DE10040959A1

DE10040959A1 - Klopferfassungsvorrichtung

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Publication number: DE10040959A1
Application number: DE10040959A
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Hatazawa; Koichi Okamura; Mitsuru Koiwa; Hisanori Nobe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: DE10040959B4; JP3659565B2; JP2001140740A; US6378494B1

Abstract

Um eine Klopferfassungsvorrichtung zu erhalten, die ein gutes Klopfimpuls-Signal/Rauschverhältnis (S/N) erhalten kann, selbst wenn ein Ionenstrom-Erzeugungsbetrag durch die Änderung einer Art von Kraftstoffen oder Zündkerzen verändert wird, umfaßt eine Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, bei der eine Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, der durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, extrahiert wird, die Komponente, die gleich oder größer als ein Klopferfassungs-Schwellwert ist, in der Wellenform in eine Impulswellenform geformt wird, eine Klopfstärke durch einen Zähl- und Berechnungsprozeß der Anzahl von Impulsen der Impulswellenform durch eine Maschinensteuereinheit berechnet wird und eine Zündsteuerzeit auf Grundlage der Klopfstärke gesteuert wird, eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinheit zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts auf Grundlage von Information eines Ionenstroms.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, und zum Steuern einer Zündsteuerzeit.

2. Beschreibung des verwandten Sachstandes

Allgemein ist bekannt, dass ein Ion erzeugt wird, wenn innerhalb eines Zylinders einer Brennkraftmaschine Kraftstoff verbrannt wird. Wenn eine Sonde, an die eine Hochspannung angelegt wird, innerhalb des Zylinders vorgesehen ist, ist es deshalb möglich, dieses Ion im Hinblick auf den Ionenstrom zu beobachten. Wenn der Klopfvorgang in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, ist es möglich, die Erzeugung des Klopfvorgangs durch Erzeugen einer Vibrationskomponente davon zu erfassen, da eine Vibrationskomponente des Klopfvorgangs auf den Ionenstrom überlagert ist.

Fig. 13 ist ein Schaltbild, welches eine herkömmliche Klopferfassungsvorrichtung unter Verwendung des Ionenstroms zeigt. Zunächst wird in dieser Schaltung eine Zündkerze 1 als eine Erfassungssonde für den Ionenstrom verwendet. Eine Hochspannung (Vorspannung) zum Erfassen des Ionenstroms durch Verwenden einer Sekundärspannung einer Zündspule 2 wird an eine Vorspanneinrichtung 3 geladen. Wenn die Entladung für die Zündung abgeschlossen worden ist, wird die während der Entladeperiode geladene Vorspannung an ein Ende der Zündkerze 1 angelegt, um den Ionenstrom zu erfassen.

In dieser Vorrichtung formt eine Klopferfassungsschaltung eine Vibrationskomponente, die von dem Ionenstrom extrahiert wird, in eine Impulsform auf Grundlage eines vorgegebenen Schwellwerts. Eine Änderung der Anzahl von Impulsen der Impulsform wird durch eine ECU 5 berechnet. Die Zündsteuerzeit wird durch das Ergebnis eingestellt und die Erzeugung des Klopfvorgangs wird unterdrückt.

Im allgemeinen wird ein Spitzenwert des Ionenstroms gemäß einer Art eines Kraftstoffs oder einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine verändert. Jedoch besteht eine Tendenz dahin gehend, dass bei einer niedrigen Drehzahl (UpM) der Ionenstrom klein ist und bei einer höheren Drehzahl (UpM) größer ist. Der Wert davon ist im Bereich von mehreren A bis mehreren hundert A.

Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das die in Fig. 13 gezeigte Klopferfassungsschaltung 4 mit näheren Einzelheiten zeigt. Wenn der Ionenstrom durch die von der Vorspanneinrichtung 3 angelegten Hochspannung zugeführt wird, dann wird der Ionenstrom in eine Maske 9 und ein BPF (Bandpaßfilter) 8 zum Extrahieren der Vibrationskomponente durch eine Stromverteilungseinrichtung 7 verteilt. Der Mast 9 besteht aus einer Einrichtung zum Formen der Form des Ionenstroms durch den vorgegebenen Schwellwert, um einen Impuls zu erzeugen, und aus einer Einrichtung zum Markieren des Impulses für eine vorgegebene Zeitperiode zum Unterbrechen des Rauschens durch die Zündung. Die Verbrennung/Fehlzündung kann gemäß dem Impuls beurteilt werden, der als ein Verbrennungsimpuls bezeichnet wird.

