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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche
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Aus der
DE 10 2013 221 993 A1 ist bereits ein Verfahren zur Erkennung eines Klopfens einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem das Signal eines Klopfsensors fouriertransformiert, frequenzabhängig gewichtet und dann summiert wird, um ein Klopfsignal zu erzeugen. Anhand dieses Klopfsignals erfolgt dann eine Erkennung, ob eine klopfende Verbrennung vorliegt oder nicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass eine verbesserte Unterscheidung zwischen klopfenden und nicht klopfenden Verbrennung erfolgt. Wesentlich für die Klopferkennung ist die Behandlung des Signaluntergrunds, da das klopfende Signal immer im Verhältnis zu einem Hintergrundgeräusch bewertet wird. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, eine Schwerpunktslage der Klopfsignale einer Vielzahl von Verbrennungen zu ermitteln und dies für die Ermittlung des Untergrunds zu verwenden. Dazu wird ein Offsetsignal abgezogen, welches sich aus dem Schwerpunkt einer Vielzahl von Klopfsignalen ergibt und es werden dabei Werte, die unter Null liegen würden, auf Null gesetzt. Es wird so erreicht, dass auch Klopfsignale mit sehr geringen Hintergrundgeräuschen einen gewissen Beitrag zum Hintergrundgeräusch liefern, wodurch eine Verbesserung der Erkennung, ob ein Signal klopfende ist oder nicht, erreicht wird.
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Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Durch die Multiplikation mit einem Faktor wird erreicht, dass die Klopfsignale unterschiedlicher Zylinder zu unterschiedlichen Drehzahlen und Lastzuständen vergleichbar werden. Es wird somit eine einheitliche Schwelle für die Unterscheidung von klopfenden und nicht klopfenden Verbrennungen geschaffen. Um zu entscheiden, ob ein Klopfsignal als klopfend oder nicht klopfend zu bewerten ist, kann ein Vergleich mit einem gleitenden Mittelwert des Klopfsignals erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, das Klopfsignal mit einem festen Vergleichswert, der ggf. für jeden Zylinder individuell von Last und Drehzahl abhängig bestimmt wird, zu vergleichen. Der erste Offsetwert kann in einem Vorsteuerwert und einem Adaptionswert unterteilt sein, wobei der Vorsteuerwert während einer Applikation der Brennkraftmaschine ermittelt wurde und der Adaptionswert während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Ebenso kann der zweite Offsetwert als Vorsteuerwert und Adaptionswert ermittelt werden. Durch die Verwendung eines Vorsteuerwerts wird bereits eine ausreichende Grundbedatung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet, mit dem bereits eine gute Klopferkennung möglich ist. Um Schwankungen zwischen unterschiedlichen Brennkraftmaschinen oder einer Alterung der Brennkraftmaschine ebenfalls bei der Klopferkennung zu berücksichtigen, kann dann noch eine Adaption dieser Wert vorgesehen werden, die während des laufenden Betriebs eine Anpassung an die Unterschiedlichen Brennkraftmaschinen oder eine Alterung der Brennkraftmaschine erfasst. Alle Parameter für die Verarbeitung der Klopfsignale können dabei von der Drehzahl der Last und dem jeweiligen Zylinder, d. h. zylinderindividuell abhängen. Es wird so eine optimale Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine bzw. der unterschiedlichen Zylinder der Brennkraftmaschine erreicht. Durch eine zusätzliche Multiplikation des Klopfsignals mit einem weiteren Faktor kann abermals eine Anpassung der Verteilung der Klopfsignale erreicht werden, wodurch die Unterscheidung zwischen klopfenden und nicht klopfenden Verbrennungen abermals verbessert wird.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Gesamtübersicht des Verfahrens zur Klopferkennung,
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2 die Details des Verfahrensschritts 4 aus der 1,
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3 ein alternatives Verfahren mit einem zusätzlichen Verarbeitungsschritt und die
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4 bis 8 die Veränderungen der Daten durch die einzelnen Bearbeitungsschritte.
