DE102012021053A1 - Klopfortbestimmungsverfahren und Klopfortbestimmungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Klopfortbestimmungsverfahren und Klopfortbestimmungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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Abstract

Klopfortbestimmungsverfahren zur Bestimmung der Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung (1), wobei in einem ersten Schritt (17) die Ermittlung wenigstens zweier Drucksignale (5a, 5b, 5c) einer Druckwelle mittels wenigstens zwei in einer Brennkammer (2) einer Brennkraftmaschine (3) angeordneten Drucksensoren (4a, 4b, 4c) erfolgt, in einem dem ersten Schritt (17) folgenden zweiten Schritt (18) ein gemessener Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (7) in einem Vergleicher (6a, 6b, 6c) verglichen wird, in einem dem zweiten Schritt (18) folgenden dritten Schritt (19) ein Kontroller (10) einen aktuellen, von einem Zeitgenerator (8) bereitgestellten aktuellen Zeitwert (9) ausliest und diesen aktuellen Zeitwert (9) in einer verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Speicherzelle (12a, 12b, 12c) eines Speichers (11) als einen verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwert (13a, 13b, 13c) abspeichert, wenn der vorbestimmte Schwellenwert (7) durch den Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) überschritten wird, und in einem dem dritten Schritt (19) folgenden vierten Schritt (20) anhand der verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) berechnet wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klopfortbestimmungsverfahren und eine Klopfortbestimmungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen basierend auf der Weg-Geschwindigkeits-Zeit-Beziehung einer sich vom Klopfort ausbreitenden Druckwelle.
  • Stand der Technik
  • Aus der europäischen Patentschrift EP 1 202 036 B1 geht ein Verfahren zum Lokalisieren der Quelle einer klopfenden Verbrennung hervor. Durch mehrere in einer Brennkammer angeordnete Drucksensoren werden die von der klopfenden Verbrennung ausgehenden Druckwellen mit punktförmigem Erregerzentrum, also dem Klopfort aufgezeichnet. Unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen in der Brennkammer und des zeitlichen Versatzes zwischen den mittels des jeweiligen Drucksensors aufgezeichneten Druckwellen können die Entfernungsunterschiede zwischen Quelle der klopfenden Verbrennung und dem jeweiligen Drucksensor bestimmt werden. Aus den Entfernungsunterschieden kann die räumliche Lage der Quelle in der Brennkammer abgeleitet werden.
  • Um die Entfernungsunterschiede und somit die räumliche Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung ausreichend genau bestimmen zu können, ist die genaue Bestimmung des zeitlichen Versatzes der durch die verschiedenen Drucksensoren aufgenommenen Druckwellen erforderlich. Dazu ist eine genaue Zeitreferenz erforderlich.
  • Aus der Patentschrift DE 102 31 081 B4 geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Signalauswertung an Verbrennungsmotoren hervor. Die Signalverläufe werden mit einer hohen Taktrate erfasst und einer hochauflösenden Winkelbasis zugeordnet. Dazu werden Winkelmarkengeber eingesetzt. Die Bereitstellung von Messwerten des Signalverlaufs erfolgt zeitsynchron mit hoher Auflösung. Die Messwerte werden in einem Ringspeicher mit reproduzierbarer Zeitzuordnung abgespeichert. Die Zeitpunkte des Auftretens von Winkelmarken werden gleichfalls in eine Speichereinheit geschrieben. Um eine nahezu beliebig hohe Auflösung des gemessenen Signalverlaufs zu erreichen, werden Winkelzwischenschritte berechnet und zwischen den Abtastzeitpunkten liegende Zwischenwerte des gemessenen Signalverlaufs interpoliert und dem zugehörigen Winkelschritt zugeordnet. Auf Grund der bekannten Drehgeschwindigkeit kann eine Zeitzuordnung zum Signalverlauf erfolgen, wobei Winkelmarkengeber geringer Auflösung eingesetzt werden können.
