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DE102004036502A1 - Device for recognizing knocking noise comprises a first sensor for receiving a first signal and transferring to an evaluation unit and a second sensor arranged spatially displaced to the first sensor for receiving a second signal - Google Patents

Device for recognizing knocking noise comprises a first sensor for receiving a first signal and transferring to an evaluation unit and a second sensor arranged spatially displaced to the first sensor for receiving a second signal Download PDF

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DE102004036502A1
DE102004036502A1 DE200410036502 DE102004036502A DE102004036502A1 DE 102004036502 A1 DE102004036502 A1 DE 102004036502A1 DE 200410036502 DE200410036502 DE 200410036502 DE 102004036502 A DE102004036502 A DE 102004036502A DE 102004036502 A1 DE102004036502 A1 DE 102004036502A1
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DE
Germany
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signal
sensor
evaluation unit
filter
knocking
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.)
Withdrawn
Application number
DE200410036502
Other languages
German (de)
Inventor
Rolf Dr. Helber
Ernst Dipl.-Ing. Prescha
Hans Dipl.-Ing. Striebel
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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 DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
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Publication of DE102004036502A1 publication Critical patent/DE102004036502A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Device for recognizing knocking noise comprises a first sensor (10) for receiving a first signal and transferring to an evaluation unit (2) and a second sensor (20) arranged spatially displaced to the first sensor for receiving a second signal. The evaluation unit comprises a correlation unit (50) which calculates a cross-correlation of both signals to locate a knocking noise site (30). Preferred Features: The evaluation unit comprises a band filter which filters the first and/or second signal in a first band region to produce a first filter signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 4.The The invention relates to a device for knocking noise detection for a Internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1 or 4th

Klopfen stellt eine Detonation von so genanntem Endgas in der Zylinderfüllung eines Verbrennungsmotors dar, welche gegen Ende eines normalen Verbrennungsvorganges stattfindet. Die dabei auftretenden Schockwellen breiten sich mit bis zu zweifacher Schallgeschwindigkeit im Brennraum aus und bewirken bei wiederholtem auftreten erosionsartige Schäden an Kolben und Brennraumdach. Die Schockwellen können als eine impulsförmige Anregung der Zylinderkopfstruktur aufgefasst werden, welche sich als Körperschall im Motor ausbreitet. Die Körperschall übertragende Struktur reagiert auf diese Anregung mit Schwingungen, die sich aus ihren Eigenformen zusammensetzen und so zu Resonanzüberhöhungen bei bestimmten Frequenzbereichen führt. In herkömmlichen Klopferkennungssystemen werden diese Schwingungen mit einem Sensor aufgenommen und bis zu drei dieser Frequenzbereiche ausgewertet. Hierbei wird die Amplitude des beobachteten Frequenzbandes in einem bestimmten Zeitintervall als Kriterium für Klopfen herangezogen. Das Sensorsignal wird hierzu mit einem Bandpass in einem vorgegebenen Frequenzband gefiltert, quadriert und anschließend über das zu beobachtende Zeitintervall integriert, insbesondere im Bereich 0°–40° Kurbelwinkel nach ZOT. Überschreitet das resultierende berechnete Integral eine vorgebbare Schwelle, wird dies als Indiz für Klopfen gewertet. Es kann durch dieses Verfahren weder der Ort der Körperschallanregung, noch die Art der Anregung (Rauschen, Impuls) festgestellt werden.Beat represents a detonation of so-called tail gas in the cylinder charge of a Internal combustion engine, which towards the end of a normal combustion process takes place. The occurring shock waves spread with up to twice the speed of sound in the combustion chamber and cause Repeated erosion-like damage to the piston and the combustion chamber roof occur. The shock waves can as a pulse-shaped Suggestion of the cylinder head structure to be construed, which itself as a structure-borne noise spread in the engine. The structure-borne sound transmission Structure reacts to this excitation with vibrations that are arising their own forms together and thus to resonance peaks certain frequency ranges. In conventional Knock detection systems will detect these vibrations with a sensor recorded and evaluated up to three of these frequency ranges. Here, the amplitude of the observed frequency band in a determined time interval as a criterion for knocking. The Sensor signal is this with a bandpass in a given Frequency band filtered, squared and then over the observed time interval integrated, especially in the range 0 ° -40 ° crank angle to ZOT. exceeds the resulting calculated integral has a predefinable threshold, This will be an indication of knocking scored. Neither the location of the structure-borne sound excitation, still the kind of the excitation (noise, impulse) can be determined.

