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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Klopfregelung gemäß Patentanspruch 1, wie beispielsweise aus der
DE 10 2004 024 161 B4 bekannt ist.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Verbrennungen einer Brennkraftmaschine in Bezug auf eine klopfende Verbrennung zu überwachen. Wird eine klopfende Verbrennung erkannt, so wird als Maßnahme bei der nächsten Verbrennung beispielsweise der Zündwinkel des betroffenen Zylinders um einen Zündwinkel-Offset nach spät verstellt. Anschließend wird der Zündwinkel-Offset durch eine langsame Zündwinkel-Frühverstellung wieder abgebaut. Kommt es erneut zu einer klopfenden Verbrennung, bevor der Rückzug der Zündwinkel-Spätverstellung auf den vorgesehenen Sollzündwinkel vollständig abgebaut ist, wird abermals eine sofortige Spätverstellung des Zündwinkels um den Zündwinkel-Offset durchgeführt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Durchführen einer Klopfregelung zur Reduzierung von klopfenden Verbrennungen bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass eine präzisere Regelung zur Reduzierung von klopfenden Verbrennungen erreicht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung eine Lautstärke der Verbrennung erfasst wird und mit einem Grenzwert verglichen wird. Abhängig vom Vergleich wird wenigstens ein Parameter der Verbrennung geändert, um ein Auftreten klopfender Verbrennungen wenigstens zu reduzieren, insbesondere vollständig zu vermeiden.
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Versuche haben gezeigt, dass es von Vorteil ist, den Grenzwert abhängig von einer Änderung des Parameters festzulegen, der für eine Reduzierung der klopfenden Verbrennungen verändert wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Grenzwert, der zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung verwendet wird, gleichzeitig von der Änderung des Parameters abhängt. Dadurch wird eine Adaption des Grenzwertes an veränderte Verbrennungsbedingungen ermöglicht. Somit wird eine präzisere Ermittlung des Grenzwertes für die jeweilige Verbrennung erreicht.
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In einer Ausführungsform wird der Grenzwert abhängig von einer Referenzlautstärke ermittelt, wobei die Referenzlautstärke abhängig von der gemessenen Lautstärke der Verbrennung ermittelt wird. Die Referenzlautstärke stellt ein wesentliches Merkmal dar, mit dem eine klopfende Verbrennung überprüft werden kann.
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In einer Ausführungsform wird zur Ermittlung des Grenzwertes die Änderung des Parameters zur Reduzierung von Verbrennungen für wenigstens einen weiteren Zylinder berücksichtigt. Auf diese Weise kann eine Art Mittelung erreicht werden. Versuche haben gezeigt, dass diese Vorgehensweise eine Verbesserung der Laufruhe des Verbrennungsmotors bewirkt.
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In einer weiteren Ausführungsform besteht der Parameter in einer Verstellung des Zündzeitpunktes der Verbrennung gegenüber einem vorgegebenen Sollzündzeitpunkt, der beispielsweise abhängig von Last und Drehzahl bestimmt wird. Mithilfe der Verstellung des Zündzeitpunktes kann eine effektive Klopfregelung erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Grenzwert abhängig von einem Mittelwert von Änderungen des Parameters zur Reduzierung von klopfenden Verbrennungen für wenigstens zwei Zylinder ermittelt. Dabei kann eine positive oder eine negative Abweichung des Parameters zur Reduzierung der klopfenden Verbrennung des Zylinders gegenüber dem Mittelwert berücksichtigt werden, um den Grenzwert zu ermitteln. Somit wird eine weitere Verbesserung der Laufruhe des Verbrennungsmotors erreicht.
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In einer weiteren Ausführung führt eine Abweichung des Zündwinkelrückzuges des aktuellen Zylinders gegenüber dem Mittelwert der Zündwinkelrückzüge wenigstens von zwei Zylindern in Richtung auf eine spätere Zündung zu einer Anhebung des Korrekturfaktors bzw. der Klopferkennungsschwelle.
