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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns bei einem taktweise arbeitenden Verbrennungsmotor, in welchem ein Brennstoffluftgemisch mittels einer Koronaentladung gezündet wird, wobei zum Erzeugen der Koronaentladung ein elektrischer Schwingkreis erregt wird, in welchem eine elektrisch gegenüber Brennraumwänden isolierte Zündelektrode zusammen mit den Brennraumwänden eine Kapazität darstellt, und zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns eine elektrische Größe des Schwingkreises ausgewertet wird, wie es aus der
DE 10 2009 013 877 A1 bekannt ist.
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Aus der
DE 10 2009 055 862 A1 ist ein Koronazündverfahren bekannt, bei dem durch Auswertung des Strom- und Spannungsverlaufs vor und während einer Zündung Kraftstoffqualitäten detektiert und der Motor entsprechend geregelt werden kann.
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Aus der
JP 2011 064 162 A1 ist es bekannt bei Ottomotoren, die mit Zündkerzen ausgestattet sind, die eine Bogenentladung erzeugen, Fehlzündungen daran zu erkennen, dass eine Änderung der Sekundärspannung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
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Zündeinrichtungen, mit denen ein Brennstoffluftgemisch durch eine Koronaentladung gezündet wird, enthalten einen elektrisch Schwingkreis, in welchem eine elektrisch gegenüber Brennraumwänden isolierte Zündelektrode zusammen mit den Brennraumwänden eine Kapazität darstellt. Durch Erregen des Schwingkreises kann an der Zündelektrode eine Koronaentladung erzeugt werden, die dann das in dem Brennraum enthaltene Brennstoffluftgemisch zündet. Eine solche Koronazündeinrichtung ist beispielsweise in der
WO 2010/011838 beschrieben. Der Inhalt des Brennraums ist das Dielektrikum der von der Zündelektrode und den Brennraumwänden gebildeten Kapazität. Elektrische Größen des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung sind deshalb in besonderem Maße geeignet, um Informationen über den Brennraum und eine darin ablaufende Kraftstoffverbrennung zu erhalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie der Verbrennungsbeginn erkannt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lage eines Extremums, das in dem Verlauf der elektrischen Größe nach dem Zünden der Koronaentladung und vor ihrem Erlöschen auftritt, ausgewertet. Der Beginn der Verbrennung führt nämlich zu einer drastischen Veränderung der im Brennraum herrschenden Bedingungen. Der Verbrennungsbeginn ist deshalb mit einem Extremum im Verlauf verschiedener elektrischer Größen des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung verknüpft.
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Die elektrische Größe des Schwingkreises ist dabei die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, die Impedanz des Schwingkreises oder die Phasenlage zwischen Strom und Spannung. Das mit dem Beginn der Verbrennung verbundene Extremum ist je nachdem, welche Größe man betrachtet, ein Maximum oder ein Minimum.
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Beim Entstehen einer Koronaentladung kommt es zunächst zu einem Anstieg der Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Als Folge der Ausbildung der Koronaentladung sinkt die Resonanzfrequenz dann ab, da Vorreaktionen ablaufen und die Ionisation des Brennstoffluftgemisches zunimmt. Sobald das Brennstoffluftgemisch zündet, steigt die Resonanzfrequenz an. Dementsprechend zeigt der Verlauf der Impedanz des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung zunächst ein Minimum und bei Beginn der Verbrennung ein Maximum.
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In der Regel wird die Koronaentladung in jedem Zyklus des Motors erneut gezündet. Es ist aber auch möglich, die Koronaentladung während des gesamten Zyklus brennen zu lassen, also nur beim Starten des Motors zu zünden. Möglich ist auch, eine reduzierte Spannung als Diagnosespannung während des gesamten Zyklus brennen zu lassen, und nur zum Zünden einer Koronaentladung die volle Zündspannung anzulegen. Insbesondere in diesem Fall kann das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu untersuchende Zeitfenster durch vorgegebene Kurbelwellenwinkel eingeschränkt werden. Auf diese Weise lässt sich das durch den Verbrennungsbeginn bedingte Extremum leichter finden und auswerten.
