Es ist weiter bekannt, die Störgeräusche zumindest teilweise dadurch zu beschränken, dass die Geräuschmessung nur inner- halb eines feststehenden Messfensters aktiviert beziehungs- weise ausgewertet wird, das beispielsweise nach der Einsprit- zung einer ersten Einspritzung gestartet und nach erfolgter Verbrennung eines nachfolgenden Einspritzimpulses beendet wird. Dieses Verfahren bringt zwar eine gewisse Verbesserung für die Auswertung des erfassten Verbrennungsgeräusches,. ent- hält jedoch noch einen hohen Anteil an unerwünschten Störge- räuschen. Hinzukommt, dass das feststehende Messfenster nicht an die einzelnen Einspritzimpulse mit ihren unter- schiedlichen Einspritzmengen angepasst werden kann. Da jedoch die Intensität des Verbrennungsgeräusches ein Maß für die eingespritzte Kraftstoffmenge ist, können die im aufgenomme- nen Verbrennungsgeräusch enthaltenen Störgeräusche bei der Auswertung zu unzuverlässigen Ergebnissen führen. Das bekann- te Verfahren ist daher zum Beispiel für die Bestimmung einer eingespritzten Kraftstoffmenge als kritisch anzusehen.

Ein weiteres Problem besteht auch darin, dass insbesondere bei der Adaption minimaler Einspritzmengen für eine Brenn- kraftmaschine jedes einzelne Verbrennungsgeräusch eines Ein- spritzimpulses möglichst exakt und zuverlässig erfasst werden muss, um beispielsweise die Verbrennungsgeräusche zwischen einer oder mehreren Voreinspritzungen und der nachfolgenden Haupteinspritzung exakt analysieren zu können. Solche Anfor- derungen werden insbesondere an moderne, mit Kraftstoff- Direkteinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschinen wie Die- sel-oder Benzinmotoren mit piezoelektrischen Injektoren ge- stellt, bei denen die Einspritzimpulse eines Zyklusses in sehr geringen zeitlichen Abständen aktiviert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren be- ziehungsweise eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der das bei der Kraftstoffeinspritzung entstehende Verbren- nungsgeräusch einer Brennkraftmaschine sicherer und verläss- licher ermittelt werden kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung zur Analyse des Verbrennungsgeräusches bei der Kraftstoffein- spritzung in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 ergibt sich der Vorteil, dass im wesentlichen das Verbrennungsge- räusch eines individuellen Einspritzimpulses erfasst wird.

Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass für die Erfas- sung des Verbrennungsgeräusches das kleinste mögliche Mess- fenster gebildet werden kann. Dieses Messfenster ist nicht feststehend, sondern ist variierbar und wird an Betriebsbe- dingungen der Brennkraftmaschine angepasst.. Damit ist es mög- lich, gegenüber den bekannten Verfahren auch eine kleine Kraftstoffmenge eines einzelnen Einspritzimpulses mit verbes- serter Zuverlässigkeit zu bestimmen. Dagegen kann bei bekann- ten Verfahren lediglich pauschal festgestellt werden, ob eine Einspritzung beziehungsweise eine Verbrennung erfolgt ist o- der nicht.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung gegeben. Als besonders vor- teilhaft wird angesehen, dass die Endposition des Messfens- ters so gelegt wird, dass weitere Einspritz-und Verbren- nungsgeräusche eines nachfolgenden Einspritzimpulses nicht mehr erfasst werden können. Da der Beginn eines nachfolgenden Einspritzimpulses durch ein Steuergerät bestimmt wird, kann dieser Zeitpunkt beziehungsweise ein korrespondierender Dreh- winkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine auf einfache Weise vorteilhaft genutzt werden, nur in Verbindung mit einem Schätzwert für die Zündverzögerung das Messfenster zu schlie- ßen. Dieser Zeitpunkt wird für jeden Einspritzimpuls indivi- duell bestimmt und ist somit an die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine adaptierbar.

Wenn die Endposition für das Messfenster bekannt ist, lässt sich durch Zurückrechnen sehr einfach eine Startposition für das Messfenster bestimmen und somit dessen zeitliche Länge festlegen. Auf diese Weise gelingt es, das Messfenster für den Einspritzimpuls beziehungsweise an dessen Verbrennungsge- räusch optimal anzupassen.