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In einer weiteren Ausführung führt eine Abweichung des Zündwinkelrückzuges des aktuellen Zylinders gegenüber dem Mittelwert der Zündwinkelrückzüge wenigstens von zwei Zylindern in Richtung auf eine frühere Zündung zu einer Absenkung des Korrekturfaktors bzw. der Klopferkennungsschwelle.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine einfache Durchführung der Regelung dadurch erreicht, dass die Änderung des Verbrennungsparameters als Faktor berücksichtigt wird, mit dem der Grenzwert bewertet wird, insbesondere multipliziert wird. Somit kann mit einfachen Mitteln verbesserter Grenzwert berechnet werden.
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Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung einer Klopfregelung über einen Zündwinkeleingriff,
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2 Diagramme zur schematischen Darstellung einer Klopfregelung,
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3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens für eine Klopfregelung,
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4 Diagramme zur schematischen Darstellung einer weiteren Klopfregelung,
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5 eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrens für eine Klopfregelung, und
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6 eine schematische Darstellung eines Steuergerätes zur Durchführung des Verfahrens.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, in dem über die Zeit t eine erfasste Verbrennungslautstärke 1 eines Verbrennungsmotors aufgetragen ist. Die Verbrennungslautstärke wird beispielsweise mit einem Klopfsensor, d.h. einem Körperschallsensor erfasst und an ein Steuergerät weiter geleitet. Zur Ermittlung einer aktuellen Verbrennungslautstärke wird ein Körperschallsignal des Verbrennungsmotors erfasst. Für eine effiziente Ermittlung und Trennung des Nutzsignales von Störgeräuschquellen kann das Körperschallsignal zuerst bandpassgefiltert werden, anschließend gleichgerichtet und daraufhin über einen auf die jeweilige Verbrennung des Zylinders ausgerichteten Zeitbereich (klopfendes Fenster) integriert werden. Der so gewonnene Integrationsendwert repräsentiert die aktuelle Verbrennungslautstärke eines Zylinders einer Verbrennung.
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Zudem ist eine Referenzlautstärke 2 dargestellt, die aus einer zeitlichen Mittelung der Verbrennungslautstärke 1 von dem Steuergerät berechnet wird. Weiterhin ist eine Klopferkennungsschwelle 3 dargestellt, die einen Grenzwert zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung verwendet wird. Die Klopferkennungsschwelle 3 wird vom Steuergerät z.B. anhand der Referenzlautstärke und einem Klopferkennungsfaktor ermittelt. In einer einfachen Ausführung ist der Klopferkennungsfaktor z.B. in einem Speicher abgelegt, mit dem das Steuergerät verbunden ist. Das Steuergerät ermittelt die Klopferkennungsschwelle 3 wird durch eine Multiplikation der Referenzlautstärke 2 mit dem Klopferkennungsfaktor.
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Zudem ist ein Zündwinkelrückzug 4 gegenüber einem Sollzündwinkel dargestellt. Der Sollzündwinkel wird vom Steuergerät z.B. in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors anhand von Formeln, Kennlinien und/oder Tabellen ermittelt, die im Speicher abgelegt sind. Der Zündwinkelrückzug 4 ist in Winkeleinheiten dargestellt. Die negativen Werte stellen eine Verschiebung in Richtung auf einen späteren Zündzeitpunkt gegenüber dem Sollzündzeitpunkt bzw. Sollzündwinkel dar. Der Zündwinkelrückzug 4 wird vom Steuergerät bei Erkennen einer klopfenden Verbrennung z.B. in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors unter Verwendung von Formeln, Tabellen und/oder Kennfelder ermittelt, die im Speicher abgelegt sind. Mithilfe des Zündwinkelrückzuges wird bei Erkennen einer klopfenden Verbrennung der Zündwinkel in der Weise verschoben, dass das Auftreten einer klopfenden Verbrennung reduziert wird, insbesondere vermieden wird.