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Der Beginn der Kraftstoffverbrennung kann deshalb an einem Extremum im Verlauf der elektrischen Größe, beispielsweise der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, der Impedanz des Schwingkreises oder der Phasenlage zwischen Strom und Spannung, erkannt werden. Die Lage eines Extremums kann direkt an dem Verlauf der untersuchten elektrischen Größe oder indirekt anhand von Extrema der zeitlichen Ableitung bestimmt und ausgewertet werden.
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Die Resonanzfrequenz kann insbesondere bei frequenzgeregelten Schwingkreisen als elektrische Größe in einem erfindungsgemäßen Verfahren untersucht werden, beispielsweise bei Phasenregelkreisen. Bei frequenzgesteuerten Schwingkreisen ist die Phasenlage zwischen Strom und Spannung besonders gut geeignet.
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Durch Störimpulse können zwischen dem Beginn der Koronaentladung und dem Beginn der Verbrennung zusätzlich Extrema auftreten. Insbesondere das Zünden einer Koronaentladung ist häufig mit Störeffekten und zusätzlichen Extrema verbunden, da der Schwingkreis der Koronazündeinrichtung zu diesem Zeitpunkt oft noch nicht stabil schwingt. Es kann deshalb sinnvoll sein, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Verlauf der untersuchten elektrischen Größe erst ab einem vorgegebenen Abstand von dem ersten Extremum auszuwerten. Beispielsweise kann zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns die Lage eines Extrem ums ausgewertet werden, das in dem Verlauf der elektrischen Größe mit einem vorgegebenen Mindestabstand nach dem Zünden der Koronaentladung auftritt. Frühere Extrema können unberücksichtigt bleiben, da einige Zeit vergeht, bevor eine Koronaentladung soviel Energie in das Brennstoffluftgemisch eingebracht hat, dass sich dieses entzünden kann.
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Beispielsweise kann bei Auftreten mehrerer Extrema nach dem Zünden der Koronaentladung überprüft werden, ob diese einen vorgegeben Mindestabstand zu dem Zündzeitpunkt der Koronaentladung einhalten. Extrema, die diesen vorgegebenen Mindestabstand nicht einhalten, können bei der weiteren Auswertung unberücksichtigt bleiben. Eine andere Möglichkeit ist es, den Verlauf der elektrischen Größe erst ab einem zeitlichen Mindestabstand von dem Beginn der Koroaentladung zu untersuchen.
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Bei sehr langsamer Zündung, z. B. schlecht entflammbaren Gemischen, kann es vorkommen, dass vor Beginn der Verbrennung zusätzliche Extrema auftreten, da auch die Kompression des Brennstoffluftgemisches im Brennraum zu Änderungen der elektrischen Größen des Schwingkreises führen. Zusätzliche Extrema können auch durch eine klopfende Verbrennung erzeugt werden. Solche zusätzlichen Extrema sind im Vergleich zu dem mit dem Beginn der Verbrennung verbundenen Extremum in der Regel aber wesentlich schwächer ausgeprägt und treten zudem erst lange nach dem Brennbeginn auf. Falls in dem untersuchten Bereich mehrere Extrema auftreten, kann die Auswertung deshalb auf globale Extrema beschränkt werden, d. h. auf das größte Maximum bzw. das kleinste Minimum in dem untersuchten Bereich. Mit anderen Worten kann der Verbrennungsbeginn bei Auftreten mehrer Extrema zwischen dem Zünden der Koronaentladung und ihrem Erlöschen also einem Extremum zugeordnet werden, das ein globales Extremum ist. Wenn das Extremum ein Maximum ist, beispielsweise der Impedanz, hat das zum Verbrennungsbeginn gehörende Maximum also üblicher Weise einen größeren Wert als ein eventuell vorher oder nachher in dem zu untersuchenden Bereich auftretendes Maximum. Wenn das Extremum ein Minimum ist, beispielsweise der Resonanzfrequenz, hat das zum Verbrennungsbeginn gehörende Minimum also üblicher Weise einen kleineren Wert als ein eventuell vorher in dem zu untersuchenden Bereich auftretendes Minimum.