Ein Fenster 10 startet eine Integration des Ionenstroms, wenn der Verbrennungsimpuls eingeschaltet wird. Wenn dieser integrierte Wert einen vorgegebenen Wert erreicht, wird ein Klopferfassungsfenster geöffnet. Der Ausgang wird so festgelegt, dass der Klopfimpuls nicht erzeugt wird, bis der integrierte Wert den vorgegebenen Wert erreicht. Wenn ferner der Verbrennungsimpuls ausgeschaltet oder abgeschaltet wird, dann wird das Klopferfassungsfenster geschlossen.

Nachdem die Vibrationskomponente des Klopfvorgangs durch das BPF 8 extrahiert worden ist, wird sie durch einen Verstärker 11 verstärkt. Die Vibrationskomponente wird gemäß dem vorgegebenen Schwellwert in einem Vergleicherabschnitt 13 so geformt, dass der Klopfimpuls erzeugt wird. Der vorgegebene Schwellwert wird in einem Klopferfassungs-Schwellwert- Einstellabschnitt eingestellt.

Fig. 15 ist ein Betriebsformbeispiel jedes Abschnitts der in Fig. 14 gezeigten Schaltung. Ferner ist Fig. 16 ein S/N Graph der Anzahl der Klopfimpulse auf das Klopfen/Nicht-Klopfen hin.

Bislang wurde die Erläuterung bezüglich des einzelnen Zylinders durchgeführt. Jedoch besteht eine tatsächliche Maschine aus einer Vielzahl von Zylindern. Nun wird die Maschine mit vier Zylindern beispielhaft erläutert. Fig. 17 ist ein Blockschaltbild, das eine Erfassungsschaltung zum Verarbeiten des Ionenstroms der vier Zylinder zeigt. Die Vorspanneinrichtung 3, die für eine Ionenstromerfassung verwendet wird, die Stromverteilungseinrichtung 7 und die Maske 9 zum Erzeugen des Verbrennungsimpulses sind für jeden Zylinder vorgesehen.

Andererseits weist jede Klopferfassungsschaltung 4 (BPF 8, Verstärker 11 und Fenster 10) eine Verarbeitungsschaltung auf, die gemeinsam für ein Paar von Zylindern sind, die in der Zündreihenfolge nicht benachbart zueinander sind, d. h. #1 und #4 und #2 und #3, um die Größe der Schaltung zu verringern. Die Zündreihenfolge dieser Maschine ist #1, #3, #4 und #2. Dann ist der abschließende Klopfimpulsausgang die "ODER" Verknüpfung der Ausgänge der zwei Verarbeitungsschaltungen.

Fig. 18 zeigt ein Zündsignal (IB Signal) zum Ansteuern von Spulen der vier Zylinder, den Ionenstrom und deren Vibrationskomponenten-Extraktionswellenformen. Wenn, wie in Fig. 17 gezeigt, das Zündsignal eingeschaltet wird, dann wird das Rauschen in dem Ionenstrom erzeugt. Wenn die Drehzahl (UpM) der Maschine hoch ist oder die Ionenstrom- Erzeugungsperiode lang ist, dann wird das Rauschen, wenn das Zündsignal in der Klopferfassungsperiode eingeschaltet wird, mit der Klopferfassungsperiode des zweiten ersteren Zylinders überlappt. Somit gibt es ein Problem dahingehend, dass der Klopfimpuls durch das Rauschen erzeugt wird.

Der wie voranstehend erwähnt erfaßte Klopfimpuls wird an die ECU 5 übertragen. In der ECU 5 wird ein Hintergrundpegel (Klopferfassungspegel) aus der Anzahl der Klopfimpulse unter der regulären Betriebsbedingung (wenn der Klopfvorgang nicht erzeugt wird) berechnet. Dann wird beurteilt, dass der Klopfvorgang erzeugt wird, wenn der Klopfimpuls, der den Hintergrundpegel übersteigt, erzeugt wird, so dass die Zündsteuerzeit im Ansprechen auf die Klopfstärke in einer Richtung verändert wird, in der das Klopfen nicht erzeugt wird. Wenn der Klopfvorgang nicht erzeugt wird, dann neigt die Zündsteuerzeit dazu, allmählich auf den vorgegebenen Wert zurückgeführt zu werden, um die Klopfsteuerung auszuführen.