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Eine klopfende Verbrennung wird z.B. dann erkannt, wenn die Verbrennungslautstärke 1 über der Klopferkennungsschwelle 3 liegt. Dies ist beispielsweise zum ersten Zeitpunkt t1 = 2,5 ms der Fall. Als Folge davon wird der Zündwinkelrückzug 4 um einen festgelegten Wert in Richtung auf eine späte Zündung verschoben. Dies kann anhand der Stufe des Zündwinkelrückzuges 4 zum ersten Zeitpunkt t1 = 2,5 ms erkannt werden. Anschließend wird der Zündwinkelrückzug 4 stufenweise wieder in Richtung auf den Sollzündwinkel nach früh verschoben. Die Verschiebung wird so lange durchgeführt, bis entweder der Sollzündwinkel erreicht ist, oder erneut eine klopfende Verbrennung erkannt wird. In dem dargestellten Beispiel wird beim zweiten Zeitpunkt t2 bei 7,5 ms erneut eine klopfende Verbrennung detektiert. Somit erfolgt auch zu diesem zweiten Zeitpunkt t2 erneut eine Verschiebung des Zündwinkels in Richtung auf eine späte Zündung. Anschließend wird wieder der Zündwinkelrückzug 4 in Richtung auf den Sollzündwinkel abgebaut, bis erneut eine klopfende Verbrennung beim dritten Zeitpunkt t3 erkannt wird. Somit erfolgt auch zum dritten Zeitpunkt t3 erneut eine Verschiebung des Zündwinkels in Richtung auf eine späte Zündung. Anschließend wird wieder der Zündwinkelrückzug 4 in Richtung auf den Sollzündwinkel abgebaut. Mithilfe dieses Verfahrens wird versucht, das Auftreten einer klopfenden Verbrennung zu reduzieren, insbesondere zu vermeiden, da die klopfende Verbrennung eine erhöhte Belastung des Verbrennungsmotors, insbesondere eine Schädigung des Verbrennungsmotors nach sich ziehen kann.
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Versuche haben gezeigt, dass durch den Zündwinkelrückzug 4 auch die Verbrennungslautstärke geringer wird. Somit nimmt bei einem Zündwinkelrückzug 4 gegenüber dem Sollzündwinkel die Referenzlautstärke 2 ab. Da die Klopferkennungsschwelle 3 abhängig von der Referenzlautstärke 2 ermittelt wird, nimmt auch die Klopferkennungsschwelle 3 ab. Durch das Absinken der Klopferkennungsschwelle 3 besteht die Gefahr, dass bereits Verbrennungen als klopfend gewertet werden, die ein relativ leises Verbrennungsgeräusch aufweisen. Im Extremfall kann die Klopferkennungsschwelle 3 so weit absinken, dass bereits Verbrennungen mit ganz normaler Verbrennungslautstärke als klopfend erkannt werden. Durch diese Fehlerkennungen von klopfenden Verbrennungen wird der Zündwinkel des betroffenen Zylinders des Verbrennungsmotors fortwährend in Richtung auf eine späte Zündung verstellt und kann nicht mehr auf das Ausgangsniveau des Sollzündwinkels mit passender Eingangsschwelle zurückgeregelt werden. Als Folge davon kann die Laufruhe des Verbrennungsmotors abnehmen, und der Verbrauch und das Abgas jedoch zunehmen.
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Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, den Grenzwert zur Erkennung einer klopfenden Verbrennung in Abhängigkeit von einer Änderung des Sollzündwinkels, d.h. abhängig von dem Zündwinkelrückzug zu ermitteln. Zur Reduzierung oder Vermeidung einer klopfenden Verbrennung können verschiedene Parameter wie beispielsweise der Zündwinkel, eine Verminderung der Last, also des effektiven Mitteldrucks, eine Anreicherung des Gemisches mit Kraftstoff zur Innenkühlung des Brennraumes des Zylinders, eine Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses, eine Einspritzung von kühlenden, detonationsverhindernden Substanzen wie z.B. Wasser-Ethanol, Propan, usw. verändert werden. Wird wenigstens einer dieser Parameter geändert, um eine klopfende Verbrennung zu reduzieren oder zu vermeiden, so kann auch eine Änderung des wenigstens eine Parameters zur Berechnung des Grenzwertes berücksichtigt werden.
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Ein schneller und effektiver Eingriff in die Verbrennung wird mithilfe des Zündwinkels, das heißt des Zündzeitpunktes erreicht. Durch eine Verschiebung des Zündzeitpunktes gegenüber einem Sollzündzeitpunkt in Richtung auf eine späte Verbrennung wird eine klopfende Verbrennung reduziert, insbesondere vermieden. Der Sollzündzeitpunkt wird in Abhängigkeit von der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors durch entsprechende Verfahren, Kennlinien und Diagramme ermittelt. Wird nun von einem Steuergerät eine klopfende Verbrennung erkannt, wird wenigstens ein Parameter der Verbrennung gegenüber dem Sollwert geändert, insbesondere der Zündzeitpunkt in Richtung auf spät verschoben, um die klopfende Verbrennung zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Zudem wird anschließend der geänderte Parameter der Verbrennung wieder in Richtung Sollwert stufenweise oder kontinuierlich verschoben.