  • Die Bereitstellung einer Zeitbasis unter Verwendung eines Winkelmarkengebers ist jedoch für die Bestimmung des zeitlichen Versatzes von Druckwellen in einer Brennkammer zu ungenau, da Zwischenwerte der Winkelmarken nur näherungsweise bestimmt werden und auch die ungenaue Drehzahlinformation des Winkelmarkengebers zu hohen Fehlern führt. Des Weiteren ergibt sich durch die Berechnungen und Interpolationen ein hoher Rechen- und Speicheraufwand.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Klopfortbestimmungsverfahren und eine Klopfortbestimmungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bereitzustellen, mit welcher eine genauere Klopfortbestimmung unter Verwendung einer genauen Zeitbasis mit geringem Rechen- und Speicheraufwand realisiert werden kann.
  • Lösung der Aufgabe
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einer Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen und den Ausführungsbeispielen.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Klopfortbestimmungsverfahren für eine Klopfortbestimmung bei Brennkraftmaschinen unter Verwendung einer genauen Zeitbasis bereit, womit die Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine ermittelt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Auswertung von Laufzeitunterschieden der von einem punktförmigen Erregerzentrum, also der Quelle der klopfenden Verbrennung ausgehenden Druckwelle. Die sich im Raum der Brennkammer ausbreitende Druckwelle wird durch eine Mehrzahl von Drucksensoren in der Brennkammer erfasst. Bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle in der Brennkammer und dem zeitlichen Versatz zwischen den mittels des jeweiligen Drucksensors aufgezeichneten Drucksignalen können die Entfernungsunterschiede zwischen Quelle der klopfenden Verbrennung und dem jeweiligen Drucksensor aus der Weg-Geschwindigkeits-Zeit-Beziehung bestimmt werden. Aus den Entfernungsunterschieden zwischen der Lage der Quelle und den jeweiligen Drucksensoren kann die räumliche Lage der Quelle in der Brennkammer abgeleitet werden. Dazu muss die Lage der Drucksensoren in der Brennkammer bekannt sein.
  • Unter Verwendung von wenigstens zwei Drucksensoren kann ein Laufzeitunterschied der Druckwelle bestimmt werden, wobei jedoch keine eindeutige Lage der Quelle bestimmt werden kann. Bei der Verwendung von zwei Drucksensoren ergeben sich eine räumlich gekrümmte Linie als Lösung für die Lage der Quelle im dreidimensionalen Raum oder zwei Punkte für die Lage der Quelle in einer gemeinsamen Ebene mit den Drucksensoren. Unter Verwendung von drei Drucksensoren ergeben sich zwei Punkte als Lösung für die Lage der Quelle im dreidimensionalen Raum und eine eindeutige Lösung für die Lage der Quelle in einer mit den Drucksensoren gemeinsamen Ebene. Für eine eindeutige Bestimmung der räumlichen Lage der Quelle sind vier Drucksensoren erforderlich, wobei sich die Drucksensoren nicht innerhalb einer gemeinsamen Ebene befinden dürfen und die Lage der Drucksensoren bekannt sein muss.
  • Um den zeitlichen Versatz und somit die räumliche Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung ausreichend genau zu bestimmen, wird erfindungsgemäß vorteilhaft eine genaue Zeitbasis mit hoher Auflösung erzeugt. Die Zeitbasis ist dabei so konfiguriert, dass eine genaue Bestimmung der Laufzeitunterschiede der mittels der Mehrzahl von Drucksensoren bereitgestellten Drucksignale durchgeführt werden kann.
  • Wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine klopfende Verbrennung erkannt, indem wenigstens ein Drucksensor ein Drucksignal bereitstellt, dessen Pegel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein aktueller Zeitwert mit einer Zuordnung für den jeweiligen Drucksensor und den Verbrennungszyklus in einem Speicher abgespeichert. Für jeden Verbrennungszyklus und für jeden Drucksensor sind dafür separate, verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Speicherzellen vorgesehen, um eine verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Zuordnung der gespeicherten Zeitwerte zu ermöglichen. Durch die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung im Bezug auf die Lage der Drucksensoren wird der vorbestimmte Schwellenwert von dem mittels des jeweiligen Drucksensors bereitgestellten Drucksignal entsprechend den Laufzeitunterschieden zu unterschiedlichen Zeiten überschritten, sodass die dem jeweiligen Drucksensor zugeordneten Speicherzellen zu unterschiedlichen Zeiten mit dem dann jeweils aktuellen Zeitwert beschrieben werden. Der vordefinierte Schwellenwert kann für alle Drucksensoren gleich sein oder aber auch für den Abgleich der Empfindlichkeit der Drucksensoren verwendet werden, indem drucksensorindividuelle vorbestimmte Schwellenwerte verwendet werden. Die Schwellenwerte werden dann so vorbestimmt, dass eine klopfende Verbrennung mit gleicher Sicherheit aus den Drucksignalen aller Drucksensoren erkannt werden kann.
  • Aus der Zeitdifferenz der für den jeweiligen Drucksensor aufgezeichneten Zeitwerte können die Laufzeitunterschiede der Druckwelle der klopfenden Verbrennung zwischen den Drucksensoren innerhalb eines Verbrennungszyklus ermittelt werden. Dabei kann der Zeitwert eines der mehreren Drucksensoren als Referenzzeit dienen, wobei sich für die weiteren Drucksensoren Laufzeitunterschiede bezogen auf die Referenzzeit ergeben. Aus den Laufzeitunterschieden und einer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle kann ein Wegunterschied der Druckwelle für die weiteren Drucksensoren ermittelt werden. Aus den Wegunterschieden und der Lage der Drucksensoren zueinander kann die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung basierend auf einfachen geometrischen Beziehungen ermittelt werden. Die Bestimmung der Lage kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine erfolgen, wobei Informationen zur Lage, wie Koordinaten, in einem separaten Speicher abgelegt werden können. Alternativ kann die Bestimmung der Lage auch nachträglich erfolgen, wenn ausreichend viele Speicherzellen zur Speicherung der Zeitwerte zur Verfügung stehen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Drucksensoren, vorzugsweise drei oder vier Drucksensoren, welche in der Brennkammer derart angeordnet sind, dass der Druck innerhalb der Brennkammer erfasst werden kann. Die Drucksensoren sind mit einem Mikrokontroller verbunden. Der Mikrokontroller ist weiterhin mit einem Zeitgenerator und einem Speicher mit verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Speicherzellen verbunden. Der Mikrokontroller liest einen aktuellen Zeitwert aus dem Zeitgenerator aus und speichert diesen mit einer verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zuordnung in der jeweiligen Speicherzelle des Speichers ab, sobald der von dem jeweiligen Drucksensor bereitgestellte Pegel des Drucksignals einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dazu ist ein Vergleicher vorgesehen, welcher den von dem jeweiligen Drucksensor bereitgestellten Pegel des Drucksignals mit dem Schwellenwert vergleicht und beim Überschreiten des Schwellenwertes das Auslesen und Speichern des Zeitwertes oder mehrerer Zeitwerte initiiert.
  • Die mittels des Zeitgenerators bereitgestellte Zeitbasis liefert wenigstens einen innerhalb eines Verbrennungszyklusses eindeutigen Zeitwert, so dass die Überschreitung des gemessenen Pegels des Drucksignals über einen vordefinierten Schwellenwert innerhalb eines Verbrennungszyklusses eindeutig zugeordnet werden kann. Demnach wird der Verbrennungszyklus entsprechend einer zeitlichen Auflösung in mehrere Intervalle unterteilt, wobei für jedes Intervall ein eindeutiger, für das jeweilige Intervall aktueller Zeitwert definiert ist.