Wenn jedoch Zusätze (wie K oder Na) in den Kraftstoff gemischt werden, dann wird der Ionenstrom auf eine Größe erhöht, die um mehrere Faktoren größer als diejenige des gewöhnlichen Falls ist, selbst wenn die Menge der Zusätze klein wie mehrere ppms sind. Der Ionenstrom weist die gleiche ursprüngliche Frequenzkomponente auf. Wenn der Ionenstrom erhöht wird, wird diese Frequenzkomponente die gleiche wie die Vibrationskomponente auf die Klopferzeugung hin. Trotz der Nicht-Klopfbedingung wird die Anzahl von Impulsen erhöht, sodass das S/N Verhältnis des Klopfens/Nicht-Klopfens verschwindet. Es gibt ein Problem dahingehend, dass die Klopfsteuerung unmöglich ist. Fig. 19 zeigt das S/N Verhältnis auf das Einschließen der Zusätze hin, gemessen unter der gleichen Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine wie diejenige, die in Fig. 16 gezeigt ist.

Das Element, welches sich auf die Erhöhung/Verkleinerung des Ionenstroms bezieht, ist eine Zeitänderung der Brennkraftmaschine oder die Form der Zündkerze zusätzlich zu den Kraftstoffcharakteristiken. In diesen Fällen könnte sich das gleiche Problem ebenfalls ergeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Um den voranstehend erwähnten Defekt, der dem Stand der Technik eigentümlich ist, zu beseitigen, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Klopferfassungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei der ein Schwellwert der Klopferfassung verändert wird, so dass sogar dann, wenn ein Ionenstromerzeugungsbetrag aufgrund der Änderung des Kraftstoffs oder der Arten der Zündkerzen verändert wird, es möglich ist, ein Klopfimpuls-S/N gemäß einem Klopfen/Nicht- Klopfen zu erhalten.

Ferner besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Klopferfassungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Klopfimpuls durch ein Rauschen auf eine Einschaltung des Zündsignals hin nicht ausgegeben wird, wenn eine Einrichtung zum Extrahieren der Vibrationskomponenten von dem Ionenstrom in einem Paar von nicht-benachbarten Zylindern in der Zündreihenfolge gemeinsam verwendet werden.

Um die obige Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, und zum Steuern einer Zündsteuerzeit, vorgesehen, bei der eine Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, der durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, extrahiert wird, die Komponente, die gleich zu oder größer als ein Klopferfassungs-Schwellwert ist, in der Wellenform in eine Impulswellenform geformt wird, eine Klopfstärke durch einen Zähl- und Berechnungsprozeß der Anzahl von Impulsen der Impulswellenform durch eine Maschinensteuereinrichtung berechnet wird, eine Zündsteuerzeit auf Grundlage der Klopfstärke gesteuert wird, und eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts auf Grundlage der Information eines Ionenstroms vorgesehen ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms ändert.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms und eines Spitzenwerts des Ionenstroms ändert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms, eines Spitzenwerts des Ionenstroms und eines Tastverhältnisses, welches durch Formen des Ionenstroms in eine Wellenform erhalten wird, ändert.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung eine Variation des Klopferfassungs-Schwellwerts für jeden Verbrennungszyklus glättet.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, die ferner eine Maskierungseinrichtung aufweist, um eine Periode, während der die Vibrationskomponente des Ionenstroms extrahiert wird, als eine Periode betrachtet wird, während der der Verbrennungsimpuls erzeugt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Graphen, die die Möglichkeit zeigen, dass ein gutes S/N Verhältnis erhalten werden kann, wenn ein Klopferfassungs-Schwellwert für einen Kraftstoff eingestellt wird, in den ein Zusatz gemischt ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das einen Hauptteil einer Klopferfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 einen Graph, der einen Ionenstrom-Integrationswert in einer Periode zeigt, bei der ein Verbrennungsimpuls offen ist, auf den eine Maskierung für eine vorgegebene Zeitperiode für den Zweck der Abschneidung des Rauschens angewendet wird, während der Ionenstrom durch einen vorgegebenen Schwellwert in eine Wellenform geformt wird;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Schwellwert-Einstellschaltung;

Fig. 5 eine Betriebswellenform jedes Teils der Schwellwert-Einstellschaltung (UpM 3000 [Umdr./min]);

Fig. 6 eine Betriebswellenform jedes Teils der Schwellwert-Einstellschaltung (UpM 5000 [Umdr./min]);

Fig. 7 einen Graph, der einen Zustand zeigt, bei dem mit höher werdender UpM (Drehzahl) der Ionenstrom- Spitzenwert zunehmen wird;

Fig. 8 ein Diagramm, welches einen Zustand zeigt, bei dem ein anfänglicher Anstieg des Klopferfassungs- Schwellwerts früher in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 9 ein Diagramm, welches eine Möglichkeit zeigt, dass gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kondensator auf Grundlage eines Tastverhältnisses eines Verbrennungsimpulses geladen oder entladen wird, der Ionenstrom-Integrationsstrom für den Fall erhöht wird, bei dem eine Spannung einen vorgegebenen Wert übersteigt, und ein anfänglicher Anstieg des Klopferfassungs-Schwellwerts früher in dem mittleren UpM Bereich erhalten werden kann.