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Zusätzlich zeichnet sich das mit dem Beginn der Verbrennung verbundene Extremum in der Regel auch dadurch aus, dass ihm ein ausgeprägtes Extremum der ersten Ableitung vorausgeht. Typischer Weise geht dem mit dem Beginn der Verbrennung verbundenen Extremum ein globales Extremum der ersten Ableitung voraus. Alternativ oder zusätzlich kann deshalb auch durch Auswertung der ersten Ableitung das Extremum identifiziert werden, das zum Beginn der Verbrennung gehört. Mit anderen Worten kann der Verbrennungsbeginn also dem Extremum zugeordnet werden, dem ein Extremum der ersten Ableitung vorausgeht, das stärker ausgeprägt ist als die Extrema der ersten Ableitung, die den übrigen Extrema der elektrischen Größe in dem auszuwertenden Bereich vorausgehen.
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Theoretisch kann es in sehr seltenen Fällen, beispielsweise wegen Messfehlern, dazu kommen, dass diese beiden Kriterien unterschiedliche Ergebnisse liefern. Es kann deshalb vorteilhaft sein, diese beiden Kriterien zu kombinieren, beispielsweise indem man quantifiziert, um wie viel stärker ein Extremum als anderen Extrema ausgeprägt ist. Eine Möglichkeit hierfür ist es, einen Faktor zu berechnen, um den ein Extremwert von dem am nächst stärksten ausgeprägten Extremwert abweicht, also beispielsweise zu ermitteln, um wie viel Prozent das am stärksten ausgeprägte Maximum das zweit größte Maximum übersteigt bzw. um wie viel Prozent der Wert des am stärksten ausgeprägten Minimums den zweit kleinsten Minimalwert unterschreitet. Das Kriterium, das deutlicher als das andere Kriterium ein Extremum auszeichnet, wird dann verwendet, um ein Extremum dem Verbrennungsbeginn zuzuordnen.
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Wenn also ein Extremum der elektrischen Größe um einen ersten Faktor von dem nächst deutlich ausgeprägten Extremum abweicht, kann diese erste Faktor mit einem zweiten Faktor verglichen werden, um den ein Extremum der ersten Ableitung von einem anderen Extremum der ersten Ableitung abweicht. Wenn der erste Faktor größer als der zweite Faktor ist, ist das erste Kriterium, also das Kriterium des Extremums der elektrischen Größe, deutlicher als das zweite Kriterium, also das Kriterium der Ableitung, ausgeprägt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, dass bei Auftreten mehrerer Extrema die Zuordnung eines Extremums zu dem Verbrennungsbeginn unter Berücksichtigung davon, wie stark das Extremum ausgeprägt ist, als auch davon wie stark ein vorausgehendes Extremum der ersten Ableitung ausgeprägt ist, erfolgt. In diesem Fall kann das Verfahren sowohl vom Gegenstand des Anspruchs 4 als auch vom Gegenstand des Anspruchs 5 Gebrauch machen, indem manchmal die Zuordnung eines Extremums zum Verbrennungsbeginn gemäß Anspruch 4 und manchmal die Zuordnung eines Extremums zum Verbrennungsbeginn gemäß Anspruch 5 erfolgt.
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Der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Verbrennungsbeginn kann durch Messfehler bedingten Schwankungen unterliegen. Bevorzugt wird deshalb ein gleitender Mittelwert des Verbrennungsbeginns für mehrere Zyklen des Verbrennungsmotors berechnet. Dieser Mittelwert kann beispielsweise von einem Motorsteuergerät verwendet werden. Der Mittelwert kann beispielsweise über drei oder mehr, vorzugsweise fünf oder mehr Zyklen berechnet werden. Eine Berechnung über mehr als 10, insbesondere mehr als 20 Zyklen ist in der Regel nicht mit zusätzlichen Vorteilen verbunden.
