Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zylinderselektiven Er- fassung und Auswertung von KlopfSignalen einer Brennkraftmaschi¬ ne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Senken des Kraftstoffverbrauchs und zum Erhöhen des Motor¬ drehmoments werden beim Automotor hohe Verdichtungsverhältnisse angestrebt. Mit zunehmenden Verdichtungsverhältnissen besteht die Gefahr der explosionsartigen, klopfenden Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, die eine erhöhte thermische und mechanische Belastung der Bauteile des Motors mit sich bringt. So it ist eine Klopfgrenze gegeben, die außer von dem Verdich- tungsverhältnis noch zusätzlich unter anderem von Alterungs¬ effekten (Ablagerungen), der Brennraumform, der Gemischzusammen¬ setzung, der Kraftstoffqualität und der Motortemperatur abhän¬ gig ist. Zur Erzielung eines günstigen effektiven Wirkungsgrades besteht jedoch der Wunsch, den Motor möglichst nahe an dieser Klopfgrenze zu betreiben.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von KlopfSignalen einer Brennkraftmaschine anzugeben, welches einen Betrieb der Brennkraftmaschine dicht unterhalb der Klopfgrenze ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 2 oder 3 gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird als Klopfsensor ein Drucksensor im Verbrennungsraum eines Zylinders verwendet, der eine vollständige Information über den Druckverlauf im Verbren¬ nungsraum liefert. Um den hochfrequenten Klopfanteil vom nieder¬ frequenten Nutzdruckanteil zu trennen, wird ein hochpaßfilter verwendet. Um ein mögliches "Übersprechen" anderer mit dem

Motor verbundener Schwingungserreger (Ventile, benachbarte Kol¬ ben usw.) zu unterbinden, wird das verstärkte und gefilterte

Sensorsignal nur innerhalb eines kurbelwinkelsynchroπen Meßfen¬ sters zur Auswertung freigegeben, in welchem Motorklopfen auf¬ treten kann. Das so aufbereitete Signal wird nach den erfin¬ dungsgemäßen Kriterien ausgewertet.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Figuren im einzelnen beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild mit mehreren Funktionsbau- steinen zur Durchführung des Verfahrens zur Erfassung und Auswertung des Spitzendruckes.

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild ähnlich dem von Figur 1, jedoch bestimmt zur Erfassung und Auswertung der Klopf- leistung.

Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild mit mehreren Funktionsbau¬ steinen zur Durchführung eines kombinierten Verfahrens.

Figur 4 zeigt ein Flußdiagramm, aus dem die Schritte des erfin¬ dungsgemäßen kombinierten Verfahrens hervorgehen.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild mit mehreren Funktionsbaustei¬ nen zur Durchführung des Verfahrens zur Erfassung und Auswer- tung des Spitzenwertes des Klopfdrucks. Einem Signaleingang A wird ein von einem im Brennraum eines Zylinders der Brennkraft¬ maschine angeordneten Drucksensor ein den jeweils erfaßten Brennraumdruck repräsentierendes elektrisches Signal zugeführt, das in einer einen Eingangsverstärker, ein Hochpaßfilter und eine Meßfensterschaltung umfassenden Eingangsschaltungsanordnung B verstärkt, hochpaßgefiltert und in einem begrenzten kurbel- winkelsynchronen Meßfenster an eine Spitzenwert-Erfassungsschal¬ tung C und eine Zeiterfassungsschaltung E ausgegeben wird. Die

ERSATZBLATT

Ausgangssigπale der Spitzenwert-Erfassungsschaltung C und der Zeit-Erfassungsschaltung E werden an Eingänge einer Auswerte¬ schaltung H gelegt, die ein Auswerte-Ergebnissignal an eine Motormanagement-Verarbeitungseinheit M abgibt. Diese Verarbei- tungseinheit M, die vorzugsweise mit einem Mikroprozessor zur Verarbeitung der ihr eingegebenen Signale versehen ist, gibt Ergebnissignale aus, die dazu benutzt werden, in einem Kennfeld betriebspunktabhängig gespeicherte Zündwinkel-Steuerwerte ent¬ sprechend den ermittelten Signalen zu korrigieren. Der Verar- beitungseinheit M sind Hersteller-Daten fest eingegeben, die zur Verarbeitung mitherangezogen werden. Außerdem gibt diese Verarbeitungseinheit M bestimmte statistische Daten an die Auswerteeinrichtung H.