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2 zeigt ein erstes Diagramm 5, in dem der Zündwinkelrückzug 4 und ein Korrekturfaktor 6 über der Zeit, d.h. über Verbrennungszyklen eines Zylinders dargestellt sind. Unter dem ersten Diagramm 5 ist ein zweites Diagramm 7 dargestellt, das für die gleichen Verbrennungszyklen des Zylinders wie das erste Diagramm 5 die aktuelle Verbrennungslautstärke 1, die Referenzlautstärke 2, die Klopferkennungsschwelle 3 und die im Stand der Technik verwendete Klopferkennungsschwelle 8 dargestellt sind.
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Zudem ist ein drittes Diagramm 9 über die gleichen Verbrennungszyklen des Zylinders wie das erste und das zweite Diagramm 5, 7 dargestellt, wobei das dritte Diagramm 9 eine relative Verbrennungslautstärke 10 und einen Klopferkennungsfaktor 11 darstellt. Die aktuelle Verbrennungslautstärke geteilt durch die Referenzlautstärke stellt die relative Verbrennungslautstärke 10 dar. Aus den gemessenen aktuellen Verbrennungslautstärken einer festgelegten Anzahl von vorhergehenden Verbrennungen wie z.B. die Anzahl 5, wird für einen Zylinder anhand einer fließenden Mittelwertbildung die Referenzlautstärke des Zylinders gebildet.
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Der Klopferkennungsfaktor 11 wird aus einem vorgegebene Wert und dem Korrekturfaktor ermittelt. Beispielsweise wird der Klopferkennungsfaktor 11 aus einer Multiplikation des vorgegebenen Wertes mit dem Korrekturfaktor 6 berechnet. Zu einem nullten Zeitstartpunkt t0 beträgt der Zündwinkelrückzug 4 den Wert 0. Ebenso beträgt der Wert des Korrekturfaktors 6 den Wert 1. Die Verbrennungslautstärke 1 ist bis zu einem ersten Zeitpunkt t1 kleiner als die Klopferkennungsschwelle 3. Zum ersten Zeitpunkt t1 überschreitet die Verbrennungslautstärke 1 die Klopferkennungsschwelle 3. Somit wird anschließend zu einem zweiten Zeitpunkt t2 der Zündwinkelrückzug 4 in Richtung spät eingestellt. Gleichzeitig wird abhängig vom Zündwinkelrückzug 4 der Korrekturfaktor 6 erhöht. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Korrekturfaktor 6 proportional zur Erhöhung des Zündwinkelrückzuges 4 auch der Korrekturfaktor 6 erhöht werden. Die Abhängigkeit zwischen dem Zündwinkelrückzug 4 und dem Korrekturfaktor 6 ist in dem Speicher z.B. als Formel oder als Kennlinie abgelegt. Anhand des dritten Diagrammes 9 ist erkennbar, dass zum ersten Zeitpunkt t1 auch die relative Verbrennungslautstärke 10 ansteigt und den Klopferkennungsfaktor 11 überschreitet.
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Durch die Einführung eines vom Zündwinkelrückzug abhängigen Korrekturfaktors und die Ermittlung der Klopferkennungsschwelle 3 abhängig vom Korrekturfaktor 6 kann die Klopferkennungsschwelle auf einem Ausgangsniveau gehalten werden (Diagramm 7). Somit werden Fehlerkennungen von klopfenden Ereignissen durch ein Absinken des Referenzgeräusches und der dadurch sinkenden Klopferkennungsschwelle durch den Zündwinkelrückzug vermieden.
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Der Zündwinkel wird unabhängig vom Zündwinkelrückzug und abhängig vom Verbrennungsgeräusch wieder in Richtung auf den Sollzündwinkel nach früh geregelt werden. Somit kann ein optimaler Zündwinkel für jeden Zylinder eingehalten werden. 2 zeigt die entsprechenden Werte nur für einen Zylinder. Dieses Verfahren wird für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors durchgeführt.