  • Der Zeitgenerator kann dabei im einfachsten Fall einen Zähler mit einer konstanten Taktzeit beinhalten, welcher innerhalb eines Verbrennungszyklusses von einem Startwert und gleichbleibender Schrittweite einen Zählwert zählt. Tritt die klopfende Verbrennung ein und wird eine Überschreitung des vorbestimmten Schwellenwertes durch den gemessenen Pegel des Drucksignals ermittelt, wird der Zählwert als Zeitwert für dieses Klopfereignis, den jeweiligen Drucksensor und den aktuellen Verbrennungszyklus in die zugeordnete verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Speicherzelle geschrieben. Für einen darauffolgenden Verbrennungszyklus kann der Zähler wieder neu ausgehend vom Startwert zählen. Der Zähler kann beim Beginn des neuen Verbrennungszyklus starten oder erst dann starten, wenn der vorbestimmte Schwellenwert von einem Pegel eines Drucksignals erstmalig überschritten wurde. Unter Kenntnis der Schrittweite kann der Zählwert als Zeitwert auf eine normierte Zeitbasis zurückgeführt werden. Die Genauigkeit der Laufzeitunterschiede der Druckwellen und somit die Genauigkeit der räumlichen Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung hängt von der Taktzeit ab. Für hohe Genauigkeiten der Laufzeitunterschiede der Druckwellen werden genaue Taktgeneratoren beziehungsweise Zeitmesssysteme benötigt. Diese Systeme können teuer sein und sind auch hinsichtlich der Genauigkeit begrenzt.
  • Erfindungsgemäß vorteilhaft kann der Zeitgenerator einen Funktionsgenerator und einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Der Funktionsgenerator generiert einen vorbestimmten beziehungsweise bekannten Funktionsverlauf, der mittels des Analog-Digital-Wandlers mit bestimmter Abtastrate in zeitdiskrete Funktionswerte gewandelt wird. Tritt die klopfende Verbrennung ein und wird eine Überschreitung des vorbestimmten Schwellenwertes durch den gemessenen Pegel des Drucksignals ermittelt, wird der aktuelle zeitdiskrete Funktionswert dann als Zeitwert verwendet und für dieses Klopfereignis, den jeweiligen Drucksensor und den aktuellen Verbrennungszyklus in den zugeordneten Speicher geschrieben. Dadurch wird ein hochgenauer Taktgenerator beziehungsweise eine hochgenaue Zeitmessung ersetzt. Die Genauigkeit der Laufzeitunterschiede wird durch die Abtastrate des Analog-Digitalwandlers bestimmt. Bei der Verwendung eines Funktionsgenerators ist es notwendig, den als Zeitwert verwendeten zeitdiskreten Funktionswert unter Kenntnis des generierten Funktionsverlaufes auf die normierte Zeitbasis zurückzurechnen, um die Laufzeitunterschiede zu bestimmen. Je nach Funktionsverlauf kann es auch notwendig sein, dass mehrere Zeitwerte in den zugeordneten Speicher geschrieben werden, um eine eindeutige Zuordnung bereitzustellen. Dies kann beispielsweise der Falls sein, wenn eine periodische Funktion generiert wird und zwischen steigenden und fallenden Funktionswerten unterschieden werden muss. Die Periodendauer der vom Funktionsgenerator generierten Funktion muss so gewählt werden, dass die Periodendauer annähernd einem maximal möglichen Laufzeitunterschied entspricht, welcher sich durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle und der Lage der Drucksensoren zueinander ergibt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jeder zeitdiskrete Funktionswert als Zeitwert des jeweiligen Drucksensors zur gleichen Periode der Funktion gehört. Andernfalls kann es dazu kommen, dass die dem jeweiligen Drucksensor zugeordneten Zeitwerte nicht exakt zugeordnet werden können, da durch die periodische Funktion Wiederholungen möglich sind.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Zeitgenerator die Generierung eines aktuellen Zeitwertes an den Betrieb der Brennkraftmaschine anpasst, um für bestimmte Betriebspunkte eine angepasste, also höhere oder niedrigere Zeitauflösung bereitzustellen.