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Der Mittelwert kann insbesondere auch als zusätzliches Kriterium zur Ermittlung des Verbrennungsbeginns verwendet werden, da sich der Verbrennungsbeginn von einem Zyklus zum nächsten nicht beliebig stark ändern kann. Der Mittelwert kann deshalb dazu verwendet werden, den auszuwertenden Bereich, in dem der Verlauf der elektrischen Größe untersucht wird, einzuschränken. Möglich ist es auch, Resultate, die um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von dem Mittelwert abweichen, als fehlerhaft zu verwerfen. Dieser Schwellwert kann als eine Funktion der Standardabweichung vorgegeben sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns bei einem taktweise arbeitenden Verbrennungsmotor, in welchem ein Brennstoffluftgemisch mittels einer Koronaentladung gezündet wird, wobei zum Erzeugen der Koronaentladung ein elektrischer Schwingkreis erregt wird, in welchem eine elektrisch gegenüber Brennraumwänden isolierte Zündelektrode zusammen mit den Brennraumwänden eine Kapazität darstellt, und zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns eine elektrische Größe des Schwingkreises ausgewertet wird, wobei der Verlauf der elektrischen Größe mit einem Referenzverlauf, beispielsweise einem über mehrere Zyklen gemittelten Verlauf verglichen wird, und wobei ein Schwellenwert vorgegeben ist und anhand einer Abweichung um mehr als den Schwellwert auf eine Kraftstoffverbrennung geschlossen wird.
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Der anfängliche Verlauf der elektrischen Größen des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung unterliegt in der Regel keinen signifikanten Schwankungen. Erst mit dem Verbrennungsbeginn, der zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen kann, treten signifikante Unterschiede zwischen verschiedenen Verläufen auf. Durch Vergleich mit eine gemittelten Verlauf kann deshalb der Verbrennungsbeginn ermittelt werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 drei schematische Verläufe der Resonanzfrequenz des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung;
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2 drei schematische Verläufe der Impedanz des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns.
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1a zeigt in einer schematischen Darstellung den Verlauf der Resonanzfrequenz f des elektrischen Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung bei optimaler Verbrennung schnell entflammbarer Gemische. Ersichtlich ändert sich die Resonanzfrequenz f mit der Zeit t und damit auch mit dem Kurbelwellenwinkel erheblich. Dargestellt ist der Verlauf beginnend bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 25° bis 20° vor dem oberen Totpunkt bis zu dem oberen Totpunkt. Je nach Motorbetrieb können Zündzeitpunkt und Brenndauer der Koronaentladung leicht unterschiedlich sein. In der schematischen Darstellung der Figuren ist die Abszisse deshalb nicht mit Einheiten versehen.
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In dem Bereich A der 1a geht das Einschwingen des Schwingkreises vor dem Entstehen einer Koronaentladung mit einem Anstieg der Resonanzfrequenz einher. Der Bereich A kann als Einregelphase bezeichnet werden. In einem darauf folgenden Bereich B bildet sich die Koronaentladung aus und die Resonanzfrequenz sinkt ab. In dem Bereich B kommt es als Folge der Ausbildung der Koronaentladung zu Vorreaktionen und einer beginnenden Ionisation des Brennstoffluftgemisches. Dieser Abfall der Frequenz setzt sich in einem anschließenden Bereich C fort, in dem es zu einer zunehmenden Ionisation des Brennstoffluftgemisches kommt. Am Ende des Bereichs C entzündet sich das Brennstoffluftgemisch und die Kraftstoffverbrennung beginnt. An den Bereich C schließt ein Bereich D an, in dem die Resonanzfrequenz während der Verbrennung ansteigt oder wegen Abschaltprozessen ansteigen kann. Zwischen den Bereichen C und D hat die Resonanzfrequenz ein Minimum. In der Regel ist dieses Minimum ein globales Minimum.
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Die 2a zeigt entsprechend, wie sich die Impedanz Z des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung bei einer ideal ablaufenden Kraftstoffverbrennung mit der Zeit t ändert. Ein Vergleich der 1a und 2a zeigt, dass einem Maximum der Resonanzfrequenz f ein Minimum der Impedanz Z und einem Minimum der Resonanzfrequenz einem Maximum der Impedanz entspricht.
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1b zeigt schematisch, wie sich die Resonanzfrequenz f des elektrischen Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung bei einer verzögerten Zündung mit der Zeit t ändert. Die Bereiche A und B unterscheiden sich allenfalls unwesentlich von den Bereichen A und B bei einer idealen Verbrennung, für die der Verlauf der Resonanzfrequenz in 1a skizziert ist. An den Bereich B schließt ein Bereich C1, in dem die Resonanzfrequenz praktisch konstant ist. Erst in einem Bereich C2 kommt es dann zu einem zunehmend steilen Abfall der Resonanzfrequenz und der Zündung des Brennstoffluftgemisches. 2b zeigt entsprechend, wie sich die Impedanz Z des Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung in diesem Fall mit der Zeit t ändert.