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In der 1 wird schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Klopferkennung darstellt. Ein Klopfsensor 1 erzeugt dabei ein Messsignal, welches dann zur weiteren Verarbeitung an eine analoge Signalaufbereitung 2 gegeben wird. Bei einem derartigen Klopfsensor 1 handelt es sich um einen üblichen Vibrationsoder Geräuschsensor, der mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Durch die in den Brennraum der Brennkraftmaschine entstehende Verbrennung werden Schallwellen in der Brennkraftmaschine erzeugt, die von dem Klopfsensor 1 als entsprechende Signale aufgenommen werden. Wenn es dabei zu klopfenden Verbrennungen in der Brennkraftmaschine kommt, so unterscheiden sich diese klopfenden Vibrationssignale von den Klopfsignalen einer nicht klopfenden Verbrennung. Durch Auswertung dieser Signale kann daher festgestellt werden, ob es zu einer klopfenden oder nicht klopfenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine gekommen ist. Die Signale des Klopfsensors 1 werden zunächst analog aufbereitet. Dazu werden die Signale verstärkt, gefiltert und analog/digital gewandelt. Als Ausgang wird somit ein aufbereitetes Digitalsignal von der analogen Aufbereitung 2 an die Fouriertransformation 3 gegeben.
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Im Verarbeitungsblock 3 erfolgt eine Fouriertransformation des Signals und anschließend eine Gewichtung des fouriertransformierten Signals. Durch diese Gewichtung wird erreicht, dass Frequenzen, in denen besonders starke Störungen auftreten, nicht berücksichtigt werden, während Frequenzen, die für ein Klopfen signifikant sind, stärker berücksichtigt werden. Es wird so ein Signal erzeugt, welches besonders gut geeignet ist, eine Aussage zu treffen, ob eine klopfende Verbrennung erfolgt ist oder nicht. Das fouriertransformierte und gewichtete Signal wird dann aufsummiert, um ein Klopfsignal zu erhalten.
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Dieses erste Klopfsignal besteht nur noch aus einem Amplitudenwert einer Signalstärke, die ein Maß für die von der jeweiligen Verbrennung erzeugten Geräusche oder Vibrationen ist. Anhand dieses Signals allein kann dann entschieden werden, ob eine klopfende Verbrennung vorliegt oder nicht. Problematisch ist dabei, dass zu entscheiden, ob die Verbrennung klopfend war oder nicht, dieses Signal mit einem Vergleichswert verglichen werden muss. Da sich jedoch der Geräuschpegel oder Vibrationspegel einer Brennkraftmaschine während des Betriebs stark verändert, muss das Klopfsignal bzw. das Signal, mit dem das Klopfsignal verglichen wird, um zu entscheiden, ob eine klopfende Verbrennung vorliegt oder nicht, den sich ändernden Hintergrundgeräusch Rechnung tragen. Das von dem Verarbeitungsblock 3 erzeugte erste Klopfsignal wird daher im weiteren Verarbeitungsschritt 4 einer Signalaufbereitung unterzogen, bei der die Änderungen des Hintergrundpegels berücksichtigt wird. Das so aufbereite Klopfsignal wird dann an einen Entscheidungsblock 5 gegeben, in dem eine endgültige Entscheidung erfolgt, ob die Verbrennung klopfend war oder nicht.