  • Weiterhin kann der Zeitgenerator einen Speicher umfassen, in welchem der aktuelle Zeitwert oder mehrere Zeitwerte durchlaufend gespeichert werden, um einen mehrfachen Zugriff auf den aktuellen Zeitwert oder die Zeitwerte zu ermöglichen.
  • Ausführungsbeispiel Klopfortbestimmungsvorrichtung
  • Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Klopfortbestimmungsvorrichtung dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
  • 1: eine schematische Darstellung der Klopfortbestimmungsvorrichtung.
  • Die erfindungsgemäß vorteilhafte Klopfortbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung (1), dargestellt in 1, umfasst wenigstens zwei, vorzugsweise drei oder vier in einer Brennkammer (2) einer Brennkraftmaschine (3) angeordnete Drucksensoren (4a, 4b, 4c), welche derart angeordnet sind, dass die Druckwelle einer klopfenden Verbrennung messbar und in ein Drucksignal (5a, 5b, 5c) umwandelbar ist. Weiterhin ist ein Vergleicher (6a, 6b, 6c) vorgesehen, mit welchem das von dem jeweiligen Drucksensor (4a, 4b, 4c) bereitgestellte Drucksignal (5a, 5b, 5c) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (7) verglichen werden kann. Des Weiteren ist ein Zeitgenerator (8) vorgesehen, mit welchem ein aktueller Zeitwert (9) generierbar ist. Mittels eines Kontrollers (10), welcher mit dem Zeitgenerator (8) und dem Vergleicher (6a, 6b, 6c) signalverbunden ist oder mit dem Zeitgenerator (8) und/oder dem Vergleicher (6a, 6b, 6c) in einer gemeinsamen Einheit zusammengefasst ist, kann der aktuelle Zeitwert (9) in dafür vorgesehene verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Speicherzellen (12a, 12b, 12c) eines Speichers (11) als verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Zeitwerte (13a, 13b, 13c) für den jeweiligen Drucksensor (4a, 4b, 4c) und den jeweiligen Verbrennungszyklus abgespeichert werden, sobald ein Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) den vorbestimmten Schwellenwert (7) überschreitet.
  • Mittels einer Auswerteeinheit (14) sind die verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) auslesbar. Unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Differenzen der verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c), also der Laufzeitunterschiede der Druckwelle zu dem jeweiligen Drucksensor (4a, 4b, 4c) sind Wegunterschiede des Abstands (15a, 15b, 15c) zwischen der Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) und der Lage der Drucksensoren (4a, 4b, 4c) unter Verwendung der Auswerteeinheit ermittelbar. Die Auswerteeinheit (14) ist dafür mit dem Speicher (11) insbesondere mit den verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Speicherzellen (12a, 12b, 12c) signalverbunden.
  • Aus den Wegunterschieden und der Lage der Drucksensoren (4a, 4b, 4c) in Bezug auf die Brennkammer (2) wird mittels der Auswerteeinheit (14) die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) ermittelt und einem weiteren Speicher (16) abgespeichert, welcher in der Auswerteeinheit (14) integriert sein kann.
  • Ausführungsbeispiel Klopfortbestimmungsverfahren
  • Beispielhaft wird hier eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
  • 2: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des Klopfortbestimmungsverfahrens unter Verwendung der Klopfortbestimmungsvorrichtung, dargestellt in 1.
  • Das erfindungsgemäß vorteilhafte Klopfortbestimmungsverfahren zur Bestimmung der Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung (1), dargestellt in 2, umfasst in einem ersten Schritt (17) die Ermittlung eines Drucksignals (5a, 5b, 5c) einer Druckwelle, welche von einer klopfenden Verbrennung verursacht wird. Die sichere Erkennung einer klopfenden Verbrennung wird durch die Vorbestimmung eines Schwellenwertes (7) sichergestellt. Der gemessene Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) wird in einem zweiten Schritt (18) mit dem vorbestimmten Schwellenwert (7) in einem Vergleicher (6a, 6b, 6c) verglichen, der einem jeweiligen Drucksensor (4a, 4b, 4c) zugeordnet ist.
