Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, den Zündwinkel für den Betrieb, insbesondere für die Vorsteuerung, eines Verbrennungsmotors zu ermitteln.

Der Verbrennungsmotor, insbesondere der Ottomotor, eines Fahrzeugs wird bevorzugt möglichst nah an der Klopfgrenze betrieben, um den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu optimieren. Dabei hängt die Klopfgrenze typischerweise von der Qualität, insbesondere von der ROZ-Zahl, d.h. von der Oktanzahl, des Kraftstoffs ab. Ein qualitativ hochwertiger Kraftstoff mit einer relativ hohen ROZ-Zahl ermöglicht einen klopffreien Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem relativ frühen Zündzeitpunkt (d.h. mit einem relativ „frühen“ Zündwinkel), wodurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht wird.

Zur Ermittlung des frühestmöglichen Zündzeitpunks bzw. Zündwinkels, der einen klopffreien Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglicht, kann auf ein im Vorfeld (z.B. experimentell und/oder anhand von Simulationen) ermitteltes Zündwinkel- Kennfeld zurückgegriffen werden. Das Zündwinkel-Kennfeld kann für einen Kraftstoff mit einer relativ hohen ROZ-Zahl ermittelt worden sein. Ferner kann das Zündwinkel-Kennfeld für eine bestimmte Norm-Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums) ermittelt worden sein. Allgemein kann das Zündwinkel-Kennfeld für ein oder mehrere Norm-Randbedingungen ermittelt worden sein. Die ein oder mehreren Norm-Randbedingungen können alternativ jeweils als Auslegungs-Randbedingung bezeichnet werden (da das Zündwinkel- Kennfeld für diese ein oder mehreren Randbedingungen ausgelegt wurde).

Falls das Fahrzeug mit einem Kraftstoff mit einer niedrigeren Ist-ROZ-Zahl (unterhalb der Norm-ROZ-Zahl, für die das Zündwinkel-Kennfeld ausgelegt wurde) betrieben wird, kann anhand einer Klopfadaption ein Delta zur Korrektur des in dem Zündwinkel -Kennfeld angegebenen Zündwinkels ermittelt werden. Des Weiteren kann anhand eines Temperaturmodells ein Offsetwert zur Korrektur des in dem Zündwinkel -Kennfeld angegebenen Zündwinkels ermittelt werden, wenn die Ist-Temperatur des Kraftstoffs von der Norm-Temperatur abweicht (insbesondere, wenn die Ist-Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums) höher als die Norm-Temperatur ist).

Es ist zu erwarten, dass die Qualität, d.h. die ROZ-Zahl, von verfügbaren Kraftstoffen weiter steigt, wobei die erhöhte ROZ-Zahl als Norm-ROZ-Zahl für das Zündwinkel-Kennfeld verwendet werden sollte, um die Effizienzsteigung des Verbrennungsmotors, die durch die erhöhte Kraftstoffqualität ermöglicht wird, in effizienter Weise nutzen zu können.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Zündwinkel -Kennfeld für einen Kraftstoff mit einer derart hohen ROZ-Zahl (z.B. ROZ > 100) bei der Norm-Temperatur (z.B. bei 20°C) nicht mehr in allen Betriebspunkten experimentell ermittelt werden kann. Insbesondere ist es in bestimmten Betriebspunkten nicht mehr möglich (z.B. aufgrund von Beschränkungen des maximal zulässigen Betriebsdrucks und/oder der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors), den Zündzeitpunkt bzw. den Zündwinkel derart früh zu setzen, dass die Klopfgrenze erreicht wird.

Das für einen Kraftstoff mit einer besonders hohen ROZ-Zahl ermittelte Zündwinkel-Kennwinkel zeigt somit in bestimmten Betriebspunkten (insbesondere für eine relative hohe Motor-Last) Zündwinkel an, die durch Betriebsgrenzen (in Bezug auf den Betriebsdruck und/oder in Bezug auf die Betriebstemperatur) des Verbrennungsmotors bedingt sind, und die nicht dem frühestmöglichen Zündwinkel an der Klopfgrenze entsprechen. Als Folge daraus kann der Verbrennungsmotor in den bestimmten Betriebspunkten nicht in wirkungsgradoptimaler Weise betrieben werden, auch dann, wenn die tatsächlichen Kraftstoffbedingungen (insbesondere die tatsächliche Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums)) von den Norm-Randbedingungen (insbesondere von der Norm-Temperatur) abweichen.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, auch bei Kraftstoffen mit einer besonders hohen ROZ-Zahl einen wirkungsgradoptimierten Betrieb eines Verbrennungsmotors zu ermöglichen, insbesondere dann, wenn die tatsächlichen ein oder mehreren Ist-Randbedingungen von den ein oder mehreren Norm-Randbedingungen abweichen (für die das Zündwinkel-Kennfeld ermittelt wurde).