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In der 2 werden die Details der Signalaufbereitung 4 dargestellt. Als Eingangssignal enthält der Signalaufbereitungsblock 4 das erste Klopfsignal 101, welches aus dem analog aufbereiteten und anschließend fouriertransformierten gewichtet und aufsummiertem Signal des Klopfsensors gebildet wird. Dieses erste Klopfsignal 101 wird einem Additionsblock 12 zugeführt. In dem Additionsblock 12 wird zu dem ersten Klopfsignal 101 ein Wert addiert, der von einem Verarbeitungsschritt 22 zur Verfügung gestellt wird. In dem Verfahrensschritt 22 wird ein erster Offsetwert 51 ermittelt, der an den Additionsblock 12 gegeben wird. Der Offsetwert hat dabei ein negatives Vorzeichen, so dass es sich de facto um eine Subtraktion handelt. Die Ermittlung dieses ersten Offsetwertes wird nun anhand der 4 erläutert. In der 4 sind in einem Diagramm nach rechts, der tatsächlich in einem Brennraum der Brennkraftmaschine auftretende Spitzendruck p und das erste Klopfsignal 101, d. h. das Ausgangssignal des Verarbeitungsblocks 3 für eine Vielzahl von Messungen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine aufgetragen. Wie zu erkennen ist, bildet sich eine Wolke von Messpunkten 40, die in einem Abstand zu einer Ausgleichsgerade 41 liegen. Wenn man alle Messpunkte betrachtet, so ergibt sich ein Schwerpunkt 42 bei einem relativ geringen Spitzendruck p und einem relativ geringen ersten Klopfsignal 101. Auch wenn durchaus eine Reihe von Messpunkten weit oberhalb des Schwerpunktes 42 liegen, liegt jedoch die überwiegende Anzahl von Messergebnissen in der Nähe des Schwerpunktes 42. Diese Wolke von Messwerten 40 beinhaltet zum überwiegenden Teil nicht klopfende Verbrennungen und nur sehr wenige Klopfende Verbrennungen, wodurch der Schwerpunkt 42 bei entsprechend niedrigem Spitzendruck p und entsprechend niedrigem ersten Klopfsignal 101 liegt. Die Intensität des ersten Klopfsignals 101 im Schwerpunkt gibt eine Information über die Stärke des Hintergrundgeräuschs, d. h. des Geräuschs, das auch bei nicht klopfenden Verbrennungen auftritt. Der Offsetwert 51 wird jetzt so bemessen, dass durch das Abziehen des Offsetwertes 51 vom ersten Klopfsignal 101 der Schwerpunkt 42 auf einen Wert von Null für das erste Klopfsignal 101 verschoben wird. Durch diese Maßnahmen wird somit das Hintergrundgeräusch des Schwerpunktes 42 auf Null reduziert. Da ein Teil der realen Messwerte auch Werte für das erste Klopfsignal 101 aufweisen, die geringer sind als die Intensität des ersten Klopfsignals 101 im Schwerpunkt 42 würden somit im realen Betrieb auch negative Werte für das so verarbeitete Klopfsignal entstehen. Da ein negatives Klopfsignal nicht sinnvoll ist, werden diese Werte einfach auf Null gesetzt.
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Durch diesen Subtraktionsschritt wird somit aus dem Block 12 ein zweites Klopfsignal 102 gebildet, welches dann weiter verarbeitet wird.
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Das Offsetsignal 51 wird aus einem Vorsteuerwert und einem Adaptionswert gebildet. Der Vorsteuerwert ist dabei abhängig von der Drehzahl n, Last L und dem betreffenden Zylinder Zy und wurde bei einer Applikation der Brennkraftmaschine ermittelt. Dieser Vorsteuerwert ist fest in einem Speicher abgelegt und wird in Abhängigkeit von der Drehzahl/Last und dem Zylinder für die Bildung des ersten Offsetwerts 51 verwendet. Zusätzlich wird in dem Offsetbildungsblock 22 noch kontinuierlich alle eingehenden ersten Klopfsignale 101 verarbeitet, um während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine den Schwertpunkt aller auftretenden ersten Klopfsignale 101 zu bestimmen. Dies erfolgt einfach dadurch, dass aus allen Verbrennungsvorgängen, die ersten Klopfsignale 101 für eine Mittelwertbildung des Schwerpunktes der ersten Klopfsignale 101 herangezogen werden. Auch dabei kann wieder vorgesehen werden, dass diese Bildung in Abhängigkeit von der Drehzahl, der Last und für jeden zylinderindividuell erfolgt. Der Vorsteuerwert und der Adaptionswert des ersten Offsetwertes 51 werden dann addiert, um den Offsetwert 51 zu bilden.
