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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
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Wie allgemein bekannt, erfolgt eine Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des Signals zumindest eines Klopfsensors. Beispielsweise gemäß dem Dokument
DE 101 38 110 A1 erfolgt eine Klopferkennung dadurch, dass ein Wert, der in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf eine aktuelle Verbrennung ermittelt wird, ins Verhältnis zu einem Wert gesetzt wird, der in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf mehrere vergangene Verbrennungen ermittelt wird. Der in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf eine aktuelle Verbrennung ermittelte Wert wird auch als Klopfwert oder Klopfintegral bezeichnet. Der in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf mehrere vergangene Verbrennungen ermittelte Wert wird auch als Referenz- oder Geräuschpegel bezeichnet. Überschreitet bzw. verletzt der Wert des vorgenannten Verhältnisses (Klopfwert/Referenzpegel) einen Klopfschwellenwert, so wird auf eine klopfende Verbrennung erkannt.
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Beispielsweise gemäß dem Dokument
DE 43 32 711 A1 ist es bekannt, den Referenzpegel durch Mittelung des Klopfsensorsignals bzw. der Klopfsensorsignale in einem Tiefpass mit großer Zeitkonstante zu bilden und die tatsächliche Höhe des Referenzpegels entweder in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine oder durch geeignete Ansteuerung eines Regelverstärkers zu beeinflussen, so dass ein besonders geeigneter Referenzpegel zur Verfügung steht. Das ist etwa dann der Fall, wenn der Referenzpegel so festgelegt bzw. normiert wird, dass sich von leisem zu lautem Geräusch der Brennkraftmaschine ein stetiger Anstieg im normierten Referenzpegel ergibt. Zur Bildung des normierten Referenzpegels wird beispielsweise der Referenzpegel mit einem Normierungsfaktor multipliziert.
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Gemäß dem Dokument
DE 102 20 600 B4 ist es Stand der Technik, aus dem Klopfsensorsignal beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ohne klopfende Verbrennungen einen gleitenden Mittelwert zu berechnen. Dieser gleitende Mittelwert stellt dann den Normalgeräuschpegel der Brennkraftmaschine bei einem Betrieb ohne klopfende Verbrennungen dar. Damit klopfende Verbrennungen besser erkannt werden können, wird der Normalgeräuschpegel auf einem vorgegebenen Referenzwert gehalten. Dieser Referenzwert wird durch eine Kalibrierung bestimmt. Dieser Referenzwert unterliegt jedoch Schwankungen aufgrund von Alterungseinflüssen oder Serienstreuungen. Zur Berücksichtigung dieser Einflüsse erfolgt eine Adaption eines Verstärkungsfaktors in Betriebsphasen der Brennkraftmaschine, wo sicher keine klopfenden Verbrennungen auftreten. Wie allgemein bekannt, erfolgt anhand des genannten Verstärkungsfaktors eine Beeinflussung, d. h. ein Anheben oder Absenken des Klopfsensorsignals im Rahmen der Klopferkennung.
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Gemäß dem Dokument
DE 10 2014 102 324 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung einer Brennkraftmaschine Stand der Technik, wobei ein Verbrennungsgeräusch bei einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine erfasst wird, wobei eine Schwelle vorgesehen ist, wobei das Verbrennungsgeräusch mit der Schwelle verglichen wird, wobei eine klopfende Verbrennung erkannt wird, wenn das Verbrennungsgeräusch größer als die Schwelle ist, wobei das Verbrennungsgeräusch oder die Schwelle vor dem Vergleich mit einem Faktor bewertet wird, und wobei der Faktor von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängt.