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1c zeigt schematisch den Verlauf der Resonanzfrequenz f eines elektrischen Schwingkreises einer Koronazündeinrichtung bei einer noch stärker verzögerten Zündung, z. B bei schlecht entflammbarem Gemsich. In den Bereichen A, B und einem Anfangsbereich von C1 zeigt sich im Wesentlichen derselbe Verlauf wie bei 1b. In einem Endbereich von C1 kommt es dann zu einem vorübergehenden Anstieg der Frequenz. Erst in dem Bereich C2 kommt es dann zu einem zunehmend schnellen Abfall der Frequenz und schließlich zur Zündung des Brennstoffluftgemisches.
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Der Verlauf der Resonanzfrequenz f in 1c hat somit zwei zusätzliche Extrema, nämlich ein zusätzliches Minimum am Anfang von C1 und ein zusätzliches Maximum zwischen C1 und C2. In entsprechender Weise zeigt der in 2c dargestellte Verlauf der Impedanz Z des elektrischen Schwingkreises an der Koronazündeinrichtung bei sehr langsamer Entflammung ebenfalls zwei zusätzliche Extrema.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln des Verbrennungsbeginns bei einem taktweise arbeitenden Verbrennungsmotor.
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Zu Beginn des Verfahrens wird in einem Schritt 1 zunächst Start und Ende eines relevanten Zeitintervalls, in dem dann nach dem Auftreten einer klopfenden Verbrennung gesucht wird, festgelegt oder zumindest eine Vorauswahl getroffen. Beispielsweise kann aus einem Spannungssignal, ein Stromsignal und/oder einer sonstigen elektrischen Größe der Beginn der Koronaentladung und auch das Ende der Kraftstoffverbrennung ermittelt werden. Möglich ist es auch, dass Start und Ende des zu untersuchenden Zeitintervalls von einem Motorsteuergerät vorgegeben werden.
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Als Schritt 2 kann eine Aufbereitung von Rohdaten durchgeführt werden, beispielsweise können durch Interpolation Zwischenwerte von Messwerten einer elektrischen Größe des Schwingkreises der Koronazündeinrichtung ermittelt werden. In dem Schritt 2 kann ein Messsignal einer Filterung unterzogen werden, beispielsweise mit einem Tiefpass. Je nachdem, ob Spannungs- und/oder Stromsignale als RMS-Werte (root mean square) oder als Rohdaten übertragen werden, sind unterschiedliche Schwellenwerte für eine Tiefpassfilterung zweckmäßig. Bei einer Übertragung von RMS-Werten kann beispielsweise eine Schwellenfrequenz von einem Kilohertz bis 500 Kilohertz zweckmäßig sein. Bei einer Übertragung von hochfrequenten Rohdaten kann eine Tiefpassfilterung mit einer Schwellenfrequenz beispielsweise im Bereich von 1 Megahertz bis 20 Megahertz vorteilhaft sein. Kenngrößen des Schwingkreises wie beispielsweise die Resonanzfrequenz oder dessen Impedanz können in dem Schritt 2 beispielsweise aus Spannungs- und Stromrohdaten über Nullpunktfindung oder durch Transformationen berechnet werden. Möglich ist es aber auch, dass derartige Kenngrößen des Schwingkreises bereits zu Beginn es Verfahrens vorliegen.
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In einem Schritt 3 kann ein Rechenbereich für das Verfahren festgelegt werden. Der Beginn dieses Bereichs kann die Zeit sein, zu welcher der Verlauf der elektrischen Größe, beispielsweise Resonanzfrequenz, Impedanz oder Phasenlage zwischen Strom und Spannung, ein erstes Extremum hat. Der Beginn des zu untersuchenden Bereichs kann aber auch etwas später gewählt werden, da der Beginn der Koronaentladung durch eine erhöhte Intensität und Häufigkeit von Störsignalen geprägt ist. Beispielsweise kann der Beginn durch Addition einer fest vorgegebenen Zeitspanne, insbesondere eines Kurbelwellenwinkel, zu dem Zeitpunkt bzw. Kurbelwellenwinkel des ersten Extremums festgelegt werden. Als Ende dieses Bereichs kann die Abschaltung der Koronaentladung oder ein vorgegebener Kurbelwellenwinkel verwendet werden, beispielsweise der obere Totpunkt. Das Ende dieses Bereichs kann beispielsweise auch durch einen Schwellenwert für die elektrische Größe oder eine Änderung der elektrischen Größe vorgegeben sein.
