DE102016117155B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102016117155B4
DE102016117155B4 DE102016117155.7A DE102016117155A DE102016117155B4 DE 102016117155 B4 DE102016117155 B4 DE 102016117155B4 DE 102016117155 A DE102016117155 A DE 102016117155A DE 102016117155 B4 DE102016117155 B4 DE 102016117155B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
knock
threshold
value
reference level
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016117155.7A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016117155A1 (de
Inventor
Alexander Stahr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Original Assignee
IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr filed Critical IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority to DE102016117155.7A priority Critical patent/DE102016117155B4/de
Publication of DE102016117155A1 publication Critical patent/DE102016117155A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016117155B4 publication Critical patent/DE102016117155B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/152Digital data processing dependent on pinking
    • F02P5/1525Digital data processing dependent on pinking with means for compensating the variation of the characteristics of the pinking sensor or of the electrical means, e.g. by ageing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Verfahren zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Motorsteuerung (2), wobei die Klopferkennung in Abhängigkeit des Signals zumindest eines Klopfsensors (3) dadurch erfolgt, dass ein Referenzpegel (RP) in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf mehrere vergangene Verbrennungen ermittelt wird und ein Klopfwert (IS) in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf eine aktuelle Verbrennung ermittelt wird, wobei dann auf eine klopfende Verbrennung erkannt wird, wenn der Klopfwert (IS) größer oder gleich einer Klopfschwelle (GW) ist, wobei die Klopfschwelle (GW) in Abhängigkeit von dem Referenzpegel (RP) und einem Schwellenwert (SW) bestimmt wird, wobei die Klopfschwelle (GW) in Abhängigkeit einer Abweichung (A) des Referenzpegels (RP) zu einem Normwert (NW) korrigiert wird, wobei die Korrektur derart erfolgt, 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.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen sind der folgenden detaillierten Beschreibung und den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • 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.
  • Wie bekannt wird dann auf eine klopfende Verbrennung erkannt, wenn der Klopfwert IS größer oder gleich einer Klopfschwelle GW ist (IS ≥ GW → klopfende Verbrennung).
  • 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: GW = RP * SW .
    Figure DE102016117155B4_0001
  • 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.
  • 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.
  • 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: GW = RP * SW * KF .
    Figure DE102016117155B4_0002
  • 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.
  • 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: GW = RP * SW * KF .
    Figure DE102016117155B4_0003
  • 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.
  • 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: KF = ( RP/NW ) n .
    Figure DE102016117155B4_0004
  • 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.
  • 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.
  • 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 KF = NW/RP bzw . ( RP/NW ) 1 .
    Figure DE102016117155B4_0005
  • Der Exponent variiert jedenfalls in einem Intervall von 0 bis -1.
  • 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: GW = NW + OS ,
    Figure DE102016117155B4_0006
    dann ergibt sich, da RP=NW, aus: GW = RP * SW
    Figure DE102016117155B4_0007
    NW + OS = NW * SW .
    Figure DE102016117155B4_0008
  • Nach OS umgestellt ergibt sich: OS = NW * ( SW 1 ) .
    Figure DE102016117155B4_0009
  • Für den Idealzustand (RP=NW; RP/NW=1) ergibt sich: ( RP/NW ) n = NW + NW * ( SW 1 ) /NW * SW .
    Figure DE102016117155B4_0010
  • 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: n = log ( NW + NW* ( SW 1 ) /NW * SW ;   ( RP/NW ) ) .
    Figure DE102016117155B4_0011
  • Da (RP/NW) praktisch nie genau 1 ist sondern zum Beispiel 1,000001, kann der Exponent n berechnet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Motorsteuerung (2), wobei die Klopferkennung in Abhängigkeit des Signals zumindest eines Klopfsensors (3) dadurch erfolgt, dass ein Referenzpegel (RP) in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf mehrere vergangene Verbrennungen ermittelt wird und ein Klopfwert (IS) in Abhängigkeit des Klopfsensorsignals in Bezug auf eine aktuelle Verbrennung ermittelt wird, wobei dann auf eine klopfende Verbrennung erkannt wird, wenn der Klopfwert (IS) größer oder gleich einer Klopfschwelle (GW) ist, wobei die Klopfschwelle (GW) in Abhängigkeit von dem Referenzpegel (RP) und einem Schwellenwert (SW) bestimmt wird, wobei die Klopfschwelle (GW) in Abhängigkeit einer Abweichung (A) des Referenzpegels (RP) zu einem Normwert (NW) korrigiert wird, wobei die Korrektur derart erfolgt, 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.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Klopfschwelle (GW) das Produkt aus dem Referenzpegel (RP) und dem Schwellenwert (SW) ist.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Korrektur umso stärker wirkt, je mehr der Referenzpegel (RP) vom Normwert (NW) abweicht.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, wobei der Normwert (NW) dem Referenzpegel (RP) bei einem Zustand der Brennkraftmaschine (1) entspricht, der dann gegeben ist, wenn sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine (1) gleichbleibende maximal zulässige Klopfwerte (IS) und ein konstantes mechanisch bedingtes Geräusch der Brennkraftmaschine ergeben, wobei in diesem Zustand der Normwert (NW) und der Schwellenwert (SW) bestimmt sowie für eine weitere Verarbeitung beim Betrieb der Brennkraftmaschine (1) bereitgehalten werden.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 4, wobei die Korrektur der Klopfschwelle (GW) mittels eines Korrekturwertes (KF) erfolgt.
  6. Verfahren nach Patentanspruch 5, wobei der Korrekturwert (KF) dadurch gebildet wird, dass der Referenzpegel (RP) ins Verhältnis zu dem Normwert (NW) gesetzt wird, wobei dieses Verhältnis die Basis einer Potenz mit einem Exponenten (n) ist.
  7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei der Exponent (n) während des Betriebes in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) mittels einer Rechenvorschrift in Abhängigkeit des für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) bereitstehenden Normwertes (NW) sowie für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (1) bereitstehenden Schwellenwertes (SW) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 7, wobei eine Adaption des Normwertes (NW) erfolgt.
  9. Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergerichteter Computer mit einer CPU und einem maschinenlesbaren Speichermedium vorgesehen ist, wobei auf dem Speichermedium ein Computerprogramm gespeichert ist, das die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst, wobei das Computerprogramm mittels der CPU ausgeführt wird.
  10. Computerprogramm, das die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt, wenn es auf einem Computer abläuft.
DE102016117155.7A 2016-09-13 2016-09-13 Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine Active DE102016117155B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016117155.7A DE102016117155B4 (de) 2016-09-13 2016-09-13 Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016117155.7A DE102016117155B4 (de) 2016-09-13 2016-09-13 Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016117155A1 DE102016117155A1 (de) 2018-03-15
DE102016117155B4 true DE102016117155B4 (de) 2018-06-14