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Bei den beschriebenen Verfahren zur Klopferkennung besteht einerseits das Risiko, dass der Referenzpegel, beispielsweise durch eine Aufeinanderfolge stärker werdender klopfender Verbrennungen oder ansteigender mechanischer Geräusche der Brennkraftmaschine angehoben wird, so dass tatsächliche klopfende Verbrennungen nicht mehr erkannt werden können, da sowohl der Klopfwert als auch der Referenzpegel größere Werte annehmen. Mittels einer Normierung des Referenzpegels gemäß dem Dokument
DE 43 32 711 A1 , so dass sich von leisem zu lautem Geräusch der Brennkraftmaschine ein stetiger Anstieg im normierten Referenzpegel ergibt, kann dieser Gefahr nicht entgegengewirkt werden. Die Adaption gemäß dem Dokument
DE 102 20 600 B4 erscheint ebenfalls nicht geeignet, dieses Problem zu mildern. Jedenfalls ist davon auszugehen, dass diese Adaption träge ist bzw. Zeit benötigt, innerhalb derer die Brennkraftmaschine einen Schaden durch klopfende Verbrennungen erleiden kann.
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Bei den beschriebenen Verfahren zur Klopferkennung besteht andererseits das Problem, dass wenn sich das Klopfsensorsignal verringert, beispielsweise infolge einer Spätverstellung des Zündzeitpunktes, der Referenzpegel derart absinkt, dass auch sehr kleine Klopfwerte schon eine Erkennung klopfender Verbrennungen auslösen bzw. die Klopfschwelle übersteigen, da sowohl der Klopfwert als auch der Referenzpegel kleinere Werte annehmen. Infolgedessen wird die Brennkraftmaschine im weiteren Verlauf mit einem Zündzeitpunkt betrieben, welcher klopfenden Verbrennungen Rechnung trägt, die jedoch überhaupt nicht vorliegen, so dass die Brennkraftmaschine an Leistung und Effizienz verliert. Wiederum erscheinen die Verfahren gemäß dem Stand der Technik ungeeignet, dieses Problem zu beseitigen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine einerseits sicherer durchzuführen und andererseits die Leistung und Effizienz der Brennkraftmaschine zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des Signals zumindest eines Klopfsensors dadurch erfolgt, dass ein Referenzpegel in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf mehrere vergangene Verbrennungen ermittelt wird und ein Klopfwert in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf eine aktuelle Verbrennung ermittelt wird, wobei dann auf eine klopfende Verbrennung erkannt wird, wenn der Klopfwert größer oder gleich einer Klopfschwelle ist, wobei die Klopfschwelle in Abhängigkeit von dem Referenzpegel und einem Schwellenwert bestimmt wird, wobei die Klopfschwelle in Abhängigkeit einer Abweichung des Referenzpegels zu einem Normwert korrigiert wird, wobei die Korrektur derart erfolgt, dass wenn sich der Referenzpegel gegenüber dem Normwert vergrößert, die Klopfschwelle abgesenkt wird und wenn sich der Referenzpegel gegenüber dem Normwert verringert, die Klopfschwelle angehoben wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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D. h. erfindungsgemäß wird die Klopfschwelle, die insbesondere das Produkt aus dem Referenzpegel und einem vorgegebenen Schwellenwert ist, in deren Abhängigkeit entschieden wird, ob eine klopfende Verbrennung vorliegt oder nicht, korrigiert, und zwar umgekehrt proportional zu dem Verhalten des Referenzpegels, d. h. einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Referenzpegels gegenüber einem Normwert. Erfindungsgemäß erfolgt somit gewissermaßen eine Entkopplung der Klopfschwelle vom Referenzpegel. Erfindungsgemäß kann die Korrektur derart erfolgen, dass die Korrektur umso stärker wirkt, je mehr der Referenzpegel vom Normalwert abweicht. Der genannte Normwert entspricht dem Referenzpegel in einem definierten, d. h. normierten bzw. normalen Zustand. Dieser Zustand ist insbesondere dann gegeben, wenn sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine ein stabiles Klopfverhalten einstellt, also eine möglichst gleichbleibende maximal zulässige Klopfintensität (Klopfwert-/integral) und ein möglichst konstantes mechanisch bedingtes Geräusch der Brennkraftmaschine ergibt, also ein Idealzustand, bei dem eben gerade die relevanten klopfenden Verbrennungen erkannt werden. Unter den genannten Bedingungen werden der im genannten Idealzustand dem Referenzpegel entsprechende Normwert und auch der Schwellenwert bzw. die Klopfschwelle bestimmt sowie für eine weitere Verarbeitung beim Betrieb der Brennkraftmaschine bereitgehalten, d. h. in der Motorsteuerung abgelegt.