Im Artikel "Klopfregelung für Ottomotoren", MTZ 1/2004 Jahrgang 65, S.26 ff, wird ein Klopferkennungssystem mit einem Sensor beschrieben, dessen Signal nach Bandpassfilterung, Quadrierung und Integration an bis zu drei Filterbänken als Spannungssignal zur Verfügung steht. Die Auswertung wird für jeden Zylinder individuell, in einem Zeitfenster von ca. 0–40 Grad Kurbelwinkel nach ZOT durchgeführt. Eine klopfende Verbrennung wird durch Spannungswerte erkannt, welche einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.in the Article "knock control for gasoline engines ", MTZ 1/2004 vintage 65, p.26 ff, a knock detection system with a sensor is described, its signal after bandpass filtering, squaring and integration on up to three filter banks available as a voltage signal stands. The evaluation is for each cylinder individually, in a time window of about 0-40 degrees Crank angle performed after ZOT. A knocking combustion is detected by voltage values, which exceed a predetermined threshold.

Bei dem beschriebenen Verfahren können beim Betrieb des Verbrennungsmotor durch bewegte Bauteile, wie z. B. Komponenten der Gaswechselsteuerung, Grundtriebwerk, Ausgleichswellen, Kolbenspritzen, innerhalb und außerhalb des Motors angebrachte Anbauteile, entstehende Störgeräusche fälschlicher Weise als klopfende Verbrennung erkannt werden und zu Eingriffen am Zündzeitpunkt führen, welche den Kraftstoffverbrauch erhöhen. Insbesondere bei modernen Leichtmetallmotoren, bei denen das Kurbelgehäuse bzw. der Zylinderkopf aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt sind, wird die Klopfgeräuschübertragung infolge hochfrequenter nutzsignalidentischer Störgeräusche erheblich beeinträchtigt.at the described method can during operation of the internal combustion engine by moving components, such. B. components of the gas exchange control, basic engine, balance shafts, Piston spraying, mounted inside and outside the engine Add-on parts, resulting interference sounds wrong Be recognized as knocking combustion and intervention at the ignition point to lead, which increase the fuel consumption. Especially with modern ones Alloy engines in which the crankcase or the cylinder head Aluminum or aluminum alloys are made, the knocking noise transmission is due high frequency signal-identical noise significantly affected.

Eine sichere Erkennung einer klopfenden Verbrennung an Verbrennungsmotoren erlaubt eine aggressivere Applikation des Zündzeitpunktes und führt zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch.A reliable detection of knocking combustion on combustion engines allows a more aggressive application of the ignition and leads to a reduced fuel consumption.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, zur Verfügung zu stellen, die mechanisch verursachte Störgeräuschkomponenten nahezu unberücksichtigt lässt.task The invention is an improved device for knocking noise detection for one Internal combustion engine, available to put the mechanically induced noise components almost unconsidered leaves.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 4.The Invention solves this object by providing a device for knocking noise detection with the features of claim 1 or 4.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor umfasst einen ersten und einen zweiten Sensor, die räumlich von einander getrennt angeordnet sind, eine Auswerteeinheit mit einer Korrelationseinheit, welche aus den beiden Sensorsignalen eine Kreuzkorrelation berechnet, um einen Klopfgeräuschentstehungsort räumlich zu orten. Durch diese Analyse des zeitlichen Versatzes zwischen den zwei Sensorsignalen ist ein "Richtungshören" möglich, d.h. der Entstehungsort des Geräusches kann geortet werden und eine Fehlerkennung durch Störgeräuschquellen wie z.B. Steuerkette, Ventil-Aufsetzen kann in vorteilhafter Weise vermieden werden.A first device according to the invention for knocking sound detection for one Internal combustion engine comprises a first and a second sensor, the spatially are separated from each other, an evaluation with a correlation unit, which consists of the two sensor signals calculates a cross correlation to a knocking sound origination location spatial to locate. Through this analysis of the time lag between the two sensor signals are capable of "directional hearing", i. the place of origin of the noise can be located and an error detection by noise sources such as. Timing chain, valve seat can be in an advantageous manner be avoided.

Eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor umfasst einen Sensor, der ein erstes Signal aufnimmt und zur Auswertung an eine Auswerteeinheit überträgt, die einen ersten Bandfilter umfasst, der das erste Signal in einem ersten Bandbereich zur Erzeugung eines ersten Filtersignals filtert und einen zweiten Bandfilter umfasst, der das erste Signal in einem zweiten vom ersten Bandbereich verschiedene Bandbereich zur Erzeugung eines zweiten Filtersignals filtert, wobei die Auswerteeinheit eine Korrelatoreinheit umfasst, welche eine Kreuzkorrelation der beiden Filtersignale berechnet, um ein impulshaltiges Signal zur erkennen. Durch die Analyse des gleichzeitigen Auftretens eines Geräuschsignals in einem Sensorsignal in zwei unterschiedlichen gefilterten Frequenzbereichen, kann ein impulshaltiges Klopfsignal von gleichförmigen Störsignalen wie Kettenheulen, Reibungsgeräusche usw. unterschieden werden.A second device according to the invention for knocking sound detection for one Internal combustion engine includes a sensor which receives a first signal and for evaluation to an evaluation unit which transmits a first bandpass filter comprising the first signal in a first band region for generating a filter first filter signal and comprises a second bandpass filter, the first signal in a second different from the first band range Band area for generating a second filter signal filters, wherein the evaluation unit comprises a correlator unit which has a Cross-correlation of the two filter signals calculated to a pulse-containing Signal to recognize. By analyzing the simultaneous occurrence a noise signal in a sensor signal in two different filtered frequency ranges, can be a pulsed knocking signal of uniform noise such as chain whines, friction noise etc. are distinguished.

Die beiden erfindungsgemäßen Vorrichtungen ermöglichen eine verbesserte Erkennung einer klopfenden Verbrennung in einem Verbrennungsmotor und vermeiden durch Störquellen verursachte Fehlerkennungen von Klopfvorgängen, welche zu Leistungseinbußen am Motor führen können. Die wirksamere Klopferkennung ignoriert mechanisch verursachte Geräuschkomponenten an den Klopfsensoren und vermeidet altersbedingte Verschlechterung der Motorleistung durch Zündeingriffe bei der Klopfregelung. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch bei Leichtmetallmotoren zur besseren Erkennung von Störgeräuschquellen eingesetzt werden, wodurch verhindert wird, dass bei einem Erkennungsvorgang für eine klopfende Verbrennung Störgeräusche berücksichtigt werden.The two devices according to the invention enable an improved detection of knocking combustion in one Combustion engine and avoid errors caused by sources of interference knocking, which to performance losses on the engine lead can. The more effective knock detection ignores mechanically induced noise components at the knock sensors and avoids age-related deterioration the engine power by ignition interventions in the knock control. The devices according to the invention can also in light metal engines for better detection of noise sources be used, thereby preventing that in a recognition process for one knocking combustion noise is considered become.

In Ausgestaltung der ersten Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung kann die Auswerteeinheit zusätzlich einen Bandfilter umfassen, welcher das erste und/oder zweite Sensorsignal in einem ersten Bandbereich zur Erzeugung eines ersten Filtersignals filtert.In Embodiment of the first device for knocking noise detection In addition, the evaluation unit a bandpass filter comprising the first and / or second sensor signal in a first band region for generating a first filter signal filters.

In weiterer Ausgestaltung der ersten Vorrichtung kann diese mit den Komponenten der zweiten Vorrichtung kombiniert werden und neben der Ortung des Klopfgeräuschentstehungsorts auch impulshaltige Klopfsignale von gleichförmigen Störsignalen unterschieden werden, wodurch die Klopfgeräuscherkennung weiter verbessert wird.In Another embodiment of the first device, this with the Components of the second device are combined and alongside the location of the knocking noise location also impulsive knocking signals are distinguished from uniform interfering signals, whereby the knocking sound detection continues is improved.

Zur Aufbereitung der Sensorsignale kann die Auswerteeinheit beispielsweise mindestens eine Quadriereinheit und/oder mindestens eine Integriereinheit umfassen, welche mindestens eines der quadrierten Filtersignale über ein zu beobachtendes Zeitintervall zur Klopfgeräuscherkennung integriert.to Preparation of the sensor signals, the evaluation unit, for example at least one squaring unit and / or at least one integrating unit comprising at least one of the squared filter signals via a integrated time interval for knocking noise detection integrated.