Im einzelnen sieht das mittels der in Figur 1 gezeigten Schal- tungsanordπung durchzuführende Verfahren vor, daß das aufberei¬ tete Sensorsignal in der Spitzenwert-Erfassungsschaltung C gleichgerichtet wird und der Spitzenwert des Klopfdrucks in jedem Meßfeπster erfaßt und gespeichert wird. Aus einer von der Verarbeitungseinheit M vorgegebenen Zahl dieser gespeicherten

Spitzenwerte wird in der Auswerteschaltung H der Mittelwert und ein Wert für die Streuung errechnet. Aus den errechneten Werten Spitzenwert des Klopfdrucks, Mittelwert und Streuung werden nach von der Verarbe ituπgseinheit M vorgegebenen Verknüpfungs- formein Referenzwerte für die Klopfregelung und Korrekturwerte für die in einem Kennfeld betriebspunktabhängig gespeicherten Zündwinkel-Steuersignale ermittelt und über die Motormanagement- Verarbeitungseinheit M ausgegeben.

Die in Figur 2 gezeigte Schaltungsanordnung entspricht im we¬ sentlichen der aus Figur 1, jedoch mit der Ausnahme, daß anstell der Spitzenwert-Erfassuπgsschaltung C eine Klopfleistungs-Er- fassungsschaltung D vorgesehen ist. In dieser Schaltung wird für jedes Meßfenster aus dem aufbereiteten Seπsorsignal zunächst der effektive Klopfdruck und aus diesem zusammen mit dem beim Klopfen überstrichenen Kurbelwinkel und der Klopfdauer, die in der Zeiterfassungsschaltung E ermittelt wird, ein Wert für die

Klopfleistung des dem Meßfenster entsprechenden Zylinders er¬ rechnet und gespeichert.

In der Auswerteschaltung H wird aus einer von der Motormanage- ment-Verarbeitungseinheit M vorgegebenen Zahl von Klopflei¬ stungswerten wieder ein Mittelwert und ein Wert für die Streu¬ ung dieser Klopfleistungswerte ermittelt. Nach von der Motorma¬ nagement-Verarbeitungseinheit M vorgegebenen Verknüpfungsfor¬ meln werden auch aus diesen Daten Referenzwerte für die Klopf- regelung und Korrekturwerte für die im Kennfeld betriebspunkt¬ abhängig gespeicherten Zündwinkelsteuerwerte ermittelt und über die Motormanagement-Verarbeitungseinheit M ausgegeben.

Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung, die eine Kombination der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Schaltungsan¬ ordnungen darstellt. Bei dieser Schaltungsanordnung werden für jedes Meßfenster sowohl der Spitzenwert des Klopfdrucks, sein Mittelwert und seine Streuung sowie die Klopfleistung und deren Mittelwert und Streuung ermittelt und in der Auswerteschaltung H zu Referenzwerten für die Klopfregelung und zu Korrekturwer¬ ten für die im Kennfeld gespeicherten Zündwinkel-Steuersignale verarbeitet.

Figur 4 zeigt ein Flußdiagramm des kombinierten Verfahrens nach Figur 3. In einem ersten Schritt A wird ein Seπsorsignal aus dem im Brennraum des betrachteten Zylinders der Brennkraftma¬ schine angeordneten Drucksensor eingelesen, welches in einem zweiten Schritt B hochpaßgefiltert und mittels des Meßfensters zeitlich begrenzt wird. Aus diesem aufbereitetem Sensorsignal wird in einem Schritt C der Spitzenwert des Klopfdrucks ermit¬ telt. In einem weiteren Schritt E wird die Klopfdauer festge¬ stellt und in dem darauf folgenden Schritt D wird die Klopf¬ leistung berechnet und gespeichert. In dem daran anschließenden

ERSATΣBLATT

Schritt F wird von derMotormanagment-Verarbeitungseiπheit M die Anzahl der statistisch auszuwertenden Ereignisse, d.h. der Zahl der zu verarbeitenden Klopf ruckspitzenwerte bzw. Klopflei¬ stungswerte abgefragt und in die Auswerteschaltung H einge- schrieben. Im nächsten Schritt G werden von der Motormanage¬ ment-Verarbeitungseinheit M die Kombinationen der statistisch auszuwertenden Ereignisse, d.h. die Verknüpfungsformeln für die Auswertung der ermittelten Daten, abgefragt und in die Auswer¬ teschaltung H eingelesen. Im Schritt H werden in der Auswerte- schaltung H Mittelwert und Streuung aus den gespeicherten

Klopfdruckspitzenwerten und Klopfleistungswerten berechnet und entsprechend den vorgegebenen Verknüpfungsformeln zu Korrektur- werten für die im Kennfeld gespeicherten Zündwinkel-Steuersi¬ gnale sowie zur Bildung der Referenzwerte für die Klopfregelung usw. verarbeitet. Im letzten Schritt I werden diese ermittelten Korrekturwerte über die Motormanagement-Verarbeitungseinheit zur Weiterverarbeitung ausgegeben.

Das beschriebene Verfahren wird für jeden Zylinder separat ange- wendet, sodaß die Klopfregelung und die Korrektur des Züπdwin- kel-Kennfeldes für jeden Zylinder individuell durchgeführt wer¬ den können.