Eine vorteilhafte Lösung wird auch darin gesehen, die Start- position des Messfensters zu Beginn des Einspritzimpulses zu legen, da dieser Zeitpunkt vorgegeben wird. Alternativ ist vorgesehen, die Startposition zu Beginn des auftretenden Verbrennungsgeräusches zu legen, der beispielsweise durch den ansteigenden Geräuschpegel leicht messbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Lösung für die Bestimmung der Startposition und/oder der Länge des Messfensters besteht auch darin, die Hüllkurve auszuwerten, die aus dem Verbren- nungsgeräusch gebildet werden kann. Die Hüllkurve kann vor-

teilhaft durch Gleichrichtung der empfangenen Geräuschsignale gebildet werden.

Wird die Hüllkurve über zwei benachbarte Einspritzimpulse aufgenommen, dann kann durch ein Tiefpassfilter eine einfache Auswertung im Hinblick auf ein lokales Minimum durchgeführt werden. An Hand des lokalen Minimums können die beiden Ein- spritzimpulse beziehungsweise deren Verbrennungsgeräusche leicht unterschieden werden. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine einfache Lösung für die Festlegung der Startpositi- on/Endposition des Messfensters.

Treten mehrere lokale Minimalwerte auf, dann wird für die Startposition der kleinste Minimalwert gewählt, da dieser die größte Wahrscheinlichkeit für den Beginn des Verbrennungsge- räusches liefert. Alle zuvor aufgetretenen Störgeräusche wer- den somit in vorteilhafter Weise nicht erfasst.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn das Messfenster bei einem Kurbelwellenwinkel etwa im Bereich +-4°crk bezüglich des Beginns des Einspritzimpulses gestartet wird. Dabei sind für die exakte Festlegung auch eine Zündver- zögerung sowie die speziellen Parameter eines Motortyps zu berücksichtigen.

Durch die optimierte Erfassung und Auswertung des Verbren- nungsgeräusches kann die Vorrichtung beispielsweise mit Hilfe einer Vergleichstabelle aus der Intensität des Verbrennungs- geräusches eine tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmen. Dieses kann insbesondere bei mit Kraftstoff- Direkteinspritzung betriebenen Diesel-und Benzinmotoren ge- nutzt werden, um u. a. die tatsächlich eingespritzte Kraft- stoffmenge zu überwachen und zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Erfin- dung, Figur 2 zeigt ein erstes Diagramm, in dem die von einem Klopfsensor aufgenommenen Geräuschsignale sowie deren Hüllkurve dargestellt sind, Figur 3 zeigt ein zweites Diagramm der Erfindung mit der Dar- stellung des optimierten Messfensters und Figur 4 zeigt ein Blockshaltbild einer erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Erfassung und Auswertung von Verbren- nungsgeräuschen.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse des Verbrennungsgeräusches bei der Kraftstoffeinspritzung in eine Brennkammer (Zylinder) einer Brennkraftmaschine, das als Blockschaltbild dargestellt ist. Es weist im wesentlichen ei- nen Algorithmus auf, der zur Auswertung des von einem Klopf- sensor erfassten Verbrennungsgeräusches ausgebildet ist. Die dargestellte Geräuschkurve enthält neben den eigentlichen Verbrennungsgeräuschen, die durch Zündung des Luft- Kraftstoffgemisches in der Brennkammer beziehungsweise in dem Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen, noch weitere Ge- räusche, die beispielsweise durch Schwingungen beweglicher Teile des Motors (Kolben, Kurbelwelle usw. ) oder seiner Zu- satzaggregate wie Lichtmaschine, Öl-und Wasserpumpe, Getrie- be, Antrieb, Auspuff usw. entstehen. Diese Störgeräusche ü- berlagern das eigentliche Verbrennungsgeräusch, das bei jedem Einspritzimpuls entsteht. Insbesondere mit Kraftstoff- Direkteinspritzung arbeitende Diesel-und Benzinmotoren mit Common Rail oder Pumpe-Düse Einspritzsystemen arbeiten mit feindosierten Kraftstoffmengen, die häufig in Form von Mehr- facheinspritzungen innerhalb eines Einspritzzyklusses abge- setzt werden. Die Steuerung der einzelnen Einspritzimpulse

ist sehr komplex und erfordert höchste Präzision und Zuver- lässigkeit.

Um die Anforderungen von Betriebsbedingungen der Brennkraft- maschine wie Emissionen, Verbrauch, Laufruhe usw. zuverlässig erfüllen zu können, ist es u. a. erforderlich, dass eine Steu- ervorrichtung bei einem Einspritzimpuls die tatsächlich ein- gespritzte Kraftstoffmenge erfasst und dann das Einspritzsys- tem entsprechend steuert. Figur 1 zeigt den schematisierten Ablauf, der nachfolgend erläutert wird.