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Das von dem Additionsblock 12 erzeugte zweite Klopfsignal 102 wird einem Multiplikationsblock 13 zugeführt, in dem alle Werte des zweiten Klopfsignals 102 mit einem Faktor 53, der von einem Faktorbildungsblock 23 zur Verfügung gestellt wird, multipliziert wird. Durch diese Multiplikation wird die Intensitätsverteilung des zweiten Klopfsignals 102 gestaucht oder gedehnt. Da der zweite Faktor 52 wieder in Abhängigkeit von Drehzahl/Last und dem betreffenden Zylinder ausgewählt wird, lässt sich durch diese Maßnahme erreichen, dass die Werte für das zweite Klopfsignal 102 zwischen verschiedenen Zylindern vergleichbar werden. Weiterhin kann so auch erreicht werden, dass die Werte bei unterschiedlichen Drehzahlen oder unterschiedliche Last vergleichbar werden. Durch die Multiplikation im Block 13 wird so ein drittes Klopfsignal 103 gebildet, welches den Eingang eines weiteren Additionsblocks 14 darstellt.
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Im Additionsblock 14 wird ein weiteres Offsetsignal 53 hinzu addiert, welches von dem Offseterzeugungsblock 24 gebildet wurde. Der Offsetbildungsblock 24 erzeugt ein zweites Offsetsignal 53 derart, dass der Schwerpunkt einer Vielzahl von dritten Klopfsignalen 103 zu einer gewissen Intensität verschoben wird. Es handelt sich somit um das Hinzufügen eines künstlichen Geräuschhintergrundes. Ein Teil dieses Geräuschhintergrundes ist wieder als Vorsteuerwert abhängig von Drehzahl/Last und dem betreffenden Zylinder, während einer Applikation ermittelt worden.
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Ein weiterer Teil ist wieder als Adaptionswert ausgebildet, wobei zwei unterschiedliche Adaptionsweisen möglich sind. Zum einen kann ein Adaptionswert verwendet werden, der aus der Ermittlung des Schwerpunktes des ersten Klopfsignals 101 abgeleitet wurde. Dieses Signal wird vom Offseterzeugungsblock 22 dem Offseterzeugungsblock 24 zur Verfügung gestellt. Alternativ kann aber der Offseterzeugungsblock 24 einen Schwerpunkt verwenden, der sich aus dem dritten Klopfsignal 103 ergibt. Der Schwerpunkt des dritten Klopfsignals 103 würde dann angeben, ob der Schwerpunkt tatsächlich bei der Intensität Null liegt oder ein wenig darüber. Durch die Addition des zweiten Offsetwerts 53 wird so ein künstliches Hintergrundgeräusch zu dem dritten Klopfsignal 103 hinzuaddiert, um so ein viertes Klopfsignal 104 zu erzeugen. Da im Subtraktionsschritt 12 alle Intensitäten des Klopfsignals unter Null auf den festen Wert Null gesetzt wurden, entspricht somit die Addition des zweiten Offsetwerts 53 dem Hinzufügen eines künstlichen Hintergrundgeräuschs. Es wird somit davon ausgegangen, dass zu leise Verbrennungen nur eine zufällige Schwankung des Messwertes sind und daher ein Ersatz derartiger zu leiser Verbrennungen durch einen Festwert, nämlich das künstliche Hintergrundgeräusch sinnvoller ist.