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Anhand des zweiten Diagrammes kann erkannt werden, wie sich gemäß dem bisherigen Stand der Technik die bisherige Klopferkennungsschwelle 8 verändert hat. Nach dem bisherigen Verfahren wurde die bisherige Klopferkennungsschwelle 8 reduziert, sodass beispielsweise eine Verbrennungslautstärke zu einem dritten Zeitpunkt t3, die geringer als die ursprüngliche Klopferkennungsschwelle 3 ist, auch als klopfende Verbrennung erkannt wurde. Diese Fehlerkennung wird mithilfe des neuen beschriebenen Verfahrens vermieden.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Programmablauf für ein Verfahren zur Klopfregelung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2. Beim Start des Verfahrens werden von dem Steuergerät Anfangswerte für den Grenzwert, den Korrekturfaktor und den Klopferkennungsfaktor aus einem Speicher eingelesen. Anschließend erfasst das Steuergerät bei Programmpunkt 110 die aktuelle Verbrennungslautstärke für eine Verbrennung eines Zylinders. Dann wird bei einem Programmpunkt 120 abhängig von der erfassten Verbrennungslautstärke eine Referenzlautstärke berechnet. Die Referenzlautstärke wird beispielsweise durch eine Mittelung einer vorgegebenen Anzahl von vorausgegangenen gemessenen aktuellen Verbrennungslautstärken berechnet. Zudem wird die aktuelle Verbrennungslautstärke durch die Referenzlautstärke geteilt und eine relative Verbrennungslautstärke 10 ermittelt.
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Bei einem folgenden Programmpunkt 130 wird die relative Verbrennungslautstärke 10 mit einem Klopferkennungsfaktor 11 verglichen. Der Klopferkennungsfaktor wird aus dem vorgegebenen Wert für den Klopferkennungsfaktor und dem Korrekturfaktor 6 ermittelt. Im einfachsten Fall wird der Klopferkennungsfaktor mit dem Korrekturfaktor multipliziert, um den bewerteten Klopferkennungsfaktor zu erhalten. Es können jedoch auch andere Abhängigkeiten verwendet werden, die beispielsweise experimentell ermittelt wurden.
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Ergibt der Vergleich bei Programmpunkt 130, dass die relative Verbrennungslautstärke 10 größer ist als der bewertete Klopferkennungsfaktor, so wird eine klopfende Verbrennung erkannt und zu Programmpunkt 140 verzweigt.
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Ergibt der Vergleich bei Programmpunkt 130, dass keine klopfende Verbrennung vorliegt, so wird zu Programmpunkt 110 zurückverzweigt.
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Bei Programmpunkt 140 wird wenigstens ein Parameter der folgenden Verbrennung für den Zylinder in der Weise verändert, dass die Wahrscheinlichkeit für eine klopfende Verbrennung reduziert wird, insbesondere eine klopfende Verbrennung unterbunden wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Zündzeitpunkt in Richtung auf eine späte Zündung verschoben wird. Zur Veränderung des Parameters sind entsprechende Tabellen, Kennlinien oder Formeln abgelegt. Bei einem folgenden Programmpunkt 150 wird die Änderung des Parameters für eine folgende Verbrennung berücksichtigt, um einen neuen Grenzwert, insbesondere um einen neuen Klopferkennungsfaktor zu berechnen. Dazu sind entsprechende Tabellen, Formeln oder Kennlinien abgelegt, die in Abhängigkeit von der Änderung des Parameters einen neuen Klopferkennungsfaktor festlegen. Beispielsweise kann zur Festlegung des neuen Klopferkennungsfaktors ein Korrekturfaktor verwendet werden. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise direkt proportional von dem Parameter, insbesondere von der Änderung des Parameters abhängen. Dazu kann beispielsweise eine Kennlinie abgelegt sein, wie in Diagramm 5 dargestellt ist. Der neu berechnete Korrekturfaktor wird bei einem erneuten Durchlaufen des Programmes bei Programmpunkt 130 berücksichtigt, um den Klopferkennungsfaktor zu berechnen.