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Beispielsweise kann bei einem Anstieg der Frequenz von einem erreichten Minimalwert um wenigstens 1 kHz, vorzugsweise wenigstens 2 kHz, in der Regel davon ausgegangen werden, dass eine Zündung des Brennstoffluftgemisches erfolgt ist und folglich der weitere Verlauf der Frequenz für das Ermitteln des Verbrennungsbeginns nicht benötigt wird. In entsprechender Weise kann auch für eine Änderung der Impedanz nach Erreichen eines Maximums ein Schwellenwert vorgegebenen werden, beispielsweise 0,2 Ohm, und bei einem Abfall der Impedanz von dem erreichten Maximalwert um den Schwellenwert von einer erfolgten Zündung des Brennstoffluftgemisches ausgegangen werden. Konkrete Zahlenwerte hängen natürlich von der Ausgestaltung der verwendeten Koronazündeinrichtung ab und lassen sich deshalb nur schlecht allgemeingültig angeben.
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In einem darauf folgendem Schritt 4 wird aus der gemessenen elektrischen Größe, beispielsweise Frequenz, Impedanz oder Phasenlage zwischen Strom und Spannung, eine Rechengröße erzeugt. Die Rechengröße ist bevorzugt die erste zeitliche Ableitung der gemessenen elektrischen Größe, kann aber beispielsweise auch eine Differenz zu einer Referenzgröße sein.
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In einem Schritt 5 wird dann ein erstes Extremum der Rechengröße und in einem Schritt 6 ein zweites Extremum der Rechengröße gesucht.
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In einem Schritt 7.1 wird dann überprüft, ob das zweite Extremum der Rechengröße, also beispielsweise das zweite Extremum der Ableitung in dem untersuchten Bereich valide ist. Der untersuchte Bereich beginnt bevorzugt in dem Bereich B der 1 und 2. Bei einem idealen Verlauf, wie er in den 1a und 2a dargestellt ist, liegt der Verbrennungsbeginn zwischen dem ersten Extremum der Ableitung, das ein Minimum ist, und dem zweiten Extremum der Ableitung, das ein Maximum ist. Bei einem Verlauf gemäß den 1b, 1c bzw. 2b oder 2c treten aber zusätzliche Extrema der Ableitung auf, so dass das zweite Extremum der Ableitung vor dem Verbrennungsbeginn liegt. Derartige Fälle sollen in dem Schritt 7.1 erkannt werden. Dazu wird überprüft, ob das zweite Extremum in einem erwarteten Zeitfenster liegt, das aus Erfahrungswerten oder aus Daten voran gegangener Arbeitszyklen ermittelt wurde.
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Wird als Ergebnis des Schritts 7.1 festgestellt, dass das zweite Extremum der Ableitung zu früh liegt, wird in einem Schritt 7.4 nach dem ersten Extremum der elektrischen Größe in dem festgelegten Bereich gesucht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der Rechenbereich im Schritt 3 so festgelegt, dass das erste Extremum zwischen den Bereichen A und B der 1 und 2 liegt. In einem Schritt 7.5 wird dann geprüft, ob das zweite Extremum der Ableitung von diesem ersten Maximum der elektrischen Größe, beispielsweise der Frequenz, einen vorgegebenen Mindestabstand abhält.