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Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, dass jederzeit eine sichere Klopferkennung gegeben ist, da für den Fall, dass sich der Referenzpegel gegenüber dem Normwert vergrößert, beispielsweise durch eine Aufeinanderfolge stärker werdender klopfender Verbrennungen, kontinuierlich die Klopfschwelle korrigiert wird und zwar derart, dass sich die Klopfschwelle, d. h. das Produkt aus Referenzpegel und Schwellenwert verringert, so dass eine Erkennung tatsächlich vorhandener klopfender Verbrennungen sichergestellt ist. Dies gilt natürlich auch für den Fall, dass sich der Referenzpegel gegenüber dem Normwert verringert, so dass die Klopfschwelle bzw. das Produkt aus Referenzpegel und Schwellenwert angehoben bzw. vergrößert wird und eine Erkennung nicht vorhandener bzw. irrelevanter, d. h. hinnehmbarer klopfender Verbrennungen verhindert wird, so dass ein effizienter Betrieb der Brennkraftmaschine mit hoher Leistung möglich ist. Von Vorteil ist es insbesondere, dass die erfindungsgemäße Korrektur sofort erfolgt, so dass ein Schaden durch klopfende Verbrennungen sicher vermieden wird.
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D. h. es wird erfindungsgemäß einem Ansteigen (oder einem Absteigen) bzw. einer Anhebung (oder Absenkung) des Referenzpegels in Bezug auf dessen sichere und effektive Verwertung als Grundlage zur Entscheidung, ob eine klopfende Verbrennung vorliegt oder nicht, entgegengewirkt und zwar unmittelbar.
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Von Vorteil ist es erfindungsgemäß außerdem, dass die Korrektur des Produktes aus Referenzpegel und Schwellenwert (Klopfschwelle) mit nur sehr geringem Aufwand in eine bestehende Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine (Motorsteuergerät) integriert werden kann.
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Bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Korrektur der Klopfschwelle/des Produktes aus Referenzpegel und Schwellenwert mittels eines Korrekturwertes. Dieser Korrekturwert ist insbesondere ein Korrekturfaktor, der durch eine Multiplikation mit der Klopfschwelle (d. h. dem Produkt aus Referenzpegel und Schwellenwert) verknüpft wird. Der Korrekturwert wird in einer Ausführung dadurch gebildet, dass der (aktuelle) Referenzpegel ins Verhältnis zu dem (im aktuellen Betriebspunkt geltenden) Normwert gesetzt wird, wobei dieses Verhältnis die Basis einer Potenz mit einem Exponenten ist. D. h. der Korrekturwert ist der Wert der vorgenannten Potenz. Der Exponent variiert erfindungsgemäß in einem Intervall von 0 bis -1 über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine. Der Exponent kann während des Betriebes in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine mittels einer einfachen Rechenvorschrift in Abhängigkeit des für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bereitstehenden Normwertes sowie gleichfalls bereitstehenden Schwellenwertes bestimmt werden, so dass keine aufwendige betriebspunktabhängige Bedatung erforderlich ist. Von Vorteil ist es erfindungsgemäß somit auch, dass der Aufwand zur Datenablage bzw. Datenspeicherung sehr gering ist. Ferner wird so eine maximale Reproduzierbarkeit/Genauigkeit erreicht. Kennlinien/Kennfelder erreichen diese Qualität nicht und können sich nur mit sehr großem Speicher- und Rechenaufwand einer solchen Genauigkeit nähern. Anhand des Verlaufes der Exponenten, beispielsweise in einem Kennfeld, können Applikationsstrategie und -trend abgelesen bzw. plausibilisiert werden. Das Fehlerpotenzial und der Aufwand in der Kalibrierung werden somit deutlich reduziert. Darüber hinaus wird durch einen solchen Potenzansatz eine kontinuierliche/gleitende Korrektur der Klopfschwelle (über das oben beschriebene Steigen bzw. Sinken des Referenzpegels) sichergestellt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung und den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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Eine