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In dem Beispiel der 2 steigt der Wert des Korrekturfaktors mit der Zunahme des Zündwinkelrückzuges proportional an. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Abhängigkeiten zwischen der Änderung des Parameters, insbesondere der Änderung des Zündwinkels und dem Grenzwert, insbesondere dem Korrekturfaktor abgelegt sein. Der bewertete Klopferkennungsfaktor wird beispielsweise dadurch berechnet, dass der vorgegebene Klopferkennungsfaktor mit dem Korrekturfaktor multipliziert wird.
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Nach Abarbeitung von Programmpunkt 150 wird zu Programmpunkt 110 zurückverzweigt. Dieses Verfahren wird für jeden der Zylinder des Verbrennungsmotors durchgeführt.
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4 zeigt ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Diagramm 12, 13, 14, die über die Zeit, d.h. über Verbrennungszyklen eines Zylinders aufgetragen sind. Im vierten Diagramm 12 ist der Zündwinkelrückzug 4, der Korrekturfaktor 6, und ein Mittelwert der Rückzüge wenigstens zweier, insbesondere aller Zylinder des Verbrennungsmotors dargestellt. Im fünften Diagramm 13 ist die aktuelle Verbrennungslautstärke 1, die Referenzlautstärke 2, die bisherige Klopferkennungsschwelle 8 nach dem Stand der Technik und die Klopferkennungsschwelle 3 des neuen Verfahrens dargestellt. Im sechsten Diagramm 14 sind der Klopferkennungsfaktor 6 und die relative Verbrennungslautstärke 10 dargestellt.
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Ein Mittelwert 15 der Zündwinkelrückzuge wenigstens zweier Zylinder, insbesondere der Zündwinkelrückzüge aller Zylinder wird durch eine Mittelung der Zündwinkelrückzüge gebildet. Der Korrekturfaktor 6 eines Zylinders wird dabei abhängig von einer positiven oder einer negativen Abweichung des Zündwinkelrückzuges des Zylinders vom Mittelwert 15 ermittelt. Dazu sind entsprechende Formeln oder Kennlinien abgelegt, die abhängig vom positiven oder negativen Unterschied zwischen dem Mittelwert 15 und dem Zündwinkelrückzug des jeweiligen Zylinders den Korrekturfaktor 6 für die nächste Verbrennung festlegen. Dadurch können die Zündwinkel aller Zylinder nahe deren Mittelwert zusammengehalten werden. Dadurch steigt die Laufruhe des Motors. Somit muss eine Veränderung der Referenzlautstärke durch die Zündwinkelverstellung nicht exakt kompensiert werden.
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Für Zylinder mit nach spät vom Mittelwert abweichendem Zündwinkelrückzug werden der Korrekturfaktor und somit auch die Klopferkennungsschwelle angehoben. Für Zylinder mit nach früh in Bezug auf den Mittelwert abweichenden Zündwinkelrückzug werden der Korrekturfaktor und somit auch die Klopferkennungsschwelle abgesenkt. Somit wird bei Abweichung des Zündwinkels nach spät die Empfindlichkeit der Klopferkennung abgesenkt, d.h. der Zündwinkel kann leichter zum Mittelwert aller Zündwinkel der Zylinder zurückkehren. Bei einer Abweichung des Zündwinkels in Richtung auf früh wird die Empfindlichkeit erhöht. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit für das Erkennen einer klopfenden Verbrennung mit der Zündwinkel-Spätverstellung, welche den Zündwinkel des Zylinders wieder in Richtung auf den Mittelwert aller Zylinder bringt. Durch ein stufenloses Anheben der Klopferkennungsschwelle bei Zündwinkelabweichungen nach spät können klopfende Verbrennungen stets sicher erkannt und ausgeregelt werden.