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Liegt das zweite Extremum der Ableitung zu nah an dem ersten Extremum der betrachteten elektrischen Größe, wird in einem Schritt 7.5.1 ein weiteres, späteres Extremum der Ableitung gesucht. In einem Schritt 7.5.2 wird dann überprüft, ob dieses spätere Extremum das richtige Vorzeichen hat. Welches Vorzeichen das richtige ist, hängt davon ab, welche elektrische Größe betrachtet wird. Wird als elektrische Größe beispielsweise die Resonanzfrequenz betrachtet, markiert ein Minimum den Verbrennungsbeginn, so dass das vorausgehende Extremum der Ableitung ebenfalls ein Minimum sein muss, also ein negatives Vorzeichen das richtige Vorzeichen ist. Wird dagegen als elektrische Größe die Impedanz betrachtete, ist der Verbrennungsbeginn mit einem Maximum verbunden, so dass das vorausgehende Extremum der Ableitung ebenfalls ein Maximum ist und folglich positives Vorzeichen hat, also größer als Null ist.
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Wird im Schritt 7.5.2 das falsche Vorzeichen gefunden, wird in einem Schritt 7.5.3 nach einem weiteren, noch späteren Extremum der Ableitung gesucht.
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In einem Schritt 8, der bei entsprechendem Ergebnis auch direkt von den Schritten 7.1, 7.5 und 7.5.2 erreicht werden kann, wird dann der Wert dieses Extremums der zweiten Ableitung untersucht.
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Liegt sein Betrag über einem vorgegebenen Schwellenwert, wird dem Verbrennungsbeginn in einem Schritt 8.2 ein Wert zwischen diesem Extremum der Ableitung und dem ersten Extremum der Ableitung zugewiesen, beispielsweise ein Mittelwert zwischen den Zeiten dieser beiden Extrema. Alternativ kann ein Wert für den Verbrennungsbeginn beispielsweise auch als Tangentenschnittpunkt oder durch Erreichen einer vorgegebenen Differenz der elektrischen Größe von ihrem Wert bei den Extrema ihrer Ableitung. Der Schritt 8.2 wird also verwendet, wenn die Ableitung vor und hinter dem Extremum der elektrischen Größe, das durch den Verbrennungsbeginn bedingt ist, steil ist. In diesem Fall ist das Extremum der elektrischen Größe deutlich ausgeprägt.
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Liegt der Betrag des im Schritt 8 betrachteten Extremums der Ableitung unter einem vorgegebenen Schwellenwert, ist das Extremum nur schwach ausgeprägt und es wird deshalb in einem Schritt 8.3.1 überprüft, ob ein früheres Extremum denselben Wert hat. Ist dies der Fall, wird von einem Fehler ausgegangen und deshalb in einem Schritt 8.3.2.2 ein späterer Wert des Extremums der Ableitung gesucht sowie in einem Schritt 8.3.2.1 das erste Extremum der betrachteten elektrischen Größe neu bestimmt, d. h. ein späteres Extremum gesucht. In einem Schritt 8.3.2.4 wird dann wie im Schritt 7.5.2 geprüft, ob dieses Extremum der Ableitung das richtige Vorzeichen hat und falls dies nicht der Fall ist weitergesucht. In einem Schritt 8.3.2.5 wird dann ein schließlich gefundenes Extremum der Ableitung als „zweites” Extremum der Ableitung für die spätere Berechung des Brennraumbeginns festgelegt. In einem Schritt 8.3.3, der bei entsprechendem Ergebnis auch direkt von den Schritten 8.3.1 oder 8.3.2.4 erreicht werden kann, wird dann ein zweites Extremum der betrachteten elektrischen Größe zwischen den geltenden Extrema der Ableitung gesucht. In dem Schritt 8.3.5 wird dem Verbrennungsbeginn dann ein Wert zwischen dem zweiten Extremum der elektrischen Größe und dem vorausgegangenen Extremum der Ableitung zugewiesen, beispielsweise durch Mittelung, Tangentenschnitt oder Erreichen einer vorgegebene Differenz.
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Die Schwellenwerte, die von dem Schritt 8 zu den Berechnungen 8.2 bzw. 8.3.5 führen, können übereinstimmen. Bevorzugt handelt es sich aber um verschiedene Schwellenwerte. Wird in dem Schritt 8 festgestellt, dass der Wert des betrachteten Extremums der Ableitung zwischen diesen beiden Schwellenwerten liegt, wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Verbrennungsbeginn dem Zeitpunkt dieses Extremums der Ableitung zugewiesen.