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betrieb eines Verbrennungsmotors (insbesondere eines Ottomotors) mit einem Kraftstoff (insbesondere mit Benzin) beschrieben. Der Kraftstoff weist einen Ist-ROZ-Wert auf. Die Vorrichtung kann darauf ausgerichtet sein, den Betriebs-Zündwinkel zu ermitteln, mit dem der Verbrennungsmotor bei Nutzung des Kraftstoffs mit dem Ist-ROZ-Wert in möglichst wirkungsgradoptimierter Weise betrieben werden kann. Die Betriebs-Zündwinkel kann für die Vorsteuerung (des Zündwinkels) des Verbrennungsmotors (insbesondere der Zündwinkel -Regelung des Verbrennungsmotors) verwendet werden.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, anhand von Zündwinkel-Kenndaten für den (aktuell vorliegenden) Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors einen Norm- Zündwinkel zu ermitteln. Der Ist-Betriebspunkt kann durch eine Kombination aus einer Ist-Last und aus einer Ist-Drehzahl definiert sein. Die Zündwinkel- Kenndaten können für eine Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Betriebspunkten jeweils den Norm -Zündwinkel angeben. Die Zündwinkel- Kenndaten können im Vorfeld zu dem Betrieb des Verbrennungsmotors experimentell und/oder anhand von Simulationen ermittelt worden sein. Ggf. können für unterschiedliche Betriebsarten des Verbrennungsmotors (z.B. z.B. Valvetronic-Betrieb (Laststeuerung über Ventilhub), Standardbetrieb, gedrosselter Betrieb, Millerbetrieb, etc.) jeweils unterschiedliche Zündwinkel -Kenndaten bereitgestellt werden. Die Zündwinkel-Kenndaten können auf ein oder mehreren Norm- Randbedingungen für den Betrieb des Verbrennungsmotors basieren. Beispielhafte Norm-Randbedingungen sind eine Norm-Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums) und/oder ein Norm-Lambdawert (d.h. ein Norm- Verhältnis der Menge an Verbrennungsluft zu der Menge an Kraftstoff in dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors).

Ferner können die Zündwinkel -Kenndaten auf dem Betrieb des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff basieren, der einen Norm-ROZ-Wert aufweist. Der Norm-ROZ-Wert kann alternativ auch als Auslegungs-ROZ-Wert bezeichnet werden, da die Zündwinkel -Kenndaten für den Norm-ROZ-Wert (d.h. für den Auslegungs-ROZ-Wert) ausgelegt wurden. Die Zündwinkel -Kenndaten können mit dem Ziel ermittelt worden sein, für die Vielzahl von möglichen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors jeweils einen Norm-Zündwinkel bereitzustellen, der an der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors (bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm-Randbedingungen) liegt. Die Zündwinkel-Kenndaten können somit derart ermittelt worden sein, dass die Zündwinkel-Kenndaten für die einzelnen Betriebspunkte nach Möglichkeit jeweils den Zündwinkel angeben, der bei Verwendung eines Kraftstoffs mit dem Norm-ROZ-Wert und bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm-Randbedingungen unmittelbar an der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors liegt und/oder der einen wirkungsgradoptimierten Betrieb des Verbrennungsmotors ermöglicht.