In weiterer Ausgestaltung sind die Komponenten der Auswerteeinheit in einem gemeinsamen Klopfgeräuscherkennungschip integriert. Dadurch kann die Signalabtastung und die Kreuzkorrelation zur Klopferkennung in vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Änderungen in existierende Motorsteuergeräte integrierte werden.In Further refinement, the components of the evaluation unit in a common knocking sound detection chip integrated. This allows signal sampling and cross-correlation for knock detection advantageously without additional changes in existing engine control units be integrated.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.A advantageous embodiment The invention is illustrated in the drawings and will become apparent below described.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, 1 1 is a block diagram of a first exemplary embodiment of a device for knocking sound recognition for an internal combustion engine;

2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, 2 1 is a block diagram of a second exemplary embodiment of a device for knocking sound recognition for an internal combustion engine,

3 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, 3 a block diagram of a conventional device for knocking sound detection for an internal combustion engine,

4 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, 4 FIG. 2 is a block diagram of a third exemplary embodiment of a device for knocking sound recognition for an internal combustion engine, FIG.

5 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, 5 FIG. 2 is a block diagram of a fourth exemplary embodiment of a device for knocking sound recognition for an internal combustion engine, FIG.

6 ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor, und 6 a block diagram of a fifth embodiment of a device for knocking sound detection for an internal combustion engine, and

7 schematische Signalverläufe zur Darstellung einer Kreuzkorrelation zwischen zwei Signalen. 7 schematic waveforms to represent a cross-correlation between two signals.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die erste Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100 für einen Verbrennungsmotor 1 einen ersten Sensor 10, einen zweiten Sensor 20 und eine Auswerteeinheit 2 mit einer Korrelatoreinheit 50. Bei Auftreten eines klopfenden Verbrennungsvorgangs 30, der im dargestellten Beispiel im dritten Zylinder des Verbrennungsmotors 1 auftritt, übertragen der erste und der zweite Sensor 10, 20 entsprechende Signale an die Korrelatoreinheit 50 in der Auswerteeinheit 2. Die Korrelatoreinheit 50 berechnet eine Kreuzkorrelation aus den beiden Sensorsignalen, die als abgetastete Wertereihe endlicher Länge vorliegen. Die Kreuzkorrelation wird durch Bildung einer Summe des Produktes der Signale, verschoben um m Werte, gemäß der 1. und 2. Gleichung abgeschätzt:

Figure 00070001
cxy(m)=c*yx (–m) m<0 (2) How out 1 can be seen, the first device for knocking noise detection comprises 100 for an internal combustion engine 1 a first sensor 10 , a second sensor 20 and an evaluation unit 2 with a correlator unit 50 , When a knocking combustion process occurs 30 , in the example shown in the third cylinder of the internal combustion engine 1 occurs, transmit the first and the second sensor 10 . 20 corresponding signals to the correlator unit 50 in the evaluation unit 2 , The correlator unit 50 calculates a cross-correlation from the two sensor signals, which are present as a sampled value series of finite length. The cross-correlation is estimated by forming a sum of the product of the signals shifted by m values according to the first and second equation:
Figure 00070001
c xy (M) = c * yx (-M) m <0 (2)

Die Lage des Maximums der Kreuzkorrelation kann als Versatz zwischen den beiden Signalen interpretiert werden. Dies kann zur Ortung der Ausbreitungsrichtung einer Körperschallwelle genutzt werden, wodurch eine Ortung des Geräuschentstehungsortes möglich ist. Die Ausgabe der Korrelatoreinheit 50 ist mit 60 bezeichnet.The position of the maximum of the cross-correlation can be interpreted as an offset between the two signals. This can be used to locate the direction of propagation of a structure-borne sound wave, whereby a location of the noise generation site is possible. The output of the correlator unit 50 is with 60 designated.