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Das so gebildete vierte Klopfsignal 104 wird dann im Verfahrensschritt 5 endgültig für eine Bewertung, ob es sich um eine klopfende Verbrennung handelt oder nicht, herangezogen. Dazu wird einfach die Intensität des vierten Klopfsignals mit einem Vergleichswert verglichen. Dieser Vergleichswert kann während der Applikation der Brennkraftmaschine ermittelt werden und abhängig von der Drehzahl/Last und dem jeweiligen Zylinder in einem entsprechenden Speicher vorgehalten werden. Durch die zahlreichen Anpassungsschritte lässt sich die Verteilung der ermittelten vierten Klopfsignale 104 so anpassen, dass eine gute Entscheidung getroffen werden kann, ob die Verbrennung klopfend oder nicht klopfend war. Alternativ können auch eine Vielzahl von vierten Klopfsignalen 104 kontinuierlich für eine gleitende Mittelwertbildung verwendet werden. Eine Erkennung einer klopfenden Verbrennung erfolgt dann, wenn ein aktuelle ermitteltes viertes Klopfsignal 104 den gleitenden Mittelwert deutlich übersteigt, wobei die Schwelle, ab wann eine Verbrennung als klopfend gewertet wird, auch wieder zylinderindividuell von der Drehzahl und Last abhängt.
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In der 3 wird noch ein alternatives Verfahren beschrieben, bei dem zusätzlich zu den Verarbeitungsschritten der Signalaufbereitung 4 eine weitere Multiplikation und somit eine weitere Beeinflussung des Signals erfolgt. Das Ausgangssignal des Transformationsblocks 3, d. h. das fouriertransformierte frequenzgewichtete und aufsummierte Signal wird in einem weiteren Multiplikationsblock 11 mit einem Faktor multipliziert, der von einem Faktorermittlungsblock 21 zur Verfügung gestellt wird. Das Ausgangssignal dieses weiteren Multiplikationsblocks 11 stellt dann das erste Klopfsignal 101 dar, welches für die weitere Verarbeitung der Signalaufbereitung 4 zugeführt wird. Der weitere Faktor wird von dem Block 21 wieder in Abhängigkeit von der Drehzahl, der Last und dem betreffenden Zylinder zur Verfügung gestellt. Die Ermittlung der entsprechenden Faktoren erfolgt wieder in einer Applikation der Brennkraftmaschine. Durch diese weitere Multiplikation lässt sich somit eine weitere Stauchung oder Dehnung des Klopfsignals vor der weiteren Erarbeitung im Signalaufbereitungsblock 4 erreichen. Es besteht somit ein weiterer Freiheitsdraht bei der Anpassung der Signalaufbereitung zur Erzeugung des vierten Klopfsignals 104.
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In den folgenden 4 bis 8 werden die einzelnen Verarbeitungsschritte des Signals graphisch dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in diesen Figuren im Zusammenhang mit der Applikation, d. h. der Anpassung des Verfahrens an den jeweiligen Typ der Brennkraftmaschine dargestellt. Bei einer Applikation steht neben dem eigentlichen Signal des Klopfsensors ein weiteres Signal, nämlich ein Zylinderdrucksignal p und da insbesondere der, bei der Verbrennung auftretende Spitzendruck für die Analyse der Klopfsignale zur Verfügung.
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In der 4 wird das erste Klopfsignal 101 gegen den Spitzendruck p für eine Vielzahl von Verbrennungen aufgetragen. Wie der 4 unmittelbar entnehmbar ist, bilden die so gemessenen Klopfsignale gegen den Druck eine näherungsweise lineare Wolke von Messpunkten 40, die in einem gewissen Streubereich, um eine Ausgleichsgerade 41 angeordnet sind. Wesentlich ist auch, dass eine Vielzahl von Messpunkten sich in einem Bereich mit einem geringen ersten Klopfsignal 101 und Druck p befinden, d. h. es handelt sich überwiegend um nicht klopfende Verbrennungen, bei denen sowohl das erste Klopfsignal 101, wie auch der auftretende Spitzendruck p gering ist. Wenn man den Schwerpunkt 42 alle aufgetragenen Messpunkte 40 betrachtet, so wird auch klar, dass sich der Schwerpunkt 42 in einem Bereich mit einem geringen Wert des ersten Klopfsignals 101 und einem geringen Spitzendruck p befindet.
