Routine gemäß den 2 bis 4 durch einen
Computer ausgeführt,
und der Kurbelwinkelterm Kca, der Echtzeitterm Kt und die Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy werden während
des Maschinenbetriebs im Versuchsbetrieb berechnet. Diese Terme
und Funktionen werden in einem ROM (nichtflüchtigen Speicher) eines fahrzeugeigenen
Computers gespeichert. Während
die Brennkraftmaschine betrieben wird, führt der fahrzeugeigene Computer die
Routine zur Berechnung des idealen Referenzklopfsignalverlaufs durch
Lesen des Kurbelwinkelterms Kca, des Echtzeitterms Kt und der Vibrationsübertragungsfunktion
aus, die in dem ROM gespeichert sind.
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Alternativ
dazu werden der Kurbelwinkelterm Kca, der Echtzeitterm Kt und die
Vibrationsübertragungsfunktion
Gcy durch einen Computer im Versuchsbetrieb berechnet, und der ideale
Referenzklopfsignalverlauf wird jeweils für jeden Zylinder berechnet.
Der ideale Referenzklopfsignalverlauf wird in dem ROM des fahrzeugeigenen
Computers gespeichert. Wenn die Klopfbestimmungsroutine gemäß 5 während des
Betriebs der Brennkraftmaschine ausgeführt wird, liest der Computer
den idealen Referenzklopfsignalverlauf entsprechend dem gegenwärtig gezündeten Zylinder
und bestimmt das Maschinenklopfen durch Untersuchung der Beziehung
zwischen dem idealen Referenzklopfsignalverlauf und dem erfassten
Klopfsignalverlauf.
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Wenn
der ideale Referenzklopfsignalverlauf in einem ROM des fahrzeugeigenen
Computers in einem System derart gespeichert wird, dass die Klopfbestimmung
auf der Grundlage des erfassten Klopfsignalverlaufs aus dem Zylinderdrucksensor 11 ausgeführt wird,
wird der gemeinsame ideale Referenzklopfsignalverlauf in dem ROM
des fahrzeugeigenen Computers gespeichert. Der gemeinsame ideale
Referenzklopfsignalverlauf wird auf der Grundlage des Kurbelwinkels
Kca und des Echtzeitterms Kt hergeleitet, die im Versuchsbetrieb
berechnet worden sind. Der ideale Referenzklopfsignalverlauf kann
jeweils für
jeden Zylinder berechnet werden.
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Ein
durch einen Klopfsensor 16 erfasstes Klopf-Signalverlaufssignals
wird durch ein Bandpassfilter 17 gefiltert. Das erfasste
Signalverlaufssignal wird mit einem idealen Referenzklopfsignalverlauf
zur Bestimmung eines Maschinenklopfens verglichen. Der ideale Referenzklopfsignalverlauf
wird auf der Grundlage eines Faktors, der von einem Kurbelwinkel
abhängt,
eines Faktors, der von einer Echtzeit (tatsächlichen Zeit, Zeit) abhängt, und
eines Faktors hergeleitet, der von einem Maschinenaufbau abhängt. Der
Faktor, der von der Echtzeit abhängt,
wird auf der Grundlage eines Energieverlustes in einer Verbrennungskammer
und einer Zeitkonstanten des Bandpassfilters 17 berechnet.
Der Faktor, der von dem Maschinenaufbau abhängt, wird auf der Grundlage
einer Klopfvibration berechnet, die in einem Zylinder erzeugt wird,
auf einen Zylinderblock übertragen
wird und durch den Klopfsensor 16 erfasst wird.