nicht weiter im Detail gezeigte Brennkraftmaschine 1 mit einer Fremdzündung steht wie bekannt mit einer Motorsteuerung 2 in Datenverbindung. Unter anderem umfasst die Brennkraftmaschine 1 zumindest einen Klopfsensor 3. Der Klopfsensor 3 stellt wie bekannt ein Klopfsensorsignal bereit. Der Motorsteuerung 2 werden natürlich noch weitere den Betriebszustand/die Betriebspunkte BP der Brennkraftmaschine 1 kennzeichnende Signale bzw. Kenngrößen zugeführt, wie etwa die Drehzahl N und eine Lastgröße L. Insbesondere umfasst die Motorsteuerung 2 jedoch eine Auswerteschaltung betreffend die Klopferkennung. Dieser Auswerteschaltung wird insbesondere das Klopfsensorsignal zugeführt. Insbesondere umfasst die Auswerteschaltung einen Verstärker mit einer variablen bzw. geregelten Verstärkung, dem das Klopfsensorsignal zugeführt wird, insbesondere über eine definierte Messfensterlänge, wie dem Fachmann bekannt ist. Im weiteren Verlauf wird das verstärkte Signal einem Filter zugeführt und derart gefiltert, dass die für eine Klopferkennung relevanten Signalanteile für eine weitere Verarbeitung vorliegen. Anschließend wird das gefilterte Klopfsensorsignal einem Gleichrichter zugeführt und gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Klopfsensorsignal wird im weiteren Verlauf einem Integrator zugeführt und aufsummiert. Somit steht ein Wert (Klopfwert, Klopfintegral) IS zur Verfügung, welcher die Klopfintensität repräsentiert. Insbesondere wird für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine 1 ein solcher Klopfwert IS bestimmt und zwar für jede einzelne Verbrennung. Darüber hinaus wird ein Referenzpegel RP in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals/des Klopfwertes IS in Bezug auf mehrere vergangene (klopfende und/oder nicht klopfende) Verbrennungen ermittelt. Diese Bildung kann beispielsweise durch Mittelung des Klopfsensorsignals bzw. der Klopfsensorsignale in einem Tiefpass mit großer Zeitkonstante erfolgen.
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Wie bekannt wird dann auf eine klopfende Verbrennung erkannt, wenn der Klopfwert IS größer oder gleich einer Klopfschwelle GW ist (IS ≥ GW → klopfende Verbrennung).
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Die Klopfschwelle
GW wird in Abhängigkeit von dem Referenzpegel RP und einem Schwellenwert SW bestimmt bzw. gebildet. Insbesondere ist die Klopfschwelle
GW das Produkt aus dem Referenzpegel
RP und einem in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine
1 vorgegebenen Schwellenwert
SW:
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Erfindungsgemäß wird die Klopfschwelle GW in Abhängigkeit einer Abweichung des Referenzpegels RP zu einem Normwert NW korrigiert. Der Normwert NW entspricht dem Referenzpegel RP in einem definierten Zustand der Brennkraftmaschine 1, d. h. einem Normzustand. Dieser Zustand ist insbesondere dann gegeben, wenn sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ein stabiles Klopfverhalten einstellt, also eine möglichst gleichbleibende maximal zulässige Klopfintensität/Klopfwert IS und ein möglichst konstantes mechanisch bedingtes Geräusch der Brennkraftmaschine 1 ergibt, also ein Idealzustand, bei dem eben nur die relevanten klopfenden Verbrennungen erkannt werden. In diesem Zustand unterliegt der Referenzpegel RP insbesondere keinen Schwankungen. Dieser Normzustand ist für jeden Betriebspunkt BP herstellbar, insbesondere im Rahmen eines Versuches im Labor, wobei insbesondere keine Variation des Zündzeitpunktes als Reaktion auf eine relevante klopfende Verbrennung vorgenommen wird, so dass der Referenzpegel RP keine oder nur sehr geringe Schwankungen über der Zeit aufweist. Dieser Normzustand wird für jeden Betriebspunkt BP der Brennkraftmaschine 1 hergestellt und der Referenzpegel RP, welcher ja dem Normwert NW entspricht sowie der Schwellenwert SW bestimmt und für eine weitere Verarbeitung bereitgehalten bzw. in der Motorsteuerung 2 in Abhängigkeit der Betriebspunktparameter der Brennkraftmaschine 1 hinterlegt.
