Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine, die Sensoren zur Erfassung von Betriebsgrößen und Aktoren zur Beeinflussung der Betriebsgrößen umfasst, in Abhängigkeit des Signals mindestens eines Sensors ein Maß für die Stärke einer Vorentflammung bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem Maß für die Stärke einer Vorentflammung zur Vermeidung weiterer Vorentflammungen eine Beeinflussung der Ansteuerung der Aktoren erfolgt. Dadurch, dass ein Maß für die Stärke einer Vorentflammung bereitgestellt wird, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, zwischen Vorentflammungen zu unterscheiden, die ein verschiedenes Maß an Auswirkungen insbesondere auf die brennraumangrenzenden Bauteile haben, so dass gezielt, je nach Stärke der Vorentflammung, eine oder mehrere Gegenmaßnahmen gleichzeitig eingeleitet werden können. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, nicht nur eine Entscheidung zu treffen, ob eine Vorentflammung aufgetreten ist oder nicht, vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, drastische Eingriffe in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden und gezielt, je nach Schwere der Vorentflammung, die Gegenmaßnahmen zu staffeln. So ist es beispielsweise bei einer vergleichsweise leichten Vorentflammung zunächst möglich, einen kostenneutralen Eingriff vorzunehmen, wie beispielsweise eine Vielfacheinspritzung, um zu verhindern, dass leichte Vorentflammungen schwere Vorentflammungen nach sich ziehen. Aufgrund der Kostenneutralität einer Vielfacheinspritzung ist es zudem von Vorteil, dass es unerheblich ist, ob dieser Eingriff unbedingt erforderlich gewesen ist oder nicht, das heißt, ob sich die Neigung zu Vorentflammungen nicht auch ohne Eingriffe wieder gelegt hätte. Erfindungsgemäß vorteilhaft werden massive Eingriffe in den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nur eingeleitet, wenn diese wirklich erforderlich sind. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird das Maß für die Stärke einer Vorentflammung dadurch bestimmt, dass das Signal mindestens eines serienmäßig vorhandenen Sensors zur Erfassung von Betriebsgrößen, wie dem Drehzahlsensor, und eine Kenngröße der Verbrennung, wie dem maximalen Verbrennungsdruck, in Beziehung zueinander gesetzt werden, wobei das Maß für die Stärke einer Vorentflammung aus der Kenngröße der Verbrennung abgeleitet wird. Erfindungsgemäß wird hierbei die Erkenntnis genutzt, dass die zerstörerische Wirkung einer Vorentflammung sich aus Kenngrößen der Verbrennung ableiten lässt beziehungsweise eine direkte Proportionalität zwischen Kenngrößen der Verbrennung und der mechanischen Belastungen infolge einer Vorentflammung auf die Bauteile einer Verbrennungskraftmaschine besteht. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird das Maß für die Stärke einer Vorentflammung in Abhängigkeit der Signale von zwei serienmäßig eingesetzten Sensoren bestimmt, wobei der erste Sensor der Erfassung der Drehzahl der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine dient, wobei der zweite Sensor der Erfassung der Schwingungen am Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine dient, wobei das Maß für die Stärke einer Vorentflammung dadurch bestimmt wird, dass das Signal des ersten Sensors und eine Kenngröße der Verbrennung in eine erste Beziehung zueinander gesetzt werden und das Signal des zweiten Sensors und eine Kenngröße der Verbrennung in eine zweite Beziehung zueinander gesetzt werden, wobei eine ideale Linearkombination der ersten und der zweiten Beziehung bestimmt wird, wobei das Maß für die Stärke einer Vorentflammung dadurch bestimmt wird, dass die ideale Linearkombination der ersten und der zweiten Beziehung und die Kenngröße der Verbrennung in Beziehung zueinander gesetzt werden, wobei das Maß für die Stärke einer Vorentflammung aus der Kenngröße der Verbrennung abgeleitet wird. Erfindungsgemäß vorteilhaft ergänzen sich diese beiden Ansätze, das heißt, die Ableitung von einem Maß für die Stärke einer Vorentflammung in Abhängigkeit von den Signalen sowohl des Drehzahlsensors als auch des Klopfsensors ist in einigen Bereichen nur mit beschränkter Güte möglich. Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, dass bei der gemeinsamen Betrachtung verschiedener Sensoren ein Erkennung von Vorentflammungen auch dann möglich ist, wenn einer der beiden beteiligten Sensoren ausfällt oder zeitweise nicht nutzbar ist, so dass, wenn auch mit eingeschränkter Qualität, mit einem einzigen Sensor weiter gearbeitet werden kann.
Eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, wie allgemein bekannt, einen oder mehrere Zylinder beziehungsweise Brennräume. Den Brennräumen wird bevorzugt mittels eines Kraftstoffdirekteinspritzventils Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff kann in einem Teil oder in mehreren einzelnen Teilen beziehungsweise Einspritzimpulsen den Brennräumen jeweils für ein Arbeitsspiel zugeführt werden. Außerdem umfasst eine Verbrennungskraftmaschine Sensoren zur Erfassung von Betriebsgrößen und Aktoren zur Beeinflussung der Betriebsgrößen. Betriebsgrößen sind insbesondere die Drehzahl der Kurbelwelle, der Druck in den Brennräumen und Schwingungen, die durch die Verbrennung bedingt sind beziehungsweise bei der Verbrennung auftreten und die über das Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden. Weitere Betriebsgrößen sind das Verbrennungsluftverhältnis, die Frischluftfüllung in den Brennräumen und die Menge an Kraftstoff, die zusammen mit der Frischluft zur Verbrennung vorgesehen ist oder aber auch der Zündzeitpunkt. Aktoren zur Beeinflussung dieser und weiterer Betriebsgrößen können insbesondere eine Drosselklappe, ein Abgasrückführventil, ein Nockenwellensteller, das Wastegate eines Abgasturboladers, Kraftstoffeinspritzventile oder Zündkerzen sein. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, in Abhängigkeit des Signals mindestens eines Sensors ein Maß für die Stärke einer Vorentflammung zu bestimmen. Eine Vorentflammung liegt dann vor, wenn das Gemisch aus Luft und Kraftstoff in einem Brennraum vor der Erteilung eines Zündfunkens sich selbst entzündet. Eine solche Vorentflammung geht mit einer sehr starken schlagartigen Steigerung des Druckes im Brennraum einher. Mittels eines Klopfsensors beziehungsweise eines Beschleunigungssensors kann dieses vergleichsweise niederfrequente Ereignis, das über die Strukturen der Verbrennungskraftmaschine übertragen wird, erfasst werden, wie aus dem Stand der Technik vorbekannt. Wie ebenfalls aus dem Stand der Technik vorbekannt, kann eine Vorentflammung beziehungsweise eine Verbrennung in einem Brennraum, bei der eine Vorentflammung des Gemisches aus Luft und Kraftstoff vorliegt, durch eine Analyse der Drehzahl der Kurbelwelle erkannt werden. Insbesondere kann eine Vorentflammung im Verdichtungstakt, also vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens und vor der Erteilung eines Zündfunkens, zu einer Verminderung der Drehzahl führen. Weiterhin kann eine Vorentflammung im Expansionstakt, also nach dem Passieren des oberen Totpunktes des Kolbens, gegebenenfalls nach Erteilung eines Zündfunkens, zu einem vergleichsweise steilen und zeitigen Ansteigen der Drehzahl führen, so wie in 1 gezeigt. Anhand dieser für Verbrennungen mit Vorentflammungen charakteristischen Merkmale im Drehzahlverlauf können wiederum Merkmale abgeleitet werden, die eine Unterscheidung zwischen Verbrennungen mit und ohne Vorentflammungen und sogar eine Bestimmung der Stärke der vorliegenden Vorentflammung ermöglichen. Beispielsweise können auf Grundlage der Abtastung eines Geberrades mittels eines allgemein bekannten induktiv arbeitenden Drehzahlsensors zunächst Werte für die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle zwischen vorangegangenen und nachfolgenden Abtastwerten des Geberrades gebildet werden. In Verbindung mit einer Zeitbasis kann nun eine Änderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbel- oder Nockenwelle beziehungsweise des Geberrades bestimmt werden. Beträgt die Drehgeschwindigkeit in einem stationären Betriebspunkt im Totpunkt beispielsweise 1150 Umdrehungen pro Minute, kann die Drehgeschwindigkeit