Der Norm-ROZ-Wert kann jedoch derart hoch sein, dass aufgrund von ein oder mehreren physikalischen Grenzwerten des Verbrennungsmotors (z.B. einem Druck-Grenzwert und/oder einem Temperatur-Grenzwert) die Zündwinkel- Kenndaten für zumindest einen Teil der Vielzahl von möglichen Betriebspunkten jeweils einen Norm-Zündwinkel angeben, der ein Zündwinkel -Delta von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors (bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm-Randbedingungen) aufweist. Mit anderen Worten, es kann sein, dass der Verbrennungsmotor bei Verwendung eines Kraftstoffs mit einem relativ hohen Norm-ROZ-Wert (z.B. ROZ>100) zumindest für einen Teil der möglichen Betriebspunkte (insbesondere bei einer relativ hohen Motor-Last) nicht unmittelbar an der Klopfgrenze betrieben werden kann. Als Folge daraus geben die Zündwinkel-Kenndaten für diesen Teil der möglichen Betriebspunkte nicht den jeweiligen Zündwinkel an der Klopfgrenze an, sondern einen Zündwinkel, der um ein bestimmtes Zündwinkel-Delta von der Klopfgrenze entfernt ist.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, anhand von Klopfgrenzabstands- Kenndaten für den Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors einen Klopfgrenzabstand (insbesondere ein Zündwinkel -Delta) des Norm-Zündwinkels von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors zu ermitteln. Der Klopfgrenzabstand kann das Zündwinkel-Delta anzeigen, um das der Norm- Zündwinkel bei dem Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors (bei Vorliegen der ein oder mehreren Ist- Randbedingungen oder bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm- Randbedingungen) abweicht (und um das der Norm-Zündwinkel weiter nach „früh“ gestellt werden könnte, bevor die Klopfgrenze des Verbrennungsmotors erreicht wird).

Die Klopfgrenzabstands-Kenndaten können für die Vielzahl von möglichen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors jeweils den Klopfgrenzabstand anzeigen. Die Klopfgrenzabstands-Kenndaten können im Vorfeld zu dem Betrieb des Verbrennungsmotors experimentell und/oder anhand von Simulationen ermittelt worden sein. Ggf. können für unterschiedliche Betriebsarten des Verbrennungsmotors (z.B. z.B. Valvetronic-Betrieb (Laststeuerung über Ventilhub), klassischer Betrieb, gedrosselter Betrieb, Millerbetrieb, etc.) jeweils unterschiedliche Klopfgrenzabstands-Kenndaten bereitgestellt werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den Klopfgrenzabstand des Norm-

Zündwinkels von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von den ein oder mehreren Ist-Randbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit von der Abweichung der ein oder mehreren Ist-Randbedingungen von den ein oder mehreren entsprechenden Norm-Randbedingungen, zu ermitteln. So kann der Klopfgrenzabstand in besonders präziser Weise ermittelt werden.

Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, den Betriebs-Zündwinkel für den Betrieb des Verbrennungsmotors und/oder den Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs auf Basis des Norm -Zündwinkels und auf Basis des Klopfgrenzabstands zu ermitteln. Durch die Berücksichtigung eines Klopfgrenzabstands, der von dem Zündwinkel- Delta des Norm-Zündwinkels von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors abhängt, kann auch bei qualitativ besonders hochwertigen Kraftstoffen (mit einem besonders hohen Ist-ROZ-Wert) in effizienter und zuverlässiger Weise ein wirkungsgradoptimierter Betrieb des Verbrennungsmotors bewirkt werden (zumindest dann, wenn die ein oder mehreren Ist-Randbedingungen von den ein oder mehreren entsprechenden Norm-Randbedingungen abweichen).

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren (aktuell vorliegenden) Ist-Randbedingungen für den Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermitteln, wobei die ein oder mehreren Ist-Randbedingungen zumindest teilweise von den ein oder mehreren entsprechenden Norm-Randbedingungen abweichen. Es kann dann anhand einer, insbesondere modellbasierten, Korrektureinheit und auf Basis der ein oder mehreren Ist-Randbedingungen ein Offsetwert ermittelt werden. Der Betriebs-Zündwinkel für den Betrieb des Verbrennungsmotors und/oder der Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs kann dann in besonders präziser Weise auch auf Basis des Offsetwerts ermittelt werden. So kann der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors weiter erhöht werden.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, anhand einer Klopfadaption (z.B. anhand einer Klopfregelung) ein Adaptions-Zündwinkel-Delta des Norm-Zündwinkels von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors (bei Vorliegen der ein oder mehreren Ist-Randbedingungen) zu ermitteln. Dabei können im Rahmen der Klopfadaption die ein oder mehreren Grenzwerte des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden. Insbesondere kann im Rahmen der Klopfadaption bewirkt werden, dass die ein oder mehreren Grenzwerte des Verbrennungsmotors nicht überschritten werden. Dies kann (bei Verwendung eines Kraftstoffs mit einem relativ hohen Ist-ROZ-Wert) dazu führen, dass im Rahmen der Klopfadaption die eigentliche Klopfgrenze des Verbrennungsmotors nicht erreicht wird.