Family

ID=61247473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016117155.7A Active DE102016117155B4 (de) 2016-09-13 2016-09-13 Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016117155B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020128281A1 (de) 2020-10-28 2022-04-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur robusten Klopferkennung in einer Verbrennungskraftmaschine, Steuergerät und Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4332711A1 (de) 1993-09-25 1995-03-30 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Fehlererkennung bei einer Vorrichtung zur Klopferkennung
DE10138110A1 (de) 2000-08-11 2002-03-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Klopferkennung bei Brennkraftmaschinen
DE102014102324A1 (de) 2014-02-24 2015-08-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung einer Brennkraftmaschine
DE10220600B4 (de) 2002-05-08 2015-11-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Überwachen eines adaptiven Systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4332711A1 (de) 1993-09-25 1995-03-30 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Fehlererkennung bei einer Vorrichtung zur Klopferkennung
DE10138110A1 (de) 2000-08-11 2002-03-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Klopferkennung bei Brennkraftmaschinen
DE10220600B4 (de) 2002-05-08 2015-11-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Überwachen eines adaptiven Systems
DE102014102324A1 (de) 2014-02-24 2015-08-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016117155A1 (de) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013221993A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Klopfens einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Benzinmotors
EP0722562B1 (de) Verfahren zur klopferkennung
DE102011083875A1 (de) Klopfsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE102007000354B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Klopfens einer Brennkraftmaschine
DE102019130504A1 (de) Verfahren zum Steuern der Verbrennungsmotor-Verbrennung zum Reduzieren von irregulärer Vibration, die durch instabile Verbrennungsmotor-Verbrennung verursacht wird
DE102017220129B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Klopfregelung einer Brennkraftmaschine
DE102010049529B4 (de) System zum Steuern eines Motors unter Verwendung von Zylinderinnendrucksensorsignalen
DE102016117155B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung beim Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE112012007121B4 (de) Adaption einer Klopfregelung
DE112014001958T5 (de) System und Verfahren zum Steuern der Leistung eines Motors
DE19749814B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Brennraumdruckverlaufes
DE102014102324A1 (de) Verfahren zum Erkennen einer klopfenden Verbrennung einer Brennkraftmaschine
DE10154422A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Störgeräuschausblendung bei der Klopferfassung in einer Brennkraftmaschine
DE102016119043B4 (de) Lernverfahren zur Bestimmung des Einspritzverhaltens eines Kraftstoffinjektors und Verfahren zur Regelung von Einspritzmengen eines Kraftstoffinjektors an einem Verbrennungsmotor
DE102004009024B4 (de) Steuervorrichtung und Verfahren für einen Verbrennungsmotor
DE102013210984B3 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Spritzbeginns eines Injektors einer Brennkraftmaschine, Steuergerät für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102020204107A1 (de) Motorverbrennungs-steuerverfahren und motorverbrennungs-steuersystem vom typ zum verringern einer abtastvibrationsfrequenzrate
DE102015105220B3 (de) Verfahren zum Durchführen einer Klopfregelung
DE102014102325A1 (de) Verfahren zum Regeln eines Zündzeitpunktes
DE3545810A1 (de) Anordnung zum regeln des zuendzeitpunkts eines verbrennungsmotors
DE102016218673B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Klopferkennung einer Brennkraftmaschine
WO2020178221A1 (de) Verfahren zum betreiben einer lambdasonde
DE102008042104A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102011078609A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102009057744A1 (de) Verfahren zur Klopfregelung eines Verbrennungsmotors unter Berücksichtigung der Oktanzahl

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final