zum Beispiel 6 Grad des Drehwinkels nach dem Totpunkt 1170 Umdrehungen pro Minute betragen, so dass die Änderung der Drehgeschwindigkeit 20 Umdrehungen pro Minute beträgt. Da nun über der jeweiligen Winkelbasis die Drehgeschwindigkeit der Kurbel- oder Nockenwelle schwankt, kann für einen Bereich eines Arbeitsspieles eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine, in dem auswertbare Informationen über die Verbrennung vorliegen, ein maximaler Wert für die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbel- oder Nockenwelle definiert werden. Dieser Wert für die maximale Änderung der Drehgeschwindigkeit kann beispielsweise im Rahmen der Forschung und Entwicklung der zu Grunde liegenden Verbrennungskraftmaschine mit einer Kenngröße der Verbrennung korreliert werden, so dass ein Maß für die Stärke einer Vorentflammung daraus abgeleitet werden kann. Eine mögliche Kenngröße der Verbrennung, die eine gute Aussagekraft dazu aufweist, ob eine Vorentflammung in Bezug auf ihre zerstörerische Wirkung, insbesondere auf die brennraumangrenzenden Bauteile, schwerwiegend ist oder nicht, ist der mittels einer allgemein bekannten Zylinderdruckindizierung gewonnene maximale Verbrennungsdruck. Insbesondere kann anhand der Kenngröße des maximalen Zylinderdruckes eine Quantifizierung der Stärke der Vorentflammung erfolgen. Liegt ein maximaler Zylinderdruck von beispielsweise kleiner 75 bar im Brennraum bei einer Verbrennung vor, dann kann diese Verbrennung als Verbrennung ohne eine Vorentflammung eingestuft werden. Liegt ein maximaler Zylinderdruck von beispielsweise 75 bis 85 bar im Brennraum bei einer Verbrennung vor, dann kann diese Verbrennung als Verbrennung mit einer leichten Vorentflammung eingestuft werden. Liegt ein maximaler Zylinderdruck von beispielsweise 85 bis 100 bar im Brennraum bei einer Verbrennung vor, dann kann diese Verbrennung als Verbrennung mit einer mittelschweren Vorentflammung eingestuft werden. Liegt ein maximaler Zylinderdruck von beispielsweise 100 bis 120 bar im Brennraum bei einer Verbrennung vor, dann kann diese Verbrennung als Verbrennung mit einer schweren Vorentflammung eingestuft werden. Liegt ein maximaler Zylinderdruck von beispielsweise größer 120 bar im Brennraum bei einer Verbrennung vor, dann kann diese Verbrennung als Verbrennung mit einer sehr schwerwiegenden Vorentflammung eingestuft werden. Die Stärke einer Vorentflammung kann erfindungsgemäß auch aus anderen Kenngrößen der Verbrennung gewonnen werden, wie beispielsweise dem Brennverzug, der den Abstand zwischen dem Erteilen eines Zündfunkens und dem Beginn der Verbrennung beschreibt. Die Stärke einer Vorentflammung beschreibt erfindungsgemäß die Auswirkungen einer auftretenden Vorentflammung auf die Bauteile der Verbrennungskraftmaschine und ist insofern ein Maß für die Schwere, Härte, Größe, Energie, Intensität oder das Ausmaß einer Vorentflammung, die im Rahmen dieser Offenbarung synonym verwendet werden können, sowie der damit verbundenen überwiegend mechanischen Belastungen der brennraumangrenzenden Bauteile. Zusammengefasst können Werte für die maximale Änderung der Drehgeschwindigkeit, die mittels des Drehzahlsensors für die Arbeitsspiele der einzelnen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine bestimmt wurden, mit den messtechnisch auf Grundlage einer Zylinderdruckindizierung bestimmten Werten für den maximalen Zylinderdruck bei der Verbrennung in jedem einzelnen Zylinder korreliert werden, so dass eine Beziehung beziehungsweise ein Abbild zwischen den Werten für die maximale Änderung der Drehgeschwindigkeit und den Werten für den maximalen Zylinderdruck bei der Verbrennung hergestellt wird. Über diese Funktion kann nun die Bestimmung von einem Maß für die Stärke einer Vorentflammung allein auf Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, die mittels eines serienmäßig eingesetzten Drehzahlsensors bestimmt wird, erfolgen. Dazu wird beispielsweise diese Funktion im Rahmen der Entwicklung der Verbrennungskraftmaschine bedatet, also es werden Zuordnungen zwischen den Werten für die maximale Änderung der Drehgeschwindigkeit und den Werten für den maximalen Zylinderdruck bei der Verbrennung hergestellt und beispielsweise in einer Kennlinie in der Vorrichtung zur Steuerung und Regelung der Verbrennungskraftmaschine abgelegt, so dass bei dem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine durch den Kunden ohne eine Zylinderdruckindizierung ein Maß für die Stärke einer Vorentflammung vorliegt, das allein auf Grundlage der Messung der Betriebsgröße Drehzahl ermittelt wird. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Signal eines weiteren Sensors und insbesondere eines Klopfsensors oder daraus abgeleiteten Größen, wie der Klopfintensität, in Beziehung zu Werten für den maximalen Zylinderdruck bei der Verbrennung zu setzen und eine entsprechende Funktion zu bedaten und in dem Steuergerät einer Verbrennungskraftmaschine abzulegen. Erfindungsgemäß vorteilhaft ergänzen sich diese beiden Ansätze, das heißt, die Ableitung von einem Maß für die Stärke einer Vorentflammung in Abhängigkeit von den Signalen sowohl des Drehzahlsensors als auch des Klopfsensors ist in einigen Bereichen nur mit beschränkter Güte möglich. Insbesondere können mittels des Klopfsensors Vorentflammungen mit einer geringen Stärke nicht sicher quantifiziert werden, da diese Vorentflammungen oftmals ohne hochfrequente Schwingungen auftreten. Im Bereich schwerer bis sehr schwerer Vorentflammungen bilden sich die Vorentflammungen und die damit verbundenen mechanischen Belastungen im Signal des Klopfsensors vergleichsweise gut ab. Außerdem hat es sich gezeigt, dass es weniger gut möglich ist, auf Grundlage von Merkmalen die aus dem Drehzahlverlauf der Kurbelwelle ermittelt werden, eine Trennung von Vorentflammungen vorzunehmen, die maximale Zylinderdrücke zur Folge haben, die über 120 bar und die zwischen 100 und 120 bar liegen. Demhingegen bilden sich leichte Vorentflammungen vergleichsweise gut in den Größen ab, die abhängig vom Signal des Drehzahlsensors gebildet werden. Erfindungsgemäß vorteilhaft werden in dieser weiteren Ausführung die sich ergänzenden Ansätze der Ableitung eines Maßes für die Stärke einer Vorentflammung miteinander verknüpft. Diese Verknüpfung erfolgt bevorzugt mittels mathematischer Verfahren, wie einer Mustererkennung und/oder einer Korrelationsanalyse, so dass eine Verbesserung der Trennschärfe zwischen Verbrennungen ohne, mit leichten, schweren und auch sehr schweren Vorentflammungen erzielt werden kann. In einem einfachen Fall wird dazu zunächst wie in 2 gezeigt, ein Merkmal aus der als Betriebsgröße herangezogenen Drehzahl der Kurbelwelle, die mittels eines serienmäßig eingesetzten Drehzahlsensors gemessen wird, zur Bildung eines Maßes für die Stärke einer Vorentflammung mit dem in der Versuchsumgebung gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax korreliert. In 3 ist ein Merkmal aus dem als Betriebsgröße herangezogenen Körperschall, der mittels eines serienmäßig eingesetzten Klopf- beziehungsweise Körperschallsensors, also mittels eines Schwingungsaufnehmers, der an dem Zylinderkurbelgehäuse angeordnet ist, gemessen wird, zur Bildung eines Maßes für die Stärke einer Vorentflammung mit dem in der Versuchsumgebung gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax korreliert. Wie in 2 und 3 dargestellt, können die beiden Zusammenhänge Merkmal aus Drehzahl und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax und Merkmal aus Klopfsensorsignal und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax mittels eines Polynoms, hier 3. Ordnung, beschrieben werden. Dieses Polynom kann im weiteren Verlauf zur Korrektur der in 2 und 3 gezeigten Werte herangezogen werden. Infolgedessen zeigt sich, wenn auch noch mit einer gewissen Streuung, jetzt eine lineare Abhängigkeit zwischen den beiden Zusammenhängen Merkmal aus Drehzahl und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax und Merkmal aus Klopfsensorsignal und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax, wie in 4 und 5 gezeigt. Anhand der beiden korrigierten und nahezu linearen Zusammenhänge Merkmal aus Drehzahl