Das vom Klopfsensor aufgenommene Signal wird zunächst über eine Gleichrichtereinheit 1 geführt, um eine Hüllkurve für das erfasste Verbrennungsgeräusch zu bilden. Erfindungswe- sentlich ist, dass das Verbrennungssignal in einem Messfens- ter erfasst wird, das für einen Einspritzimpuls individuell angepasst ist und je nach Betriebsbedingungen variiert werden kann. Das Messfenster wird mit Hilfe eines Algorithmus be- stimmt, der insbesondere einen Start-und einen Endpunkt festlegt. Das Messfenster ist somit bezüglich seiner Lage und seiner Länge relativ zum Drehwinkel der Kurbelwelle festge- legt. Es wird so klein wie möglich ausgebildet, um praktisch nur das Verbrennungsgeräusch zu erfassen, das innerhalb eines Einspritzzyklusses einem ausgewählten Einspritzimpuls zuge- ordnet ist.

Beispielsweise wird zunächst der Endpunkt des Messfensters so festgelegt, dass das Messfenster vor dem Beginn des Verbren- nungsgeräusches eines nachfolgenden Einspritzimpulses ge- schlossen ist. Der Startpunkt des Messfensters kann bei einer vorgegebenen festen Länge des Fensters einfach zurückgerech- net werden. Dadurch werden die Anteile des Verbrennungsgeräu- sches vor und nach dem Start des Einspritzimpulses (SOI) er- fasst.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Startpunkt des Messfensters auf den Beginn des Verbrennungs-

geräusches zu legen. Dieser Punkt kann beispielsweise durch einen Anstieg der Hüllkurve erkannt werden.

Alternativ ist vorgesehen, das Messfenster so zu legen, dass es nur während des Auftretens des Verbrennungsgeräusches ak- tiviert ist und mit dem Beginn des Verbrennungsgeräusches ak- tiviert wird.

Die aus der Gleichrichtung gewonnene Hüllkurve des Verbren- nungsgeräusches wird anschließend auf ein Tiefpassfilter 2 geleitet. Dieser Teil des Algorithmus ermittelt beispielswei- se durch Differenzieren oder Filtern der Hüllkurve ein oder mehrere lokale Minimalwerte. Ein lokaler Minimalwert entsteht typischerweise zwischen zwei Einspritzimpulsen, beispielswei- se zwischen einer Voreinspritzung und einer Haupteinsprit- zung. Es lokalisiert somit den Beginn des Verbrennungsgeräu- sches.

Treten mehrere lokalen Minimalwerte auf, da wird in einer Einheit zur Minimumermittlung 3 der kleinste lokale Minimal- wert zum Beispiel durch Vergleich der gefundenen lokalen Mi- nimalwerte herausgefiltert. Dieser absolute lokale Minimal- wert wird dann für den Beginn des Verbrennungsgeräusches festgelegt und ist dann für den Startpunkt des Messfensters am Ausgang der Einheit 3 abgreifbar.

Es hat sich gezeigt, dass der Startpunkt des Messfensters be- zogen auf den Einspritzbeginn (SOI) um einen Kurbelwellenwin- kel +-4°crk verändert werden kann. Hierbei ist noch bei der Haupteinspritzung eine Zündverstellung von ca-6°crk für ei- nen entsprechenden Motortyp zu berücksichtigen.

Wie bereits erwähnt, ist auch die Länge des Messfensters va- riierbar. Wurde der Startpunkt des Messfensters durch Analyse der Hüllkurve bestimmt, kann eine variable Fensterlänge ge- wählt werden. Dieses erfordert jedoch einen Kompensationsfak-

tor, mit dem unterschiedliche, längenabhängige Signalenergien vergleichbar gemacht werden können.

Die Baugruppen 2 und 3 werden vorzugsweise durch ein Soft- wareprogramm realisiert, das von einer entsprechenden Vor- richtung abgearbeitet wird.

Bei dem ersten Diagramm gemäß Figur 2 ist der Verlauf des von einem Klopfsensor aufgenommenen ungefilterten Geräuschsignals G (Körperschallsignal) dargestellt. Die Skalierung auf der Y- Achse gibt die Amplitude und damit seine Intensität an. Auf der X-Achse wurde der Drehwinkel der Kurbelwelle in °crk auf- getragen. Die fett dargestellte Kurve entspricht der Hüllkur- ve H, die durch die Gleichrichtung erhalten wurde.