Fig. 10 ein Diagramm, das eine Glättung des Klopferfassungs-Schwellwerts für jeden Verbrennungszyklus zeigt;

Fig. 11 ein Blockdiagramm, welches einen Hauptteil eines anderen Beispiels einer Klopferfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, welches den Fall zeigt, bei dem eine Maskierungseinrichtung zum Maskieren eines Ionenstroms, von dem die Klopfvibrationskomponente mit einem Verbrennungsimpuls aufgenommen werden soll, zum Abschneiden der Rauschkomponente vorgesehen ist;

Fig. 13 ein Schaltbild, welches eine herkömmliche Klopferfassungsvorrichtung unter Verwendung eines Ionenstroms zeigt;

Fig. 14 ein Blockdiagramm, welches ausführlich die in Fig. 13 gezeigte Klopferfassungsschaltung zeigt;

Fig. 15 ein Betriebswellenformbeispiel jedes Teils der in Fig. 14 gezeigten Schaltung;

Fig. 16 einen S/N Graph der Anzahl von Klopfimpulsen auf ein Klopfen/Nicht-Klopfen hin;

Fig. 17 ein Blockdiagramm einer Erfassungsschaltung zur Verarbeitung eines Ionenstroms von vier Zylindern;

Fig. 18 ein Diagramm, welches ein Zündsignal (IB Signal) zum Ansteuern von Spulen für die vier Zylinder, den Ionenstrom und eine Vibrationskomponenten- Extraktionswellenform dafür zeigt; und

Fig. 19 einen S/N Graph auf eine Zusatzmischung hin, gemessen unter der gleichen Maschinenbetriebsbedingung wie diejenige der Fig. 16.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1

In dieser Ausführungsform wird nun ein Fall beschrieben werden, bei dem ein Zusatz in einen Kraftstoff gemischt ist, so dass ein Ionenstrom geändert wird. Wenn der Kraftstoff, in den der Zusatz gemischt ist, in einer Vorrichtung verwendet wird, bei der ein optimaler Klopferfassungs-Schwellwert für den Kraftstoff eingestellt ist, bei dem der Zusatz nicht eingemischt ist, ist, wie voranstehend erwähnt, das S/N Verhältnis (Signal/Rausch-Verhältnis) der Klopfimpulsanzahl auf das Klopfen/Nicht-Klopfen hin wie in Fig. 19 gezeigt.

Wenn jedoch der Klopferfassungs-Schwellwert für den Kraftstoff eingestellt wird, in den der Zusatz gemischt ist, ist es jedoch möglich, ein gutes S/N Verhältnis zu erhalten, wie Fig. 1 zeigt. Das heißt, in Fig. 1 ist es von einem Standardklopferfassungs-Schwellwert (b) auf einen Klopferfassungs-Schwellwert (a), der 0,5 mal der standardmäßige ist, unmöglich, das gute S/N Verhältnis zu erhalten, aber bei dem Klopferfassungs-Schwellwert (c), der 1,5 mal der standardmäßige ist, ist es möglich, das gute S/N Verhältnis zu erhalten.

Deshalb, wie in dem Blockdiagramm der Fig. 2 gezeigt, wird eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung 21 zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts durch Verwendung von Information, die in dem Ionenstrom enthalten ist, in einer Klopferfassungsschaltung 30 anstelle eines herkömmlichen Klopferfassungs-Schwellwert-Einstellabschnitts vorgesehen, so dass der Klopfimpuls unabhängig von einer Größe des Ionenstroms ausgegeben werden kann.

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird die Klopferfassungs-Schwellwert- Einstelleinrichtung 21 zum Einstellen des Klopferfassungs- Schwellwerts gemäß der Information des Ionenstroms per se vorgesehen, so dass die Erfassungsgenauigkeit des Klopfimpulses verbessert werden kann.