  • Wird der vorbestimmte Schwellenwert (7) durch den Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) überschritten, wird ein dritter Schritt (19) ausgelöst und der Kontroller (10) liest einen aktuellen Zeitwert (9) aus einem Zeitgenerator (8) aus und speichert diesen in einer verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Speicherzelle (12a, 12b, 12c) eines Speichers (11) als verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwert (13a, 13b, 13c) ab.
  • Anhand der verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) kann ein Laufzeitunterschied der Druckwelle zwischen den Drucksensoren (4a, 4b, 4c) in einem vierten Schritt (20) berechnet werden. Aus dem Laufzeitunterschied wird wiederum unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle in der Brennkammer (1) ein Wegunterschied des Abstands (15a, 15b, 15c) zwischen der Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) und der Lage des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) berechnet. Diese Wegunterschiede des Abstands (15a, 15b, 15c) und der Lage des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) in Bezug auf die Brennkammer (2) werden dann verwendet, um basierend auf geometrischen Beziehungen die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) zu ermitteln. Die ermittelte Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) wird anschließend in einem weiteren Speicher (16) abgespeichert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung
    2
    Brennkammer
    3
    Brennkraftmaschine
    4a, 4b, 4c
    Drucksensor
    5a, 5b, 5c
    Drucksignal
    6a, 6b, 6c
    Vergleicher
    7
    Schwellenwert
    8
    Zeitgenerator
    9
    Zeitwert
    10
    Kontroller
    11
    Speicher
    12a, 12b, 12c
    verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Speicherzelle
    13a, 13b, 13c
    verbrennungszyklusindividueller und drucksensorindividueller Zeitwert
    14
    Auswerteeinheit
    15a, 15b, 15c
    Wegunterschied des Abstands
    16
    weiterer Speicher
    17
    erster Schritt
    18
    zweiter Schritt
    19
    dritter Schritt
    20
    vierter Schritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1202036 B1 [0002]
    • DE 10231081 B4 [0004]

Claims (8)

  1. Klopfortbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung (1), mit wenigstens zwei in einer Brennkammer (2) einer Brennkraftmaschine (3) angeordneten Drucksensoren (4a, 4b, 4c), welche derart angeordnet sind, dass die Druckwelle einer klopfenden Verbrennung messbar und in ein Drucksignal (5a, 5b, 5c) umwandelbar ist, wenigstens einem Vergleicher (6a, 6b, 6c), mit welchem das von dem jeweiligen Drucksensor (4a, 4b, 4c) bereitgestellte Drucksignal (5a, 5b, 5c) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (7) vergleichbar ist, einem Zeitgenerator (8), mit welchem ein aktueller Zeitwert (9) generierbar ist, einem Kontroller (10), welcher mit dem Zeitgenerator (8) und dem wenigstens einen Vergleicher (6a, 6b, 6c) signalverbunden ist, um den aktuellen Zeitwert (9) in dafür vorgesehene verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Speicherzellen (12a, 12b, 12c) eines Speichers (11) als verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Zeitwerte (13a, 13b, 13c) abzuspeichern, sobald ein Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) den vorbestimmten Schwellenwert (7) überschreitet, einer mit dem Speicher (11) signalverbundenen Auswerteeinheit (14), mit welcher die verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) aus dem Speicher (11) auslesbar sind, um die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) zu ermitteln.
  2. Klopfortbestimmungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (14) über einen weiteren Speicher (16) verfügt, in welchem die ermittelte Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) abgespeichert werden kann.