7 zeigt beispielhaft die Bildung des Kreuzproduktes für die Signale A, B der beiden Sensoren 10, 20 aus 1. Für die dargestellten Signale wurde eine Abtastrate von 65 kHz verwendet, um die Laufzeitunterschiede der beiden Signale gut auflösen zu können. Wesentlich für das mit der ersten Vorrichtung durchgeführten Verfahrens ist, dass sich im Verlauf eines Signalblockes nur ein zu ortendes Ereignis befindet, da sich andernfalls kein sinnvolles Maximum bei der Kreuzkorrelation ergibt. Es wird daher bei einer Abtastung von ca. 60 kHz, einer Signallänge von 32 Werten und einer angenommenen Drehzahl von bis zu 6500 U/min, ein Fenster von maximal 20° Kurbelwinkel aufgespannt. Durch eine wiederholte Berechnung der Kreuzkorrelation in einem Beobachtungszeitraum, in dem eine klopfende Verbrennung für einen Zylinder vermutet wird, kann so ein Störimpuls von einem echten Klopfsignal des Zylinders unterschieden werden, wenn dieser aus einer dem Zylinder nicht entsprechenden Richtung kommt. 7 shows by way of example the formation of the cross product for the signals A, B of the two sensors 10 . 20 out 1 , For the signals shown, a sampling rate of 65 kHz was used in order to resolve the propagation time differences of the two signals well. It is essential for the method carried out with the first device that only one event to be located is located in the course of a signal block, since otherwise there would be no meaningful maximum in the cross-correlation. It is therefore spanned at a sampling of about 60 kHz, a signal length of 32 values and an assumed speed of up to 6500 rev / min, a window of 20 ° maximum crank angle. By repeated calculation of the cross-correlation in an observation period in which a knocking combustion is suspected for a cylinder, such a glitch can be distinguished from a true knock signal of the cylinder when it comes from a direction not corresponding to the cylinder.

Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die zweite Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100 für einen Verbrennungsmotor 1 einen Sensor 10 und eine Auswerteeinheit 2, die einen ersten Bandpassfilter 40 mit einem ersten Frequenzband, einen zweiten Bandpassfilter 41 mit einem zweiten Frequenzband, eine erste und zweite Quadriereinheit 42, eine erste und zweite Integriereinheit 43 und eine Korrelatoreinheit 50 umfasst. Bei Auftreten eines klopfenden Verbrennungsvorgangs 30, der im dargestellten Beispiel im dritten Zylinder des Verbrennungsmotors 1 auftritt, überträgt der Sensor 10 ein entsprechendes Signal, welches von den beiden Bandpassfiltern mit unterschiedlichen Frequenzbändern analysiert wird. Durch die parallele Beobachtung von einem Signal, welches analog zur bisherigen Technik in zwei Frequenzbändern gefiltert, quadriert und integriert wird, kann mittels der Kreuzkorrelation im Korrelator 50 das gleichzeitige Auftreten eines Ereignisses in den beiden Frequenzbändern detektiert werden. Tritt ein solches Ereignis in beiden Frequenzbändern auf, dann ist dies ein Indiz für ein impulshaltiges Signal und daher für einen klopfenden Verbrennungsvorgang. Die Ausgabe des Korrelators für die Erkennung von impulshaltigen Signalen ist mit 61 bezeichnet.How out 2 can be seen, the second device for knocking noise detection comprises 100 for an internal combustion engine 1 a sensor 10 and an evaluation unit 2 containing a first bandpass filter 40 with a first frequency band, a second bandpass filter 41 with a second frequency band, first and second squaring units 42 , a first and second integrating unit 43 and a correlator unit 50 includes. When a knocking combustion process occurs 30 , in the example shown in the third cylinder of the internal combustion engine 1 occurs, the sensor transmits 10 a corresponding signal which is analyzed by the two bandpass filters with different frequency bands. By means of the parallel observation of a signal which is filtered, squared and integrated in two frequency bands in analogy to the previous technique, it is possible by means of the cross-correlation in the correlator 50 the simultaneous occurrence of an event in the two frequency bands are detected. If such an event occurs in both frequency bands, then this is an indication of a pulse-containing signal and therefore of a knocking combustion process. The output of the correlator for the detection of impulsive signals is with 61 designated.