Der Betriebs-Zündwinkel für den Betrieb des Verbrennungsmotors und/oder der Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs kann in besonders präziser Weise auch auf Basis des Adaptions-Zündwinkel-Deltas ermittelt werden. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, den Norm-ROZ-Wert um einen von dem Adaptions-Zündwinkel -Delta abhängigen ersten Delta-ROZ-Wert zu reduzieren und um einen von dem Klopfgrenzabstand abhängigen zweiten Delta-ROZ-Wert zu erhöhen, um den Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs zu ermitteln. So kann der Ist- ROZ-Wert des Kraftstoffs in besonders präziser Weise ermittelt werden.

Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, den Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs zu ermitteln, mit dem der Verbrennungsmotor betrieben wird. Der Ist-ROZ-Wert kann mit einem ROZ-Schwellenwert verglichen werden (wobei der ROZ- Schwellenwert ggf. für unterschiedliche Betriebspunkte des Verbrennungsmotors unterschiedlich ist). Es kann dann in Abhängigkeit von dem Vergleich entschieden werden, ob der Klopfgrenzabstand bei der Ermittlung des Betriebs- Zündwinkels berücksichtigt wird oder nicht. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, den Klopfgrenzabstand bei der Ermittlung des Betriebs- Zündwinkels zu berücksichtigen, insbesondere nur dann zu berücksichtigen, wenn der Ist-ROZ-Wert gleich wie oder größer als der ROZ-Schwellenwert ist. So kann in wirkungsgradoptimierter Weise die Zuverlässigkeit des Betriebs des Verbrennungsmotors (insbesondere in Bezug auf einen klopffreien Betrieb des Verbrennungsmotors) weiter erhöht werden. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem Kraftstoff (insbesondere mit Benzin) beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, anhand von Zündwinkel -Kenndaten, eines Norm-Zündwinkels für einen Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, sowie das Ermitteln, anhand von Klopfgrenzabstands-Kenndaten und für den Ist- Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, eines Klopfgrenzabstands des Norm- Zündwinkels von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln des Betriebs-Zündwinkels für den Betrieb des Verbrennungsmotors und/oder des Ist-ROZ-Wertes des Kraftstoffs auf Basis des Norm-Zündwinkels und auf Basis des Klopfgrenzabstands.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur la beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor;

Figur 1b ein beispielhaftes Zündwinkel-Kennfeld;

Figur 1c eine beispielhafte Vorrichtung zur Ermittlung des Zündwinkels bzw. des Zündzeitpunktes für den Betrieb eines Verbrennungsmotors;

Figur 2 eine Vorrichtung zur Ermittlung des Zündwinkels bzw. des Zündzeitpunktes für den Betrieb eines Verbrennungsmotors bei Berücksichtigung von Kraftstoffen mit einer besonders hohen ROZ-Zahl; und

Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung des Zündwinkels für den Betriebs eines Verbrennungsmotors.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Wirkungsgrads eines Verbrennungsmotors bei Betrieb mit einem Kraftstoff, der eine besonders hohe ROZ-Zahl (z.B. ROZ>100) aufweist. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. la ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem Verbrennungsmotor 102, der ausgebildet ist, das Fahrzeug 100 anzutreiben, und der mit einem Kraftstoff (z.B. mit Benzin) betrieben wird. Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, den Zündwinkel für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 zu ermitteln. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument die Begriffe Zündwinkel und Zündzeitpunkt in austauschbarer Weise verwendet werden.

Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere Sensoren 104, die eingerichtet sein, ein oder mehrere Betriebsbedingungen für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 (d.h. den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102) zu ermitteln, wie z.B. die Last und/oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors 102. Des Weiteren kann das Fahrzeug 100 ein oder mehreren Sensoren 103 umfassen, die eingerichtet sind, ein oder mehrere Ist-Randbedingungen für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102, wie z.B. die Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums), zu erfassen. Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, den Zündwinkel für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102 und/oder in Abhängigkeit von den ein oder mehreren Ist-Randbedingungen zu ermitteln.