und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax und Merkmal aus Klopfsensorsignal und Stärke einer Vorentflammung beziehungsweise dem gemessenen maximalen Zylinderdruck pmax kann nun im weiteren Verlauf eine ideale Linearkombination berechnet werden, wie in 6 gezeigt. Gemäß 6 wird deutlich, dass die Eigenschaften beider Grundprinzipien, also der Nutzung der Betriebsgröße Drehzahl und der einer Betriebsgröße, die auf das Signal eines Klopfsensors aufbaut, vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Zum Einen werden Vorentflammungen geringer Stärke gut erkannt, also es tritt das vorteilhafte Abbildungsvermögen aus der Drehzahlmessung hervor beziehungsweise wird die Schwäche einer Auswertung des Klopfsensorsignals überwunden, d. h. die Korrelation der Kombination der Merkmale aus den serienmäßigen Betriebsgrößensensoren ist im Bereich von Vorentflammungen mit geringer Stärke sehr gut. Zum Anderen zeigt sich, dass sich im Bereich von Vorentflammungen mit mittlerer bis großer Stärke ebenfalls eine verbesserte Korrelation der Kombination der Merkmale aus den serienmäßigen Betriebsgrößensensoren ergibt beziehungsweise sich eine Verringerung der Streuung einstellt. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es dadurch, dass ein aussagekräftiges und gut korrelierendes Maß für Stärke einer bei einem Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine bei der Verbrennung stattgefundenen Vorentflammung vorliegt, möglich, eine differenzierte Auswahl der Maßnahmen vornehmen, um bei folgenden Arbeitsspielen Vorentflammungen zu vermeiden. Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, dann kostenneutrale, also den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine nicht negativ beeinflussende Maßnahmen für den Fall einzusetzen, wenn Vorentflammungen großer Stärke nicht zu erwarten sind. Insbesondere kann eine Vielfacheinspritzung von Kraftstoff direkt in den Brennraum des betreffenden Zylinders vorgenommen werden, wenn Vorentflammungen mit geringer Stärke vorliegen. Auf diese Weise kann bei dem Vorliegen leichter Vorentflammungen vermieden werden, dass bei folgenden Arbeitsspielen schwere Vorentflammungen auftreten. Durch die Vielfacheinspritzung, also durch das Einbringen von Kraftstoff direkt in den Brennraum in mehreren Einzelimpulsen ohne eine Änderung der eingespritzten gesamten Kraftstoffmasse pro Arbeitsspiel, wobei beispielsweise eine flexible Aufteilung der einzelnen Einspritzimpulse derart erfolgt, dass mit steigender Anzahl an Einzelimpulsen die anteilige Menge an Kraftstoff erhöht wird, liegen dann erfindungsgemäß vorteilhaft keine negativen Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine vor. Erfindungsgemäß ist es dabei von besonderem Vorteil, dass es aufgrund der nicht vorhandenen Auswirkung dieser Maßnahme auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine unerheblich ist, zu erörtern, ob diese Maßnahme nun wirklich erforderlich war oder ob sich die Neigung zu Vorentflammungen nicht auch ohne gezielte Maßnahmen quasi von selbst aufgehoben hätte. Liegen jedoch mittelschwere Vorentflammungen vor, kann zusätzlich zu der vorgenannten Maßnahme einer Vielfacheinspritzung oder anstelle dieser kostenneutralen Maßnahme eine tiefergehendere Maßnahme ergriffen werden, wie zum Bespiel eine Absenkung der Füllung beziehungsweise eine Verminderung des Ladedruckes, wobei die letztgenannten Maßnahmen dann allerdings eine gewisse Auswirkung auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine haben. Die Staffelung der Maßnahmen kann mit steigender Stärke der Vorentflammung dann weiter mittels einer Anfettung des Gemisches im betreffenden Zylinder und letztendlich mit einer Abschaltung der Einspritzung von Kraftstoff in diesen Zylinder fortgeführt werden. Mit anderen Worten ist es nun erfindungsgemäß möglich, je nach Stärke einer Vorentflammung gezielt Gegenmaßnahmen zu staffeln, wobei diese Staffelung stets unter Beachtung der Auswirkungen der einzelnen Gegenmaßnahme oder einer Kombination mehrerer Gegenmaßnahmen auf den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