Ausführungsform 2

Der Ionenstrom wird durch einen vorgegebenen Schwellwert in eine Wellenform geformt und ein Ionenstrom-Integrationswert für eine Periode, während der der Verbrennungsimpuls offen ist, auf die die Maskierung für eine vorgegebene Zeitperiode für den Zweck einer Abschneidung von Rauschen angewendet wird, ist in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 stellt eine Ordinate einen Ionenstrom-Integrationswert 10 ^-4[A.ms] dar und eine Abszisse stellt eine Drehzahl UpM [Umdr./min] dar. In Fig. 3 bezeichnet die Bezeichnung (a) einen normalen Kraftstoff, in den kein Zusatz gemischt ist, eine Bezeichnung (b) bezeichnet einen Kraftstoff, in den der Zusatz gemischt ist, wobei eine Abszisse eine Maschinendrehzahl und eine Ordinate einen Ionenstrom-Integrationswert bezeichnet. Es ist ausreichend, den Klopferfassungspegel zwischen (a) und (b) zu ändern.

Fig. 4 zeigt die Schwellwert-Einstellschaltung der Klopferfassungsschaltung und Fig. 5 zeigt eine Betriebswellenform jedes Teils. In Fig. 4 und 5 nimmt die Schwellwert-Einstellschaltung 41, die als eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, einen derartigen Aufbau an, dass dann, wenn der Ionenstrom-Integrationswert gleich oder größer als Va (Standardspannung) ist, der Schwellwert, der der Ausgang ist, anzusteigen beginnt, und wenn er gleich oder größer als Vb (Klemmspannung) ist, dann wird der Schwellwert auf einem vorgegebenen Wert gesättigt.

Wenn dann der Verbrennungsimpuls geschlossen wird, wird der Integrationswert zurückgesetzt und der Klopferfassungs- Schwellwert wird zurück auf den Anfangswert gebracht. Obwohl der Klopferfassungs-Schwellwert in einer analogen Weise geändert wird, versteht es sich von selbst, dass in dieser Ausführungsform der Wert in einer digitalen Weise geändert werden kann.

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der Ionenstrom-Integrationswert verwendet, wodurch der Schwellwert ohne Ändern der Schaltung auf einem größeren Ausmaß eingestellt wird.

Ausführungsform 3

In der zweiten Ausführungsform ist bezüglich des Ionenstrom- Integrationswerts, wenn die Maschinendrehzahl höher ist, die Differenz zwischen der Abwesenheit und der Anwesenheit des Zusatzes gleich. Demzufolge besteht eine Tendenz dahingehend, dass der Klopferfassungs-Schwellwert in dem Bereich hoher Drehzahlen kaum erhöht wird. Fig. 5, die die zweite Ausführungsform zeigt, ist nämlich ein Beispiel einer Wellenform bei 3000 UpM [Umdr./min]. In der Schwellwert- Einstellschaltung ist der Ionenstrom-Integrationswert gleich oder größer als Vb und der Klopferfassungs-Schwellwert ist gesättigt. Andererseits zeigt Fig. 6 ein Wellenformbeispiel bei einer Drehzahl von 5000 [Umdr./min]. Der Klopferfassungs- Schwellwert ist nicht gesättigt, während der anfängliche Anstieg davon gering ist.

Andererseits, wie in Fig. 7 gezeigt, besteht eine Tendenz dahingehend, dass je höher die Drehzahl UpM ist, desto größer der Ionenstrom-Spitzenwert werden wird. In Fig. 7 stellt eine Ordinate den Ionenstromspitzenwert dar und eine Abszisse stellt die Drehzahl [Umdr./min] dar. Für den Fall, dass der Ionenstromspitzenwert gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, erscheint der anfängliche Anstieg des Klopferfassungs-Schwellwerts früher wie in Fig. 8 gezeigt, wenn die Einrichtung zum Erhöhen des integrationischen Stroms gemäß der zweiten Ausführungsform zum Arbeiten veranlaßt wird. Selbst bei der Wellenform bei einer hohen Drehzahl mit einem kleinen Ionenstrom-Integrationswert ist es möglich, die Klopfdetektierbarkeit zu verbessern.