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Die Korrektur der Klopfschwelle GW in Abhängigkeit einer Abweichung des Referenzpegels RP zu einem Normwert NW erfolgt erfindungsgemäß derart, dass wenn sich der Referenzpegel RP gegenüber dem Normwert NW vergrößert, die Klopfschwelle GW abgesenkt wird und wenn sich der Referenzpegel RP gegenüber dem Normwert NW verringert, die Klopfschwelle GW angehoben wird.
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Dieses Verfahren ist schematisch in den
2a und
2b anhand eines Beispiels gezeigt. Angenommen die Brennkraftmaschine
1 wird konstant in einem Betriebspunkt BP betrieben, der beispielsweise durch eine spezifische Last L und Drehzahl N definiert ist, dann wird der Schwellenwert
SW mit einem Wert von beispielsweise
SW=2 sowie ein Normwert
NW mit einem Wert von
NW=10 sowie ein Referenzpegel
RP von der Motorsteuerung
2 bereitgestellt, wobei der Referenzpegel
RP um den Normwert
NW schwankt, wie in
2a gezeigt. Die Klopfschwelle
GW schwankt entsprechend dem Referenzpegel
RP um einen Wert von etwa
GW=20. Zunächst sei der Ausgangsfall ohne die erfindungsgemäße Korrektur betrachtet. Ab dem Zeitpunkt
t1 treten in einer Abfolge stärker werdende klopfende Verbrennungen auf, so dass sich der Referenzpegel
RP vergrößert und dann auf einem höheren Niveau verharrt. Infolgedessen verhält sich die Klopfschwelle
GW ebenso. Treten beispielsweise nach dem Zeitpunkt
t1 schädigende klopfende Verbrennungen auf, dann überschreitet der Klopfwert IS möglicherweise nicht die Klopfschwelle
GW, so dass Schäden an der Brennkraftmaschine
1 verursacht werden können. Wie in
2b gezeigt, erfolgt erfindungsgemäß eine Korrektur der Klopfschwelle
GW in Abhängigkeit einer (beispielsweise mittleren) Abweichung A des Referenzpegels
RP zu dem Normwert
NW. Die Korrektur erfolgt beispielsweise mittels eines Korrekturfaktors KF, der in Abhängigkeit der Abweichung A des Referenzpegels
RP zu dem Normwert
NW gebildet bzw. bereitgestellt wird. Dieser Korrekturwert wird mit der Klopfschwelle
GW verknüpft, d. h. mit dem Produkt aus Referenzpegel
RP und Schwellenwert
SW multipliziert:
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Infolge dieser Korrektur wird gemäß 2b dann, wenn sich der Referenzpegel RP gegenüber dem Normwert NW vergrößert, die Klopfschwelle GW abgesenkt bzw. wird deren Ansteigen vermindert. Treten beispielsweise jetzt nach dem Zeitpunkt t1 schädigende klopfende Verbrennungen auf, dann überschreitet der Klopfwert IS sicher die Klopfschwelle GW und es wird auf Klopfen erkannt und es können Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wie eine Spätstellung des Zündzeitpunktes, so dass keine Schäden an der Brennkraftmaschine 1 verursacht werden können, so wie es dem Fachmann bekannt ist.