  3. Klopfortbestimmungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgenerator (8) zur Bereitstellung des aktuellen Zeitwerts (9) über einen Zähler mit einer konstanten Taktzeit verfügt, welcher innerhalb eines Verbrennungszyklusses ausgehend von einem Startwert und gleichbleibender Schrittweite einen Zählwert zählt und der aktuelle Zählwert als aktueller Zeitwert (9) verwendbar ist.
  4. Klopfortbestimmungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgenerator (8) zur Bereitstellung des aktuellen Zeitwerts (9) über einen Funktionsgenerator und einen Analog-Digital-Wandler verfügt, wobei der von dem Funktionsgenerator generierte Funktionsverlauf mittels des Analog-Digital-Wandlers mit bestimmter Abtastrate in zeitdiskrete Funktionswerte umwandelbar ist und der aktuelle zeitdiskrete Funktionswert als aktueller Zeitwert (9) verwendbar ist.
  5. Klopfortbestimmungsverfahren zur Bestimmung der Lage der Quelle einer klopfenden Verbrennung (1), wobei in einem ersten Schritt (17) die Ermittlung wenigstens zweier Drucksignale (5a, 5b, 5c) einer Druckwelle mittels wenigstens zwei in einer Brennkammer (2) einer Brennkraftmaschine (3) angeordneten Drucksensoren (4a, 4b, 4c) erfolgt, in einem dem ersten Schritt (17) folgenden zweiten Schritt (18) ein gemessener Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (7) in einem Vergleicher (6a, 6b, 6c) verglichen wird, in einem dem zweiten Schritt (18) folgenden dritten Schritt (19) ein Kontroller (10) einen aktuellen, von einem Zeitgenerator (8) bereitgestellten aktuellen Zeitwert (9) ausliest und diesen aktuellen Zeitwert (9) in einer verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Speicherzelle (12a, 12b, 12c) eines Speichers (11) als einen verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwert (13a, 13b, 13c) abspeichert, wenn der vorbestimmte Schwellenwert (7) durch den Pegel des Drucksignals (5a, 5b, 5c) überschritten wird, und in einem dem dritten Schritt (19) folgenden vierten Schritt (20) anhand der verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) berechnet wird.
  6. Klopfortbestimmungsverfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der verbrennungszyklusindividuellen und drucksensorindividuellen Zeitwerte (13a, 13b, 13c) ein Laufzeitunterschied, anschließend aus dem Laufzeitunterschied unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle in der Brennkammer (1) ein Wegunterschied des Abstands (15a, 15b, 15c) zwischen der Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) und der Lage des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) berechnet wird und diese Wegunterschiede des Abstands (15a, 15b, 15c) und der Lage des jeweiligen Drucksensors (4a, 4b, 4c) in Bezug auf die Brennkammer (2) verwendet werden, um basierend auf geometrischen Beziehungen die Lage der Quelle der klopfenden Verbrennung (1) zu ermitteln.
  7. Klopfortbestimmungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgenerator (8) innerhalb eines Verbrennungszyklusses von einem Startwert mit gleichbleibender Schrittweite und gleichbleibender Taktzeit einen Zählwert zählt, wobei der aktuelle Zählwert als aktueller Zeitwert (9) verwendet wird und zur Berechnung des Laufzeitunterschieds der verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Zeitwert (13a, 13b, 13c), die gleichbleibende Schrittweite, die gleichbleibende Taktzeit verwendet werden.
  8. Klopfortbestimmungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgenerator (8) innerhalb eines Verbrennungszyklusses einen bekannten Funktionsverlauf generiert, welcher mittels eines Analog-Digital-Wandlers mit bestimmter Abtastrate in zeitdiskrete Funktionswerte gewandelt wird, wobei der aktuelle Funktionswert als aktueller Zeitwert (9) verwendet wird und zur Berechnung des Laufzeitunterschieds der verbrennungszyklusindividuelle und drucksensorindividuelle Zeitwert (13a, 13b, 13c) und der bekannte Funktionsverlauf verwendet werden.
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