3 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100. Wie aus 3 ersichtlich ist, der klopfende Verbrennungsvorgang 30 im Motor 1 mit einem Sensor 10 aufgenommen und zu einer Auswerteeinheit 2 übertragen. Die Auswerteeinheit 2 umfasst einen Bandpass 40, eine Quadriereinheit 42 und eine Integriereinheit 43. Hierbei wird die Amplitude des beobachteten Frequenzbandes in einem bestimmten Zeitintervall als Kriterium für Klopfen herangezogen. Das Sensorsignal wird hierzu mit dem Bandpass 40 in einem vorgegebenen Frequenzband gefiltert, quadriert und anschließend über das zu beobachtende Zeitintervall integriert, insbesondere im Bereich 0°–40° Kurbelwinkel nach ZOT. Überschreitet das resultierende berechnete Integral eine vorgebbare Schwelle, wird dies als Indiz für Klopfen gewertet. Die Ausgabe der Integriereinheit 43 ist mit 62 bezeichnet. 3 shows a conventional device for knocking sound detection 100 , How out 3 it can be seen, the knocking combustion process 30 in the engine 1 with a sensor 10 recorded and to an evaluation unit 2 transfer. The evaluation unit 2 includes a bandpass 40 , a squaring unit 42 and an integrating unit 43 , Here, the amplitude of the observed frequency band in a certain time interval is used as a criterion for knocking. The sensor signal is for this purpose with the bandpass 40 filtered in a predetermined frequency band, squared and then integrated over the time interval to be observed, in particular in the range 0 ° -40 ° crank angle to ZOT. If the resulting calculated integral exceeds a predefinable threshold, this is considered an indication of knocking. The output of the integration unit 43 is with 62 designated.

4 zeigt eine Kombination der Vorrichtung aus 1 mit der herkömmlichen Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung aus 3. Wie aus 4 ersichtlich ist, umfasst die kombinierte Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100 für einen Verbrennungsmotor 1 einen ersten Sensor 10, einen zweiten Sensor 20 und eine Auswerteeinheit 2. Die Auswerteeinheit 2 umfasst neben der Korrelatoreinheit 50 zur Berechnung der Kreuzkorrelation aus den beiden Sensorsignalen, einen Bandpass 40, eine Quadriereinheit 42 und eine Integriereinheit 43 zur zusätzlichen Auswertung der Amplitude des ersten und/oder zweiten Sensorsignals. Hierbei wird die Amplitude des beobachteten Frequenzbandes in einem bestimmten Zeitintervall als Kriterium für Klopfen herangezogen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Signal des ersten Sensors 10 mit dem Bandpass 40 in einem vorgegebenen Frequenzband gefiltert, quadriert und anschließend über das zu beobachtende Zeitintervall integriert. Die Ausgabe der Integriereinheit 43 ist mit 62 bezeichnet und die Ausgabe der Korrelatoreinheit 50 ist mit 60 bezeichnet. Durch die Kombination mit dem herkömmlichen Erkennungsverfahren ist neben der Ortung des Klopfgeräuschentstehungsortes auch eine Aussage zum absoluten Körperschallpegel möglich. 4 shows a combination of the device 1 with the conventional device for knocking sound detection 3 , How out 4 can be seen, the combined device comprises the knock noise detection 100 for an internal combustion engine 1 a first sensor 10 , a second sensor 20 and an evaluation unit 2 , The evaluation unit 2 includes next to the correlator unit 50 to calculate the cross-correlation from the two sensor signals, a bandpass 40 , a squaring unit 42 and an integrating unit 43 for additional evaluation of the amplitude of the first and / or second sensor signal. Here, the amplitude of the observed frequency band in a certain time interval is used as a criterion for knocking. In the illustrated embodiment, the signal of the first sensor 10 with the bandpass 40 filtered in a given frequency band, squared and then integrated over the observed time interval. The output of the integration unit 43 is with 62 and the output of the correlator unit 50 is with 60 designated. By combining with the conventional detection method, a statement about the absolute structure-borne sound level is possible in addition to the location of the knocking sound source.