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Dieses Verfahren ist weiterhin schematisch in den
3a und
3b anhand eines Beispiels gezeigt. Angenommen die Brennkraftmaschine
1 wird ebenfalls konstant in einem Betriebspunkt BP betrieben, der beispielsweise durch eine spezifische Last L und Drehzahl N definiert ist, dann wird der Schwellenwert
SW mit einem Wert von beispielsweise SW=2 sowie ein Normwert
NW mit einem Wert von NW=10 sowie ein Referenzpegel
RP von der Motorsteuerung
2 bereitgestellt, wobei der Referenzpegel
RP um den Normwert
NW schwankt, wie in
3a gezeigt. Die Klopfschwelle
GW schwankt entsprechend dem Referenzpegel
RP um einen Wert von etwa GW=20. Zunächst sei der Ausgangsfall ohne die erfindungsgemäße Korrektur betrachtet. Zum Zeitpunkt
t1 tritt eine klopfende Verbrennung mit einem Klopfwert IS1 auf, welcher die Klopfschwelle
GW überschreitet, so dass auf Klopfen erkannt wird und als Gegenmaßnahme eine Verzögerung des Zündzeitpunktes durchgeführt wird. Infolgedessen verringert sich der Referenzpegel
RP und verharrt dann auf einem niedrigeren Niveau. Ebenso verhält sich die Klopfschwelle
GW. Tritt beispielsweise nach dem Zeitpunkt
t1 eine weitere, jedoch nicht schädigende und somit auch nicht zu erkennende, klopfende Verbrennung mit einem Klopfwert IS2 auf, dann überschreitet der Klopfwert IS2 die Klopfschwelle
GW, so dass unnötigerweise ein weiteres Verzögern des Zündzeitpunktes erfolgt, obwohl keine Schäden an der Brennkraftmaschine
1 verursacht werden können, so dass jedenfalls die Leistung und Effizienz der Brennkraftmaschine
1 verringert wird. Wie in
3b gezeigt, erfolgt erfindungsgemäß eine Korrektur der Klopfschwelle
GW in Abhängigkeit einer (beispielsweise mittleren) Abweichung A des Referenzpegels
RP zu dem Normwert
NW. Die Korrektur erfolgt beispielsweise mittels eines Korrekturfaktors KF, der in Abhängigkeit der Abweichung A des Referenzpegels
RP zu dem Normwert
NW gebildet bzw. bereitgestellt wird. Dieser Korrekturwert wird mit der Klopfschwelle
GW verknüpft, d. h. mit dem Produkt aus Referenzpegel
RP und Schwellenwert
SW multipliziert:
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Infolge dieser Korrektur wird gemäß 3b dann, wenn sich der Referenzpegel RP gegenüber dem Normwert NW verkleinert, die Klopfschwelle GW angehoben bzw. wird deren Ansteigen verstärkt. Tritt beispielsweise jetzt nach dem Zeitpunkt t1 eine nicht schädigende klopfende Verbrennung mit einem Klopfwert IS2 auf, dann überschreitet der Klopfwert IS2 die Klopfschwelle GW nicht und es wird nicht auf Klopfen erkannt und es werden korrekterweise keine Gegenmaßnahmen ergriffen.
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Der Korrekturwert KF wird insbesondere dadurch gebildet, dass der Referenzpegel
RP im aktuellen Betriebspunkt ins Verhältnis zu dem Normwert
NW im aktuellen Betriebspunkt BP gesetzt wird, wobei dieses Verhältnis die Basis einer Potenz mit einem Exponenten n ist:
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Der Korrekturwert KF ist folglich dann 1 und es erfolgt somit keine Korrektur des Grenzwertes GW, wenn Referenzwert RP und Normwert NW übereinstimmen bzw. wenn durch Wahl des Wertes 0 für den Exponenten n die o. g. Potenz 1 ergibt.