Fig. 1b zeigt ein beispielhaftes Zündwinkel -Kennfeld 110, das im Vorfeld zu dem Betrieb des Verbrennungsmotors 102 (z.B. experimentell und/oder anhand einer Simulation) ermittelt worden ist. Das Zündwinkel -Kennfeld 110 gibt für eine Kombination von ein oder mehreren Betriebsparametem (z.B. die Last 112 und/oder die Drehzahl 111) des Verbrennungsmotors 102 (d.h. für einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102) jeweils einen Norm-Zündwinkel 113 an. Das Zündwinkel -Kennfeld 110 kann für einen Kraftstoff ermittelt worden sein, der einen Norm-ROZ-Wert aufweist. Ferner kann das Zündwinkel-Kennfeld 110 für ein oder mehreren Norm -Randbedingungen ermittelt worden sein. Der Norm-Zündwinkel 113 kann dabei jeweils der frühestmögliche Zündwinkel bei Verwendung eines Kraftstoffs mit dem Norm-ROZ-Wert und bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm-Randbedingungen sein, sodass ein wirkungsgradoptimierter Betrieb des Verbrennungsmotors 102 bewirkt wird.

Wenn der während des Betriebs verwendete Kraftstoff den Norm-ROZ-Wert aufweist und wenn die ein oder mehreren Norm-Randbedingungen vorliegen, dann kann der Verbrennungsmotor 102 mit dem Norm -Zündwinkel 113 betrieben werden. Wenn andererseits der Ist-ROZ-Wert von dem Norm-ROZ-Wert und/oder die ein oder mehreren Ist-Randbedingungen von den ein oder mehreren entsprechenden Norm-Randbedingungen abweichen, so ist typischerweise eine Anpassung des Norm -Zündwinkels 113 erforderlich, um weiterhin einen wirkungsgradoptimierten Betrieb des Verbrennungsmotors 102 zu bewirken. Fig. 1c veranschaulicht eine beispielhafte Anpassung des Norm-Zündwinkels 113. Anhand einer Korrektureinheit 120 kann ein Offsetwert 122 ermittelt werden, mit dem der Norm -Zündwinkel 113 angepasst, insbesondere (nach spät) angepasst, werden kann, um den Betriebs-Zündwinkel 123 für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 zu ermitteln. Die (modellbasierte) Korrektureinheit 120 kann eingerichtet sein, den Offsetwert 122 auf Basis der ein oder mehreren Ist- Randbedingungen 121 (insbesondere auf Basis der Ist-Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums)) und/oder auf Basis des Ist-ROZ-Wertes zu ermitteln. Die in Zusammenhang mit Fig. 1c beschriebene Anpassung des Norm- Zündwinkels 113 beruht auf der Annahme, dass der Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs stets kleiner als der Norm-ROZ-Wert (d.h. als der Auslegungs-ROZ-Wert) ist.

Die Entwicklung von neuen Kraftstoffen führt dazu, dass Kraftstoffe verfügbar werden, die einen besonders hohen ROZ-Wert (z.B. ROZ>100) aufweisen. Als Folge daraus steigt der Norm- bzw. Auslegungs-ROZ-Wert, für den ein Zündwinkel-Kennfeld 110 zu ermitteln und im Fahrzeug 100 zu hinterlegen ist. Wie eingangs dargelegt, weist der Verbrennungsmotor 102 typischerweise ein oder mehrere Grenzwerte auf, die bei Betrieb des Verbrennungsmotors 102 nicht überschritten werden sollten, z.B. einen Druck-Grenzwert, etwa für den Kolben, für das Pleuellager, für die Zündkerze, etc., und/oder einen Temperatur- Grenzwert, etwa für den Kolben, für das Pleuellager, für die Zündkerze, etc. Dies hat wiederum zur Folge, dass bei Verwendung eines Kraftstoffs mit einem relativ hohen Norm-ROZ-Wert und bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm- Randbedingungen zumindest für einen Teil der möglichen Betriebspunkte kein wirkungsgradoptimierter Norm -Zündwinkel 113 ermittelt werden kann (der an der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors 102 liegt). Für diese Betriebspunkte wird dann typischerweise jeweils ein Norm-Zündwinkel 113 in dem Kennfeld 110 hinterlegt, der sich durch die ein oder mehrere Grenzwerte des Verbrennungsmotors 102 ergibt. Wenn der Verbrennungsmotor 102 mit einem Kraftstoff betrieben wird, der eine Ist-Temperatur aufweist, die von der Norm-Temperatur abweicht, insbesondere die höher als die Norm-Temperatur ist, wird durch die Korrektureinheit 120 ein Offsetwert 122 ermittelt, durch den der Norm-Zündwinkel 113 aus dem Zündwinkel-Kennfeld 110 erhöht, d.h. in Richtung „spät“ verstellt, wird. Eine derartige Korrektur des Norm-Zündwinkels 113 ist ggf. nicht erforderlich, wenn der durch das Kennfeld 110 angezeigt Norm -Zündwinkel 113 aufgrund des relativ hohen Norm-ROZ-Wertes nicht an der Kopfgrenze liegt. Als Folge daraus wird der Verbrennungsmotor 102 bei einer Ist-Randbedingung 121 (insbesondere bei einer Ist-Temperatur (z.B. des Kraftstoffs, der angesaugten Luft, des Kühlmittels und/oder der direkten Umgebung des Brennraums)), die von der entsprechenden Norm-Randbedingung abweicht, nicht in wirkungsgradoptimierter Weise betrieben.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 200, die es ermöglicht, auch ausgehend von einem Zündwinkel -Kennfeld 110 für einen Kraftstoff mit einem besonders hohen Norm-ROZ-Wert einen wirkungsgradoptimierten Betrieb des Verbrennungsmotors 102 zu ermöglichen. Die Vorrichtung 200 umfasst zu diesem Zweck eine Kompensationseinheit, die eingerichtet ist, für die unterschiedlichen Betriebspunkte (insbesondere für unterschiedliche Kombinationen von Last 112 und Drehzahl 111) des Verbrennungsmotors 102 jeweils einen Klopfgrenzabstand 222 zu ermitteln. Die Kompensationseinheit kann auf einem im Vorfeld ermittelten Kompensations- bzw. Klopfabstands- Kennfeld 220 basieren, das für die unterschiedlichen Betriebspunkte jeweils den Klopfgrenzabstand 222 angibt.