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Das anhand der 4 beschriebene Verfahren zur Klopfregelung ermöglicht eine Anpassung des Grenzwertes sowohl zu höheren als auch zu niedrigeren Werten. Im vierten Diagramm 12 ist zu erkennen, dass bei einer Zunahme des Zündwinkelrückzuges, d.h. bei größeren negativen Werten, der Korrekturfaktor 6 über den Wert 1 ansteigt. Bei einer Rücknahme des Zündwinkelrückzuges zu kleineren negativen Werten sinkt der Korrekturfaktor 6 wieder ab und unterschreitet sogar den Wert 1. Im fünften Diagramm 13 ist zu erkennen, dass die aktuelle Verbrennungslautstärke 1 zum ersten, zweiten und zum dritten Zeitpunkt t1, t2, t3 die Klopferkennungsschwelle 3 übersteigt. Die Klopferkennungsschwelle steigt bei jedem Übersteigen der Klopferkennungsschwelle erneut um einen vorgegebenen Wert an. Auch bei einem vierten Zeitpunkt t4 übersteigt die Verbrennungslautstärke 1 die Klopferkennungsschwelle 3. Wird kein Überschreiten der Klopferkennungsschwelle 3 durch die Verbrennungslautstärke 1 mehr erkannt, so sinkt die Klopferkennungsschwelle 3 allmählich wieder ab. Bei einem fünften Zeitpunkt t5 entspricht der Korrekturfaktor 6 dem Wert 1 und schneidet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Mittelwert 15. Die Klopferkennungsschwelle 3 sinkt weiterhin so lange ab, bis zu einem sechsten Zeitpunkt t6 erneut die Verbrennungslautstärke 1 die Klopferkennungsschwelle 3 überschreitet. Folglich wird die Klopferkennungsschwelle 3 erhöht und ebenso der Zündwinkelrückzug 4 wieder vergrößert. Analog zum fünften Diagramm zeigt das sechste Diagramm 14 den Verlauf des Klopferkennungsfaktors 6 im Vergleich zur relativen Verbrennungslautstärke 10.
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5 zeigt einen schematischen Programmablauf zur Durchführung des Verfahrens gemäß der 4. Bei Programmpunkt 200 wird das Verfahren gestartet. Beim Start des Verfahrens werden von dem Steuergerät Anfangswerte für den Grenzwert, den Korrekturfaktor und den Klopferkennungsfaktor aus einem Speicher eingelesen. Bei einem folgenden Programmpunkt 210 erfasst das Steuergerät die aktuelle Verbrennungslautstärke. Anschließend berechnet das Steuergerät bei einem folgenden Programmpunkt 220 eine Referenzlautstärke. Die Referenzlautstärke wird beispielsweise durch eine Mittelung einer vorgegebenen Anzahl von vorausgegangenen gemessenen aktuellen Verbrennungslautstärken berechnet. Zudem wird die aktuelle Verbrennungslautstärke durch die Referenzlautstärke geteilt und eine relative Verbrennungslautstärke 10 ermittelt.
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Bei einem folgenden Programmpunkt 230 wird überprüft, ob die relative Verbrennungslautstärke 10 größer ist als ein Klopferkennungsfaktor 11. Der Klopferkennungsfaktor 11 wird aus dem vorgegebenen Wert für den Klopferkennungsfaktor und dem Korrekturfaktor ermittelt. Im einfachsten Fall wird der Klopferkennungsfaktor mit dem Korrekturfaktor multipliziert, um den bewerteten Klopferkennungsfaktor zu erhalten. Es können jedoch auch andere Abhängigkeiten verwendet werden, die beispielsweise experimentell ermittelt wurden.
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Ergibt der Vergleich bei Programmpunkt 230, dass die relative Verbrennungslautstärke kleiner ist als der Klopferkennungsfaktor, so wird anschließend zu Programmpunkt 210 zurückverzweigt. Ergibt der Vergleich bei Programmpunkt 230, dass die relative Verbrennungslautstärke größer ist als der Klopferkennungsfaktor, so wird zu Programmpunkt 240 verzweigt.
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Beim Start bei Programmpunkt 200 wird auch ein Mittelwert für die Änderung des Parameters zur Beeinflussung der Verbrennung zur Vermeidung einer klopfenden Verbrennung festgelegt.
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Bei Programmpunkt 240 wird ein Mittelwert für die Änderung des Parameters der Verbrennung wenigstens zweier, insbesondere aller Zylinder des Verbrennungsmotors zur Vermeidung der klopfenden Verbrennung gebildet. Der Parameter kann beispielsweise die Zündwinkelverstellung gegenüber dem Sollzündwinkel sein. Der Sollzündwinkel wird abhängig von der Last und der Drehzahl des Verbrennungsmotors ermittelt.