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Angenommen der Referenzwert RP weicht in einem ersten Betriebspunkt BP1 von dem Normwert NW ab und es soll erfindungsgemäß eine Korrektur der Klopfschwelle GW mittels des Korrekturfaktors KF erfolgen. Für diesen Fall ist es notwendig, den Exponenten n bereitzustellen. Das kann z. B. ganz einfach betriebspunktindividuell erfolgen. In dem ersten Betriebspunkt BP1 kann der Exponent n beispielsweise n=-0,5 betragen und einem Kennfeld entnommen werden, das die jeweiligen Exponenten n über die Betriebspunkte BP der Brennkraftmaschine 1 enthält.
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Im Falle sehr hochwertiger, d. h. aussagekräftiger Klopfsignale/Klopfwerte IS ergibt sich auch ein sehr hochwertiger bzw. realitätsnaher Referenzpegel (wenn eine sehr gute Übertragung des Klopfsignals auf den Klopfsensor
3 erfolgt). In diesem Fall kann der Klopfwert IS direkt mit der vom Normwert
NW abhängigen Klopfschwelle
GW verglichen werden
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Der Exponent variiert jedenfalls in einem Intervall von 0 bis -1.
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Weiterhin kann der Exponent für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine
1 mittels einer einfachen Rechenvorschrift in Abhängigkeit des für jeden Betriebspunkt BP der Brennkraftmaschine
1 bereitstehenden Normwertes
NW sowie gleichfalls bereitstehenden Schwellenwertes
SW bestimmt werden. Diese Rechenvorschrift wird erfindungsgemäß folgendermaßen gebildet. Angenommen die Brennkraftmaschine
1 wird im oben genauer beschriebenen Idealzustand betrieben, dann ist der Korrekturwert KF=1. Die aus Schwellenwert
SW und Normwert
NW resultierende Klopfschwelle
GW wird nun erfindungsgemäß als konstanter Offset OS zwischen der Klopfschwelle
GW und dem Normwert
NW definiert:
dann ergibt sich, da RP=NW, aus:
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Nach OS umgestellt ergibt sich:
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Für den Idealzustand (RP=NW; RP/NW=1) ergibt sich:
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Nun kann der Logarithmus von (RP/NW) zur Basis NW+NW*(
SW-1)/NW*SW bestimmt werden, so dass der Exponent n für diesen ersten Betriebspunkt BP1 anhand der folgenden Gleichung bestimmt werden kann:
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Da (RP/NW) praktisch nie genau 1 ist sondern zum Beispiel 1,000001, kann der Exponent n berechnet werden.
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In Kenntnis des Normwertes NW im ersten Betriebspunkt BP1 und des Schwellenwertes SW kann jetzt der Exponent n und anhand des bekannten Referenzpegels RP eben der Korrekturfaktor KF errechnet werden. Beträgt im ersten Betriebspunkt BP1 der Normwert NW=10 und der Schwellenwert SW=2, dann ist der Exponent n=-0,5. Beträgt in einem weiteren Betriebspunkt BP2 der Normwert NW=10 und der Schwellenwert SW=3, dann wird nach o. g. Gleichung der Exponent n=-0,6667 bestimmt.
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Da anzunehmen ist, dass der Normwert
NW im jeweiligen Betriebspunkt Schwankungen aufgrund von Alterungseinflüssen oder Serienstreuungen unterliegt, kann erfindungsgemäß eine Adaption des Normwertes
NW erfolgen. Diese Adaption kann beispielsweise analog dem in Dokument
DE10220600B4 in Bezug auf den Verstärkungsfaktor beschriebenen Verfahren erfolgen. Die Offenbarung der
DE10220600B4 sei somit vollumfänglich in diese Beschreibung aufgenommen.
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Insbesondere entspricht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine 1 einem Computer mit einer CPU und einem maschinenlesbaren Speichermedium, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist, wobei auf dem Speichermedium ein Computerprogramm gespeichert ist, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst, wobei das Computerprogramm mittels der CPU ausgeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, mit einem auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.