Der Klopfgrenzabstand 222 für einen Betriebspunkt kann davon abhängen, wie weit der von dem Zündwinkel-Kennfeld 110 angezeigte Norm -Zündwinkel 113 (aufgrund der ein oder mehreren Grenzwerte des Verbrennungsmotors 102) von der Klopfgrenze (und somit von einem wirkungsgradoptimierten Betrieb des Verbrennungsmotors 102) abweicht. Der Klopfgrenzabstand 222 kann für unterschiedliche Betriebspunkte (und ggf. für unterschiedliche Betriebsarten des Verbrennungsmotors 102) unterschiedlich sein. Das Kompensations-Kennfeld 220 zur Ermittlung des jeweiligen Klopfgrenzabstands 222 kann im Vorfeld zu dem Betrieb des Verbrennungsmotors 102 (experimentell und/oder anhand von Simulation) ermittelt worden sein.

Es kann somit auf Basis der ein oder mehreren Ist-Randbedingungen 121 ein Offsetwert 122 für den durch das Zündwinkel-Kennfeld 110 (für den aktuellen Betriebspunkt) angezeigten Norm -Zündwinkel 113 ermittelt werden. Ferner kann der Klopfgrenzabstand 222 für den aktuellen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102 ermittelt werden (ggf. unter Berücksichtigung der ein oder mehreren Ist-Randbedingungen 121). Der Norm-Zündwinkel 113 kann dann basierend auf dem Offsetwert 122 und basierend auf dem Klopfgrenzabstand 222 angepasst werden, um den Betriebs-Zündwinkel 123 für den Betrieb (insbesondere für die Vorsteuerung) des Verbrennungsmotors 102 zu ermitteln. Beispielsweise kann der Betriebs-Zündwinkel 113 ZB ermittelt werden, als ZB = ZN + O - K, wobei ZN der Norm-Zündwinkel 113 ist, wobei O der Offsetwert 122 ist, und wobei K der Klopfgrenzabstand 222 ist.

Wie eingangs dargelegt, sollte ein Verbrennungsmotor 102 im gesamten Betriebsbereich (d.h. für alle Betriebspunkte) wirkungsgradoptimal an der Klopfgrenze betrieben werden. Die Klopffestigkeit von Kraftstoffen (d.h. der ROZ-Wert von Kraftstoffen) nimmt durch technische Verbesserungen in der Herstellung weiter zu. Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, die wirkungsgradbezogenen Potenziale, die diese Kraftstoffe bezüglich Klopffestigkeit bieten, in effizienter und zuverlässiger Weise zu nutzen.