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Zudem wird ein Korrekturfaktor für den betrachteten Zylinder abhängig von einer positiven oder negativen Abweichung vom Mittelwert gebildet. Dazu können Kennlinien, Tabellen oder Formeln abgelegt, die eine Festlegung oder Korrektur des Korrekturfaktors abhängig vom Zündwinkelrückzug des Zylinders und abhängig von der Abweichung des Zündwinkelrückzuges des Zylinders vom Mittelwert 15 der Zündwinkelrückzüge festlegen. Anschließend wird der neu berechnete Korrekturfaktor abgespeichert. Anschließend wird zu Programmpunkt 210 zurückverzweigt. Bei einem folgenden Durchlauf des Programms wird der neue Korrekturfaktor für die Ermittlung des Klopferkennungsfaktors für Programmpunkt 230 verwendet. Auf diese Weise kann eine Anpassung des Korrekturfaktors in beide Richtungen erfolgen.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen möglichen Aufbau einer Funktion eines Steuergerätes 16. Das Steuergerät 16 weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Eingang 17, 18, 19 auf. Über den ersten Eingang 17 wird beispielsweise die Last des Verbrennungsmotors, über den zweiten Eingang 18 die Drehzahl des Verbrennungsmotors und über den dritten Eingang 19 der Zündwinkel des aktuellen Zylinders eingelesen. In Abhängigkeit von der Last, der Drehzahl und dem Zündwinkel des aktuellen Zylinders wird aus einem Kennfeld 25 ein Korrekturfaktor ausgelesen.
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Weist der Zündwinkelrückzug des aktuellen Zylinders einen positiven Abstand zum Mittelwert auf, so wird der ermittelte Wert für den Zündwinkelrückzug des Zylinders zusätzlich um einen negativen Wert reduziert. Weist der Zündwinkelrückzug des aktuellen Zylinders einen negativen Abstand zum Mittelwert der Zündwinkelrückzüge auf, so wird der ermittelte Zündwinkelrückzug um einen positiven Wert erhöht.
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Zudem wird über einen vierten Eingang 20 ein Zylinderwinkelrückzug für den aktuellen Zylinder erfasst. Zudem wird ein Mittelwert für Zündwinkelrückzüge wenigstens zweier Zylinder, insbesondere aller Zylinder ermittelt. Weiterhin wird über einen fünften Eingang 21 ein Mittelwert wenigstens zweier Zündwinkelrückzüge zweier Zylinder, insbesondere ein Mittelwert aller Zündwinkelrückzüge aller Zylinder erfasst.
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Anhand des Zylinderrückzuges des aktuellen Zylinders und anhand des Mittelwertes wird bei einem ersten Programmblock 22 eine Abweichung vom Mittelwert ermittelt.
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Weist der Zündwinkelrückzug des aktuellen Zylinders einen positiven Abstand zum Mittelwert auf, so wird der ermittelte Wert für den Zündwinkelrückzug des Zylinders zusätzlich um einen negativen Wert reduziert.
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Anhand der Abweichung vom Mittelwert und anhand des Korrekturfaktors aus dem Kennfeld 25 wird durch eine Bewertung, insbesondere eine Multiplikation bei einem zweiten Programmblock 23 ein neuer Korrekturfaktor ermittelt. Der Korrekturfaktor wird einem dritten Programmblock 24 zugeführt.
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Zudem wird dem vierten Programmblock 24 eine vorgegebene Klopferkennungsschwelle 3 zugeführt. Der dritte Programmblock 24 führt eine Multiplikation der Klopferkennungsschwelle 3 mit dem Korrekturfaktor durch und ermittelt somit die aktuelle Klopferkennungsschwelle, die auch eine korrigierte Klopferkennungsschwelle darstellt. Die aktuelle Klopferkennungsschwelle wird verwendet, um eine klopfende Verbrennung wenigstens eines Zylinders des Verbrennungsmotors bei einer folgenden Verbrennung zu überprüfen.
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Das gleiche Verfahren kann auch verwendet werden, um anstelle der Klopferkennungsschwelle den Klopferkennungsfaktor beim vierten Programmblock 24 zuzuführen und abhängig vom Korrekturfaktor anzupassen.