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In der Applikationsphase, d. h. in der Phase, in der grundlegende Werte für die Klopferkennung eines bestimmten Typs von Brennkraftmaschine festgelegt werden, steht neben dem ersten Klopfsignal 101 auch der Spitzendruck p zur Verfügung. Bei einem laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine ist dann keine Ermittlung des Spitzendrucks p mehr vorgesehen, so dass dann nur das erste Klopfsignal 101 zur Verfügung steht. Sinn und Zweck der Applikation ist bereits eine gute Anpassung der Klopferkennung an die Brennkraftmaschine zu erreichen, damit im laufenden Betrieb nur noch Fertigungsschwankungen zwischen verschiedenen Brennkraftmaschinen des gleichen Typs bzw. Veränderungen über der Zeit (Alterungen) adaptiert, d. h. gelernt werden müssen.
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Im Folgenden werden in den 5–8 die Messwerte nur noch durch ihre Ausgleichsgerade 41 und den Schwerpunkt 42 angegeben. Die durch den jeweiligen Verarbeitungsschritt erhaltene Ausgleichsgerade 41 und der Schwerpunkt 42 werden als durchgezogene Ausgleichsgerade 41 und gefüllter Schwerpunkt 42 dargestellt während der vorhergehende Schwerpunkt 42 als offener Kreis und die vorhergehende Ausgleichsgerade 41 als Strichlinie dargestellt werden.
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In der 5 wird der Effekt der optionalen Multiplikation 11, wie sie zur 3 beschrieben wurde, gezeigt. Durch die Multiplikation 11 wird die Steigung der Ausgleichsgeraden 41 und die Lage des Schwerpunkts 42 angepasst, wobei im Beispiel von 5 die Steigung erhöht wird und der Schwerpunkt nach oben verschoben wird. Dieser Schritt ist aber optional und bietet nur eine weitere Möglichkeit, die Messwerte anzupassen. Es können so insbesondere Unterschiede zwischen einzelnen Zylindern ausgeglichen werden.
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In der 6 wird dann der Effekt der Addition 12 dargestellt. Ausgehend von dem Signal 101, entweder der 4 oder der 5 erfolgt eine Subtraktion des ersten Offsetwerts 51, der in der 6 durch den Pfeil dargestellt wird. Wie zu erkennen ist, wird damit der Schwerpunkt 42 auf den Nullpunkt verschoben und alle Werte, die nach dieser Verschiebung unter Null liegen, werden auf den Wert Null gesetzt. Wesentlich ist dabei, dass dieser erste Offsetwert 51 einen Vorsteueranteil und einen adaptierten Anteil aufweist. Der Vorsteueranteil wurde während der Applikation, d. h. während der Datenauswertung, wie sie in der 6 gezeigt wird, erzeugt. Es wird aber die Lage des Schwerpunkts 42 des ersten Klopfsignals 101 kontinuierlich durch den Verarbeitungsblock 22 überwacht und falls sich im laufenden Betrieb eine Verschiebung dieses Schwerpunkts ergibt, wird ein entsprechender Adaptionswert zur Bestimmung des ersten Offset 51 erzeugt. Beide Werte werden dann im laufenden Betreib der Brennkraftmaschine für die Erzeugung des ersten Offsetwert 51 verwendet.
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In der 7 wird der Effekt des weiteren Multiplikationsschritts 13 dargestellt. Wie zu erkennen ist, wird durch diesen Multiplikationsschritt nur die Steigung der Ausgleichsgeraden 41 beeinflusst während der Schwerpunkt 42 unbeeinflusst auf dem Wert von Null verharrt.