Wenn in der Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform, wie in Fig. 8 gezeigt, der Ionenstrom-Integrationswert gleich oder größer als 0,8 [V] ist, dann ist das Klopferfassungsfenster (Klopferfassungsfenster) offen. Bis der Integrationswert dann 0,8 [V] erreicht, nehmen eine erste Steuerschaltung (zum Laden eines Drittels des Ionenstroms) (nicht gezeigt) für den integrationischen Strom und eine zweite Steuerschaltung (zum Laden eines Zwölftels) (nicht gezeigt) für den integrationischen Strom beide Ladevorgänge an. Wenn er 0,8 [V] erreicht, dann wird die Ladung auch nur durch die zweite Steuerschaltung für den integrationischen Strom durchgeführt, während die erste Steuerschaltung für den integrationischen Strom stoppt. Wenn hierbei der Spitzenwert des Ionenstroms den Beurteilungspegel erreicht, dann wird die erste Steuerschaltung für den integrationischen Strom angesteuert, um den Ladestrom zu erhöhen. Überdies ist in Fig. 8 Va 2,0 [V] und Vd ist 2,2 [V].

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der Klopferfassungs-Schwellwert durch Verwenden des Ionenstrom-Integrationswerts und des Spitzenstromwerts so verändert, dass die Einstellung des Klopferfassungs-Schwellwerts in einer stabilen Weise in dem Bereich hoher Drehzahlen ausgeführt werden kann.

Ausführungsform 4

In der dritten Ausführungsform wird der Klopferfassungs- Schwellwert geändert, der vorwiegend durch den Ionenstrom- Integrationswert bei einer niedrigen Drehzahl verursacht wird, wohingegen durch den Ionenstrom-Spitzenwert bei einer hohen Drehzahl. Jedoch ist es in dem mittleren Drehzahlbereich unmöglich, den Schwellwert sogar mit irgendeinem Parameter gut zu steuern und es gibt bestimmte Fälle, bei denen der anfängliche Anstieg des Klopferfassungs- Schwellwerts kaum erhalten werden könnte.

Deshalb wird in der Klopferfassungs-Schwellwert- Einstelleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform der integrationische Strom durch ein Tastverhältnis des Verbrennungsimpulses als einen dritten Parameter gesteuert. Das Tastverhältnis des Verbrennungsimpulses ermöglicht die Erweiterung der Verbrennungsperiode, wenn der Zusatz in den Kraftstoff gemischt ist und das Tastverhältnis groß wird. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird der Kondensator auf Grundlage dieses Tastverhältnisses des Verbrennungsimpulses geladen und entladen. Für den Fall, dass diese Spannung einen vorgegebenen Wert übersteigt, in der gleichen Weise wie in der dritten Ausführungsform, wird der integrationische Strom des Ionenstroms erhöht, so dass der anfängliche Anstieg des Klopferfassungs-Schwellwerts früher in dem mittleren UpM Bereich erhalten werden kann.

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der integrationische Strom durch das Tastverhältnis des Verbrennungsimpulses zusätzlich zu dem Ionenstrom-Integrationswert und dem Spitzenstromwert gesteuert. Es ist deshalb möglich, in einer stabilen Weise die Einstellung des Klopferfassungs-Schwellwerts in einem Bereich niedriger Drehzahl UpM bis einer hohen Drehzahl UpM zu steuern.

Ausführungsform 5

In den soweit beschriebenen Ausführungsformen wird der Klopferfassungs-Schwellwert für jeden Verbrennungszyklus zurückgesetzt. Deshalb gibt es ein Problem dahingehend, dass bis der Klopferfassungs-Schwellwert erhöht wird (zum Beispiel in einer Periode, die in Fig. 5 mit * bezeichnet ist), der Rauschimpuls ausgegeben (erfaßt) wird. Deshalb, wie in Fig. 10 gezeigt, wird der Klopferfassungs-Schwellwert für jeden Verbrennungszyklus geglättet, um dadurch den Klopferfassungs- Schwellwert in einer stabilen Weise von der Zeit zu erhalten, wenn die Klopferfassung beginnt. Somit wird die Klopferfassungsmöglichkeit gemäß dieser Ausführungsform verbessert. Zum Beispiel wird die Ladung in dem Kondensator gespeichert, um dadurch den Klopferfassungs-Schwellwert zu glätten.

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der Klopferfassungs-Schwellwert geglättet, so dass das Rauschen, das erzeugt wird, bis der Klopferfassungs-Schwellwert erhöht wird, verringert wird und dadurch die Klopferfassungsmöglichkeit verbessert wird.