Durch ein Steuerungs- und/oder Regelungsverfahren bei Betrieb des Verbrennungsmotors 102 kann anhand einer Messung der Klopfgrenze (die über eine Klopferkennung und -regelung erkannt wird) auf die Qualität, d.h. auf den Ist-ROZ-Wert, des aktuell verwendeten Kraftstoffs geschlossen werden. Mit dieser ermittelten Kraftstoffqualität kann die Vorsteuerung der Zündung (d.h. kann der Betriebs-Zündwinkel 123) passend korrigiert werden. Zudem kann ein Modell zur Korrektur der Zündungsvorsteuerung (d.h. zur Ermittlung des Betriebs-Zündwinkels 123) verwendet werden, das die Ansaugtemperatur (d.h. die Ist-Temperatur) und/oder das die Motortemperatur berücksichtigt.

Wenn die Zündung nicht im gesamten Kennfeldbereich uneingeschränkt für den Kraftstoff frühestmöglich gewählt werden kann (z.B., weil ansonsten die Bauteiltemperaturgrenze der Zündkerze überschritten wird), ist die gemessene Klopfgrenze typischerweise nicht mehr aussagekräftig bzgl. der Qualität (insbesondere bzgl. des Ist-ROZ-Wertes) des verwendeten Kraftstoffes. Diese Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors 102 können deshalb nicht bei der Ermittlung der Kraftstoffqualität berücksichtigt werden, sodass eine Ermittlung der Kraftstoffqualität in diesen Bereichen nicht möglich ist.

Wie bereits dargelegt, ist bei Verwendung von sehr klopffesten Kraftstoffen (ROZ-Werte >100) im Hochlastbereich die Klopfgrenze ggf. nicht mehr messbar, da bei für die Klopfneigung günstigen Randbedingungen (geringe Umgebungsund Motortemperaturen), insbesondere da bei den ein oder mehreren Norm- Randbedingungen, ansonsten maximal zulässige Drücke im Brennraum (d.h. Grenzwerte des Verbrennungsmotors 102) überschritten werden. Diese maximal zulässigen Drücke werden z.B. definiert über die Bauteilfestigkeitsgrenzen der an der Verbrennung beteiligten Komponenten (z.B. Komponenten der Kolbenbaugruppe und/oder der Zündkerze und/oder des Pleuellagers, etc.) sowie Komponenten des Ventil- und Kurbeltriebs. Durch den erforderlichen Abstand zu der Klopfgrenze ist daher eine generelle Anwendung und/oder eine fehlerfreie Funktion der weiter oben beschriebenen Kraftstoffqualitätserkennung nicht mehr möglich. Bei klopfkritischen Ist-Randbedingungen aufgrund erhöhter Temperaturen (z.B. des Kraftstoffs, der Ansaugluft und/oder des Motors 102) wird die Zündung (durch die Korrektureinheit 120) typischerweise Richtung spät korrigiert. Wird bei Verwendung eines Kraftstoffs mit einer relativ hohen Oktanzahl die gleiche Spätstellung des Zündwinkels in Betriebspunkten verwendet, in denen (bei Vorliegen der ein oder mehreren Norm-Randbedingungen) ein Klopfgrenzabstand zur Einhaltung der maximal zulässigen Drücke (d.h. der ein oder mehreren Grenzwerte des Verbrennungsmotors 102) vorliegt, wird das Kraftstoff- Wirkungsgradpotenzial nicht ausgenutzt. Damit steigen typischerweise der Verbrauch und/oder CO2-Emissionen und/oder Abgastemperaturen des Verbrennungsmotors 102 an, obwohl dies bei Ist-Randbedingungen, die von den Norm-Randbedingungen abweichen, nicht erforderlich wäre.

Wie weiter oben dargelegt, kann die Klopfadaption einen zur aktuell verwendeten Kraftstoff qualität passenden Offset 122 an die Zündungsvorsteuerung weitergeben. Dieser Offset 122 kann zusätzlich um den Klopfgrenzabstand 222 (z.B. in Form eines Werts, der aus einem Drehzahl-/ Lastabhängigen Kennfeld 220 ausgelesen wird) korrigiert werden. Damit kann auch in Betriebsbereichen, in denen die Klopfgrenze (z.B. wegen maximal zulässiger Druckgrenzen im Brennraum) nicht mit allen Kraftstoffen angefahren werden kann, eine Kraftstoffqualitätsermittlung erfolgen bzw. die Kraftstoffqualität durchgehend richtig berechnet werden.