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In der 8 wird dann die Beeinflussung der Daten durch den Additionsschritt 14, bei dem ein zweiter Offset 53 addiert wird, dargestellt. Durch diese Maßnahme wird der Schwerpunkt 42 auf einen durch den zweiten Offset 53 vorgegebenen Grundwert gestellt. Ebenso wird die Ausgleichsgerade 41 parallel verschoben zu höheren Werten für das Klopfsignal 104. Der zweite Offsetwert 53 weist wiederum einen Vorsteuerwert und einen Adaptionswert auf. Der Vorsteuerwert wird wieder während der Applikation der Brennkraftmaschine ermittelt. Der Adaptionswert für den zweiten Offsetwert 53 wird während des laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine, entweder durch Auswertung des ersten Klopfsignals 101 oder durch Auswertung des dritten Klopfsignals 103 ermittelt. Ziel ist dabei den Schwerpunkt 42 des vierten Klopfsignals 104 auf einen sinnvollen Grundwert zu stellen.
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Weiterhin sind in der 8 ein Schwellwert PK und ein Wert für das vierte Klopfsignal 104K eingetragen und durch entsprechende gestrichelte Linien in dem Diagramm eingetragen. Spitzendrücke p höher als der Wert PK sollen als klopfende Verbrennungen gewertet werden. Da dieser Spitzendruck p während des laufenden Betriebs nicht gemessen wird, ist ein entsprechender Wert für das vierte Klopfsignal 104K gewählt, wobei eine Verbrennung als klopfend gewertet wird, wenn das vierte Klopfsignal 104 den Schwellwert 104K überschreitet. Das in der 8 gezeigte Kennfeld wird so in vier Quadranten I, II, III und IV unterteilt.
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Wenn ein Klopfsignal 104 im Bereich I auftritt, so handelt es sich nicht um eine nicht klopfende Verbrennung und ist daher unproblematisch. Wenn ein viertes Klopfsignal im Bereich IV liegt, so handelt es sich um eine klopfende Verbrennung und es ist ein Eingriff erforderlich, um das Klopfen zu reduzieren. Wenn ein Klopfsignal 104 auftritt, welches im Bereich II liegt, so handelt es sich um einen klopfenden Betrieb, der aber nicht erkannt wird. Dieser Bereich muss daher auf jeden Fall vermieden werden, da dies zu einer Schädigung der Brennkraftmaschine führen kann. Wenn ein viertes Klopfsignal im Bereich III liegt, so wird die Verbrennung als klopfend eingestuft und es erfolgen Maßnahmen, die das Klopfen reduzieren, die üblicherweise den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtern.
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Der Schwellwert 104K, ab dem eine Verbrennung als klopfend bewertet wird, wird immer so gewählt, dass im realen Betrieb keine Messwerte im Quadranten II liegen können. Verbrennungen in diesen Quadranten II müssen auf jeden Fall vermieden werden, da diese zu einer Schädigung der Brennkraftmaschine führen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer derartigen Auslegung der Schwelle 104K bei einer herkömmlichen Klopferkennung immer wieder Verbrennungsvorgänge im dritten Quadranten III auftreten, wodurch insgesamt der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung der Signale des Klopfsensors wurde die Streuung der Messwerte zu beiden Seiten der Ausgleichsgeraden 41 verringert, wodurch die Klopferkennung verbessert wurde. Insbesondere konnten die Anzahl von Ereignissen im Bereich III im Vergleich zu einer herkömmlichen Klopfregelung deutlich verringert werden. Dies liegt insbesondere darin, dass durch die Subtraktion des Hintergrundgeräuschs und Addition eines künstlichen Hintergrundgeräusches der Einfluss, der eindeutig nicht klopfenden Verbrennungen deutlich verringert wurde. Durch diese Maßnahme wurde die Streuung der Klopfsignale um die Ausgleichsgerade 41 deutlich verringert, wodurch insbesondere im Bereich der schwach klopfenden Verbrennungen (Bereich III) eine deutliche Verbesserung erreicht wurde. Es werden daher deutlich weniger Verbrennungsvorgänge als klopfend bewertet, obwohl die dabei auftretenden Spitzendrücke noch nicht zu einer Schädigung der Brennkraftmaschine führen. Es kann so die Effizienz der Brennkraftmaschine verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013221993 A1 [0002]