Ausführungsform 6

In den bislang beschriebenen Ausführungsformen, wie in Fig. 18 gezeigt, gibt es ein Problem dahingehend, dass das Rauschen auf das Einschalten des Zündsignals (IB Signal) des zweiten ersteren Zylinders hin als ein Klopfimpuls insbesondere in dem Bereich hoher Drehzahlen ausgegeben wird. Der Grund hierfür ist, dass unter der Annahme, dass die Ionenströme von #1 und #4 Zylindern nicht überlappt sind, die Summe der Ionenströme der #1 und #4 Zylinder gebildet wird und dieses Signal der gemeinsamen Klopferfassungsschaltung 30 eingegeben wird. Selbst wenn das Klopfen des #1 Zylinders mit dem Rauschen des Klopfens des #4 Zylinders gemischt wird, ist es deshalb unmöglich, sie voneinander zu unterscheiden und das gemischte Rauschen wird als die Vibrationskomponenten des #1 Zylinders erkannt. Demzufolge wird in einigen Fällen die Steuerung nicht gut ausgeführt.

Um gemäß der Ausführungsform dieses Problem zu beseitigen, um das Rauschen zu entfernen, wenn das Zündsignal (IB Signal) eingeschaltet wird, bevor der Ionenstrom in die gemeinsame Klopferfassungsschaltung 30 eingegeben wird, wird der Ionenstrom nicht an die Klopferfassungsschaltung 30 für den Fall zurückgeführt, dass die Erzeugungsperiode des Ionenstroms nicht länger als eine vorgegebene Periode ist, und eine Maskierungseinrichtung (Maske 9 und Schalter 14), um einen Fluß des Ionenstroms an die Klopferfassungsschaltung 30 zu ermöglichen, wird nur in dem Fall vorgesehen, dass der Ionenstrom mit einem vorgegebenen Strompegel oder mehr erzeugt wird.

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, welches einen Hauptteil eines anderen Beispiels einer Klopferfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein Verbrennungsimpuls, der von der Maskierungseinrichtung 9 als ein Signal zum Bewegen des Schalters 14 zum Öffnen und Schließen der Eingangsleitung des Ionenstroms, der an die Klopferfassungsschaltung 30 gerichtet ist, verwendet. Der Grund dafür besteht darin, dass die Maskierungseinrichtung 9 zum Bilden des Verbrennungsimpulses für den Zweck vorgesehen ist, zu verhindern, dass der Verbrennungsimpuls von dem Rauschen erzeugt wird, wenn das Zündsignal (IB Signal), welches unabhängig von der Verbrennung oder der Fehlzündung erzeugt wird, eingeschaltet wird und in vorteilhafter Weise wird dieser Verbrennungsimpuls verwendet, um die Notwendigkeit der neuen Hinzufügung einer Zeitnehmerschaltung oder dergleichen zu umgehen.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist der Betrieb der Maske 9 zum Erzeugen des Verbrennungsimpulses dafür vorgesehen, um die Erzeugung des Verbrennungsimpulses zu verzögern, bis der Strom, der gleich oder größer als der Verbrennungsimpuls- Schwellwert ist, für die Maskenperiode oder länger fließt. Obwohl die Klopferfassungsschaltung 30 die Klopferfassungs- Fensterintegration von der Zeit startet, wenn der Verbrennungsimpuls offen ist, überträgt sie den Ionenstrom an die Klopferfassungsschaltung 30 nur für die Periode, in der der Verbrennungsimpuls offen ist. Somit ist es möglich, die Klopferfassungsschaltung 30 ohne Modifikation der Schaltung zu verbessern und es ist möglich, die Rauschkomponente abzuschneiden, wie in Fig. 12 gezeigt. Dann ist es möglich, ein gutes Klopfimpuls-S/M-Verhältnis von Klopfen/Nicht- Klopfen ohne Aufnahme irgendeiner ungünstigen Einwirkung zu erhalten, wenn das Zündsignal (IB-Signal) eingeschaltet wird.

In der Klopferfassungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird der Ionenstrom, auf den das Rauschen überlagert ist, wenn das Zündsignal (IB-Signal) eingeschaltet wird, maskiert, um den Rauschimpuls zu verringern, um dadurch zu ermöglichen, dass die Klopferfassungseigenschaft verbessert wird.