5 zeigt eine Kombination der Vorrichtung aus 2 mit der herkömmlichen Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung aus 3. Wie aus 5 ersichtlich ist, umfasst die kombinierte Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100 für einen Verbrennungsmotor 1 einen Sensor 10 und eine Auswerteeinheit 2, die einen ersten Bandpassfilter 40 mit einem ersten Frequenzband, einen zweiten Bandpassfilter 41 mit einem zweiten Frequenzband, eine erste und zweite Quadriereinheit 42, eine erste und zweite Integriereinheit 43 und eine Korrelatoreinheit 50 umfasst. Zusätzlich zur Analyse des Sensorsignals mit den beiden Bandpassfiltern 40, 41 mit unterschiedlichen Frequenzbändern wird die Amplitude eines der beiden gefilterten, quadrierten und integrierten Signale analysiert. Durch die parallele Beobachtung von einem Signal, in zwei Frequenzbändern kann ein impulshaltiges Signal und daher ein klopfender Verbrennungsvorgang erkannt werden. Durch die zusätzliche Auswertung der Amplitude des Sensorsignals ist auch eine Aussage zum absoluten Körperschallpegel möglich. 5 shows a combination of the device 2 with the conventional device for knocking sound detection 3 , How out 5 can be seen includes the combined device for knocking noise detection 100 for an internal combustion engine 1 a sensor 10 and an evaluation unit 2 containing a first bandpass filter 40 with a first frequency band, a second bandpass filter 41 with a second frequency band, first and second squaring units 42 , a first and second integrating unit 43 and a correlator unit 50 includes. In addition to analyzing the sensor signal with the two bandpass filters 40 . 41 different frequency bands are used to analyze the amplitude of one of the two filtered, squared and integrated signals. By the parallel observation of one signal, in two frequency bands, a pulse-containing signal and therefore a knocking combustion process can be detected. Due to the additional evaluation of the amplitude of the sensor signal, a statement about the absolute structure-borne noise level is also possible.

6 zeigt eine Kombination der Vorrichtung aus 1 mit der Vorrichtung aus 2 und der herkömmlichen Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung aus 3. Wie aus 6 ersichtlich ist, umfasst die kombinierte Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung 100 für einen Verbrennungsmotor 1 einen ersten Sensor 10, einen zweiten Sensor 20 und eine Auswerteeinheit 2. Die Auswerteeinheit 2 umfasst Korrelatoreinheiten 50, einen ersten und einen zweiten Bandpass 40, 41, zwei Quadriereinheiten 42 und zwei Integriereinheiten 43. Die Bandpässe 40, 41, die Quadriereinheiten 42 und die Integriereinheiten 43 werden zur zusätzlichen Auswertung der Amplitude des ersten und/oder zweiten Sensorsignals gemäß Ausgabe 62 verwendete, wodurch eine Aussage über den absoluten Körperschallpegel möglich ist. Zusätzlich ist eine parallele Beobachtung eines der beiden Sensorsignale, in zwei Frequenzbändern und damit die Erkennung eines klopfenden Verbrennungsvorgangs möglich. Durch die Kreuzkorrelation der beiden Sensorsignale ist, wie bereits ausgeführt ist, die Ortung der Ausbreitungsrichtung der Körperschallwelle und dadurch die Ortung des Geräuschentstehungsortes möglich. 6 shows a combination of the device 1 with the device off 2 and the conventional device for knocking sound detection 3 , How out 6 can be seen includes the combined device for knocking noise detection 100 for an internal combustion engine 1 a first sensor 10 , a second sensor 20 and an evaluation unit 2 , The evaluation unit 2 includes correlator units 50 , a first and a second bandpass 40 . 41 , two squaring units 42 and two integrator units 43 , The band passes 40 . 41 , the squaring units 42 and the integrator units 43 be for additional evaluation of the amplitude of the first and / or second sensor signal according to output 62 used, whereby a statement about the absolute structure-borne sound level is possible. In addition, a parallel observation of one of the two sensor signals, in two frequency bands and thus the detection of a knocking combustion process is possible. As already stated, the cross-correlation of the two sensor signals makes it possible to locate the direction of propagation of the structure-borne sound wave and thereby to locate the place of origin of the noise.