Alternativ oder ergänzend kann die Korrektur der Zündungsvorsteuerung (z.B. eine Korrektur aufgrund einer Abweichung von einer Norm-Randbedingung, etwa einer Norm-Temperatur) mit dem Klopfgrenzabstand 222 verrechnet werden, um den Betriebs-Zündwinkel 123 zu ermitteln. Dies kann ggf. nur dann bewirkt werden, wenn eine bestimmte Aktivierungsbedingung erfüllt ist. Eine beispielhafte Aktivierungsbedingung ist, dass auf Basis der Klopfadaption erkannt wird, dass der Ist-ROZ-Wert des Kraftstoffs einen bestimmten ROZ- Schwellenwert erreicht oder überschreitet (wobei der ROZ-Schwellenwert für unterschiedliche Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 102 unterschiedlich sein kann). Durch die Berücksichtigung des Klopfgrenzabstands 222 kann das ROZ-Potenzial eines hochoktanigen Kraftstoffs vollständig zur CO2- und/oder Verbrauchsminimierung ausgenutzt werden und/oder es können negative Auswirkungen durch Degradationsmaßnahmen auf ein Minimum reduziert werden.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 300 zum Betrieb eines Verbrennungsmotors 102 mit einem Kraftstoff, wobei der Kraftstoff einen Ist-ROZ-Wert aufweist. Das Verfahren 300 kann insbesondere darauf ausgelegt sein, den Betriebs-Zündwinkel 123 für den Betrieb (insbesondere für die Vorsteuerung der Zündwinkel-Regelung) des Verbrennungsmotors 102 zu ermitteln.

Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln 301, anhand von (im Vorfeld ermittelten) Zündwinkel -Kenndaten 110, eines Norm-Zündwinkels 113 für den (aktuell vorliegenden) Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102. Die Zündwinkel -Kenndaten 110 können für eine Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Betriebspunkten jeweils einen Norm-Zündwinkel 113 angeben. Ein möglicher Betriebspunkt kann ggf. einer Kombination aus Last 112 und Drehzahl 111 des Verbrennungsmotors 102 entsprechen. Die Zündwinkel -Kenndaten 110 können für einen Kraftstoff ermittelt worden sein, der einen Norm-ROZ-Wert aufweist. Ferner können die Zündwinkel -Kenndaten 110 für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 bei Vorliegen von ein oder mehreren Norm- Randbedingungen (z.B. bei Vorliegen einer Norm-Temperatur des Kraftstoffs und/oder der Ansaugluft, bei Vorliegen einer Norm-Temperatur des Verbrennungsmotors und/oder bei Vorliegen eines Norm-Lambdawertes (d.h. eines Norm-Verhältnisses aus Verbrennungsluft und Kraftstoff) ermittelt worden sein. Bei dem aktuellen Betrieb des Verbrennungsmotors 102 können ein oder mehrere Ist-Randbedingungen vorliegen, die von den ein oder mehreren entsprechenden Norm-Randbedingungen abweichen.

Das Verfahren 300 umfasst ferner das Ermitteln 302, anhand von Klopfgrenzabstands-Kenndaten 220 und für den Ist-Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 102, eines Klopfgrenzabstands 222 des Norm -Zündwinkels 113 von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors 102. Der Klopfgrenzabstand 222 kann das Zündwinkel -Delta angeben, um das der Norm-Zündwinkel 113 in dem (aktuellen) Ist-Betriebspunkt (und bei Vorliegen der ein oder mehreren Ist- Randbedingungen) von der Klopfgrenze des Verbrennungsmotors 102 abweicht. Dabei kann der Klopfgrenzabstand 222 von den ein oder mehreren Ist- Randbedingungen, insbesondere von der Abweichung der ein oder mehreren Ist- Randbedingungen von den ein oder mehreren entsprechenden Norm- Randbedingungen, abhängen.

Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 303 eines Betriebs- Zündwinkels 123 für den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 und/oder des Ist- ROZ-Wertes des Kraftstoffs auf Basis des Norm-Zündwinkels 113 und auf Basis des Klopfgrenzabstands 222.

Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, auch bei Kraftstoffen mit einem besonders hohen ROZ-Wert in effizienter und zuverlässiger Weise einen wirkungsgradoptimierten Betrieb des Verbrennungsmotors 102 zu bewirken.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.