Die Klopferfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgende Wirkung auf.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, und zum Steuern einer Zündsteuerzeit vorgesehen, bei der eine Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, der durch eine Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird, extrahiert wird, die Komponente, die gleich oder größer als ein Klopferfassungs-Schwellwert ist, in der Wellenform in eine Impulswellenform geformt wird, eine Klopfstärke durch einen Zähl- und Berechnungsprozess der Anzahl von Impulsen der Impulswellenform durch eine Maschinensteuereinrichtung berechnet wird und eine Zündsteuerzeit auf Grundlage der Klopfstärke gesteuert wird, und es ist eine Klopferfassungsschwellwert-Einstelleinrichtung zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts auf Grundlage von Information eines Ionenstroms vorgesehen. Somit wird der Klopferfassungs- Schwellwert gemäß der Information des Ionenstroms per se eingestellt, so dass die Erfassungsgenauigkeit des Klopfimpulses verbessert werden kann.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage des Integrationswerts des Ionenstroms ändert. Hierbei ist es möglich, den Schwellwert ohne Ändern der Schaltung in einem großen Ausmaß einzustellen.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms und einen Spitzenwert des Ionenstroms verändert. Hierbei ist es möglich, die Einstellung des Klopferfassungs-Schwellwerts in dem Bereich hoher Drehzahl in einer stabilen Weise auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms, eines Spitzenwerts des Ionenstroms und eines Tastverhältnisses, welches durch Formen des Ionenstroms in eine Wellenform erhalten wird, verändert. Hierbei ist es möglich, die Einstellung des Klopferfassungs- Schwellwerts in einem Bereich von einem Bereich niedriger Drehzahl zu einem Bereich hoher Drehzahl in einer stabilen Weise auszuführen.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, bei der die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung eine Änderung des Klopferfassungs-Schwellwerts für jeden Verbrennungszyklus glättet. Somit wird der Klopferfassungs-Schwellwert geglättet, so dass das Rauschen, welches erzeugt wird, bis der Klopferfassungs-Schwellwert erhöht wird, verringert wird, um dadurch die Klopferfassungsmöglichkeit zu verbessern.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klopferfassungsvorrichtung vorgesehen, die ferner eine Maskierungseinrichtung umfaßt, um eine Periode, während der die Vibrationskomponente des Ionenstroms extrahiert wird, als eine Periode anzusehen, bei der der Verbrennungsimpuls erzeugt wird. Dann wird der Ionenstrom, auf den das Rauschen überlagert ist, wenn das Zündsignal eingeschaltet wird, so maskiert, dass ein Bereich des Ionenstroms, von dem die Klopfvibrationskomponente aufgenommen werden soll, auf einen Bereich beschränkt werden kann, auf den das Klopfen überlagert ist, wodurch der Rauschimpuls verringert wird und es ermöglicht wird, die Klopferfassungseigenschaft zu verbessern.

Verschiedene Einzelheiten der Erfindung können ohne Abweichen von ihrem Grundgedanken oder ihrem Umfang verändert werden. Ferner ist die voranstehende Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur für Illustrationszwecke vorgesehen und nicht für den Zweck einer Beschränkung der Erfindung, so wie sie durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert sind.

Claims

1. Klopferfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Klopfvorgangs, der in einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, und zum Steuern einer Zündsteuerzeit, bei der eine Vibrationskomponente, die auf einen Ionenstrom überlagert ist, der durch eine Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt wird, extrahiert wird, die Komponente, die gleich oder größer als ein Klopferfassungs-Schwellwert ist, in der Wellenform in eine Impulswellenform geformt wird, eine Klopfstärke durch einen Zähl- und Berechnungsprozeß der Anzahl der Impulse der Impulswellenform durch eine Maschinensteuereinrichtung berechnet wird und eine Zündsteuerzeit auf Grundlage der Klopfstärke gesteuert wird, umfassend: eine Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung (21) zum Ändern des Klopferfassungs-Schwellwerts auf Grundlage von Information eines Ionenstroms.

2. Klopferfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung (21) den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms verändert.

3. Klopferfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung (21) den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms und eines Spitzenwerts des Ionenstroms verändert.

4. Klopferfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klopferfassungs-Schwellwert-Einstelleinrichtung (21) den Klopferfassungs-Schwellwert auf Grundlage eines Integrationswerts des Ionenstroms, eines Spitzenwerts des Ionenstroms und eines Tastverhältnisses, welches durch Formen des Ionenstroms in eine Wellenform erhalten wird, verändert.

5. Klopferfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klopferfassungs-Schwellwert- Einstelleinrichtung (21) eine Änderung des Klopferfassungs-Schwellwerts für jeden Verbrennungszyklus glättet.

6. Klopferfassungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Maskierungseinrichtung (9, 14), um eine Periode, während der die Vibrationskomponente des Ionenstroms extrahiert wird, als eine Periode anzusehen, bei der der Verbrennungsimpuls erzeugt wird.