Wie dem Diagramm entnehmbar ist, sind im mittleren Bereich die Amplituden des Geräuschsignals G besonders stark, während sie rechts und links davon schwächer verlaufen. Der mittlere Bereich dieses Geräuschsignals G entspricht dem eines Ein- spritzimpulses, beispielsweise einer Haupteinspritzung, wäh- rend der seitliche Verlauf dem Störsignal entspricht. Die Hüllkurve H hat einen ähnlichen Verlauf. Ihre Amplitude ist an den Randseiten deutlich kleiner als im Bereich des Ein- spritzimpulses. Auffallend ist des weiteren, dass die Hüll- kurve H im mittleren Bereich zwei lokale Minimalwerte M1, M2 aufweist, wobei M2 den kleinsten lokalen Minimalwert bildet.

Die beiden lokalen Minimalwerte können mit dem Tiefpassfilter oder durch Ableitung der Hüllkurve gemäß Figur 1 bestimmt werden. Der kleinste lokale Minimalwert M2 wird somit als Be- ginn des Verbrennungsgeräusches (SOC) verwendet.

Figur 3 zeigt ein zweites Diagramm, bei dem wieder die Ge- räuschsignale G als oszillierende Kurve dargestellt sind. Zu dieser Kurve wurde zusätzlich das ermittelte Messfenster M eingetragen. Wie der Figur 3 entnehmbar ist, ist das Mess- fenster M etwa im Bereich 175 bis 190°crk aktiviert, alle an- deren Bereiche werden unterdrückt. Dieser Bereich entspricht

dem Verbrennungsgeräusch eines einzelnen Einspritzimpulses des zweiten Zylinders der Brennkraftmaschine. Weitere Ein- spritzimpulses, wie sie in Figur 3 etwas weiter rechts vom Messfenster M dargestellt sind, werden dagegen unterdrückt und können somit die Auswertung des zu betrachtenden Verbren- nungsgeräusches nicht beeinflussen.

Um aus der Amplitude oder der Intensität des innerhalb des Messfensters M gemessenen Verbrennungsgeräusches die tatsäch- lich eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmen zu können, wird eine Vergleichstabelle herangezogen, die zuvor für einen be- stimmten Motortyp, bestimmte Betriebsparameter, eine bestimm- te Länge des Messfensters M usw. ermittelt wurde.

Figur 4 zeigt eine Vorrichtung zur Analyse des Verbrennungs- geräusches, die als Blockschaltbild schematisch dargestellt ist. Eine Steuervorrichtung 15 ist vorzugsweise über ein Bus- system mit einem Klopfsensor 14 verbunden, der im allgemeinen als Körperschallsensor ausgebildet ist. Der Klopfsensor 14 ist an einer geeigneten Stelle der Brennkraftmaschine 10 an- geordnet, möglichst in der Nähe des Zylinders 11. Die Brenn- kraftmaschine 10 weist übliche Baugruppen auf : wenigstens ei- nen Zylinder 11, in dem ein Kolben 12 alternierend beweglich angeordnet ist und der seine Bewegungsenergie über eine Pleu- elstange auf eine Kurbelwelle 18 überträgt. Zur Kraftstoff- einspritzung in den Brennraum des Zylinders 11 ist ein Ein- spritzventil oder Injektor 13 an geeigneter Stelle ange- bracht. Der Injektor 13 wird vorzugsweise von einem piezo- elektrischen Aktor betätigt. Der Kraftstoff fließt dabei mit hohem Druck über eine Zuleitung 13a in den Injektor 13.

Zur Bestimmung des Drehwinkels crk der Kurbelwelle 18 ist vorzugsweise an einem Zahnkranz der Kurbelwelle 18 ein Win- kelsensor 17 angeordnet, so dass stets der aktuelle Drehwin- kel der Kurbelwelle 18 exakt ermittelt werden kann. Die Sig- nale des Winkelsensors 17 werden ebenfalls über das Bussystem zur Steuervorrichtung 15 übertragen.

Die Steuervorrichtung 15 weist die üblichen Einheiten wie ei- nen programmgesteuerten Rechner, einen Speicher 16, Auswerte- einheiten usw. auf. Diese Einheiten wurden bereits zuvor er- läutert. Das Softwareprogramm mit dem erfindungsgemäßen Algo- rithmus wird ebenso wie die erfassten oder ermittelten Daten, Vergleichstabellen usw. zumindest temporär in dem Speicher 16 so lange gespeichert, wie sie für die Datenverarbeitung oder Steuerung der Brennkraftmaschine 10 benötigt werden.