Claims (7)

Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor (1), mit einem ersten Sensor (10), der ein erstes Signal (A) aufnimmt und zur Auswertung an eine Auswerteeinheit (2) überträgt, gekennzeichnet durch, einen zweiten Sensor (20), der räumlich versetzt zum ersten Sensor (10) angeordnet ist und ein zweites Signal (B) aufnimmt und zur Auswertung an die Auswerteeinheit (2) überträgt, wobei die Auswerteeinheit (2) eine Korrelationseinheit (50) umfasst, welche eine Kreuzkorrelation der beiden Signale (A, B) berechnet, um einen Klopfgeräuschentstehungsort (30) räumlich zu orten.Device for knocking sound recognition for an internal combustion engine ( 1 ), with a first sensor ( 10 ), which receives a first signal (A) and for evaluation to an evaluation unit ( 2 ) transmits, characterized by, a second sensor ( 20 ) spatially offset from the first sensor ( 10 ) and receives a second signal (B) and for evaluation to the evaluation unit ( 2 ), whereby the evaluation unit ( 2 ) a correlation unit ( 50 ) which calculates a cross-correlation of the two signals (A, B) to form a knocking sound source ( 30 ) spatially locate. Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit einen Bandfilter umfasst, welcher das erste und/oder zweite Signal (A, B) in einem ersten Bandbereich zur Erzeugung eines ersten Filtersignals (X) filtert.Apparatus for knocking noise detection according to claim 1, characterized in that the evaluation unit a band filter comprising the first and / or second signal (A, B) in a first band area for generating a first filter signal (X) filters. Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) einen zweiten Bandfilter (41) umfasst, der das erste Signal in einem zweiten vom ersten Bandbereich verschiedene Bandbereich zur Erzeugung eines zweiten Filtersignals (Y) filtert, wobei die Auswerteeinheit eine Korrelatoreinheit (50) umfasst, welche eine Kreuzkorrelation der beiden Filtersignale (X, Y) berechnet, um ein impulshaltiges Signal zur erkennen.Device for knocking sound recognition according to claim 2, characterized in that the evaluation unit ( 2 ) a second band filter ( 41 ) which filters the first signal in a second band region, which is different from the first band region, in order to produce a second filter signal (Y), the evaluation unit having a correlator unit ( 50 ) which calculates a cross-correlation of the two filter signals (X, Y) to detect a pulse-containing signal. Vorrichtung zur Klopfgeräuscherkennung für einen Verbrennungsmotor (1), mit einem ersten Sensor (10), der ein erstes Signal aufnimmt und zur Auswertung an eine Auswerteeinheit (2) überträgt, die einen ersten Bandfilter (40) umfasst, der das erste Signal in einem ersten Bandbereich zur Erzeugung eines ersten Filtersignals (X) filtert, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (2) einen zweiten Bandfilter (41) umfasst, der das erste Signal in einem zweiten vom ersten Bandbereich verschiedene Bandbereich zur Erzeugung eines zweiten Filtersignals (Y) filtert, wobei die Auswerteeinheit eine Korrelatoreinheit (50) umfasst, welche eine Kreuzkorrelation der beiden Filtersignale (X, Y) berechnet, um ein impulshaltiges Signal zur erkennen.Device for knocking sound recognition for an internal combustion engine ( 1 ), with a first sensor ( 10 ), which receives a first signal and for evaluation to an evaluation unit ( 2 ) transmits a first bandpass filter ( 40 ) which filters the first signal in a first band region for generating a first filter signal (X), characterized in that the evaluation unit ( 2 ) a second band filter ( 41 ) around which filters the first signal in a second band region, which is different from the first band region, for generating a second filter signal (Y), the evaluation unit having a correlator unit ( 50 ) which calculates a cross-correlation of the two filter signals (X, Y) to detect a pulse-containing signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mindestens einen Quadriereinheit (42) umfasst, welche mindestens eines der Filtersignale (X, Y) quadriert.Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the evaluation unit at least one squaring unit ( 42 ) which squares at least one of the filter signals (X, Y). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mindestens eine Integriereinheit (43) umfasst, welche mindestens eines der quadrierten Filtersignale (X, Y) über ein zu beobachtendes Zeitintervall zur Klopfgeräuscherkennung integriert.Device according to Claim 5, characterized in that the evaluation unit has at least one integration unit ( 43 ) which integrates at least one of the squared filter signals (X, Y) over a time interval to be observed for knocking noise detection. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (40, 41, 42, 43, 50) der Auswerteeinheit (2) in einem gemeinsamen Klopfgeräuscherkennungschip integriert sind.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the components ( 40 . 41 . 42 . 43 . 50 ) of the evaluation unit ( 2 ) are integrated in a common knocking sound detection chip.
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