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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors, und betrifft insbesondere eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit einem Zylinderinnendrucksensor versehen ist, der an einem Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils angebracht ist und einen Druck in der Brennkammer erfasst.
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JP 2014-001700 A offenbart eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer des Motors, sowie einem Zylinderinnendrucksensor, der an einem Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils angebracht ist und den Druck in der Brennkammer erfasst. Bei dieser Vorrichtung wird eine Genauigkeitsabnahme der Steuerung basierend auf dem Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensors verhindert, indem durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugtes Kraftstoffeinspritz-Rauschen reduziert wird. Insbesondere wird ein Prozess durchgeführt, um den erfassten Zylinderinnendruck während einer Rauschbeseitigungsperiode durch einen geschätzten Motorlaufdruck zu ersetzen, der einen Verbrennungszyklus zuvor berechnet wird, oder ein Prozess, um den erfassten Zylinderinnendruck während der Rauschbeseitigungsperiode durch einen erfassten Zylinderinnendruck, der beim Kraftstoffsperrbetrieb erhalten wird, zu ersetzen.
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In dieser herkömmlichen Vorrichtung wird der Prozess, der den erfassten Zylinderinnendruck durch den geschätzten Druck oder den beim Kraftstoffsperrbetrieb erfassten Zylinderinnendruck ersetzt, durchgeführt, um das Kraftstoffeinspritz-Rauschen zu beseitigen. Daher besteht ein Problem, dass die Erfassungsgenauigkeit des Zylinderinnendrucks in die Periode fällt, während der das Kraftstoffeinspritz-Rauschen auf das Erfassungssignal aufgelagert wird. Wenn ferner das Auflagern des Kraftstoffeinspritz-Rauschens im Arbeitstakt erfolgt, ist es unmöglich, durch einen Signalaustauschprozess das Rauschen zu beseitigen.
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In der
DE 10 2008 004 442 B3 wird für wenigstens eine Störgröße des Zylinderdrucksignals, die nur während bestimmter begrenzter Zeitspannen des Druckverlaufs eines Arbeitsspiels auftritt, ein auf die Art der Störgröße abgestimmtes Filter festgelegt und dem oder den entsprechenden zeitlichen Störgrößenfenstern im Arbeitsspiel zugeordnet. Dann wird das Zylinderdrucksignal kurbelwellenabhängig gefiltert, indem entsprechend der Kurbelwellenposition für eine aktuelle Störgröße ein zeitlich und der Art nach abgestimmtes Filter appliziert wird.
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Die
US 9 200 585 B2 zeigt eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Zylinderinnendrucksensor, eine Kraftstoffeinspritzparameter-Berechnungseinrichtung, eine Antriebsvorrichtung und eine Sensorausgangssignal-Verarbeitungseinrichtung aufweist. Die Sensorausgangssignal-Verarbeitungseinrichtung ist konfiguriert, um eine Rauschreduzierungsperiode entsprechend einer Öffnungszeit und einer Öffnungsstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils einzustellen, und um während der Rauschreduzierungsperiode Rauschen zu verringern, das im Ausgangssignal des Zylinderinnendrucksensor-Ausgangssignals enthalten ist und durch Öffnen des Brennstoffeinspritzventils verursacht wird.
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Die
US 2013/0036803 A1 zeigt eine Zylinderinnendruckerfassungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche aufweist: eine Referenzspannung-Ausgabeschaltung die eine Referenzspannung mit einem Pegel ausgibt, der entsprechend einem Schaltsignal unter mehreren Regeln ausgewählt wird; eine Pegelverschiebungsschaltung, die einen Pegel eines Sensorsignals eines Innendrucksensors um einen gewählten Pegel der Referenzspannung zu einer Niederdruck-Signalpotentialseite des Zylinderinnendrucks verschiebt; eine A/D-Wandlerschaltung, die das verschobene Sensorsignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal umwandelt; und eine Steuereinrichtung zum Ausgeben des Schaltsignals derart, dass die Referenzspannung den Pegel auf der Niederdruck-Signalpotentialseite von einer Offset-Spannung hat, und zum Erfassen des Zylinderinnendrucks auf der Basis des digitalen Ausgangssignals des A/D-Wandlers.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern anzugeben, der versehen ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer entsprechend jedem Zylinder, sowie einem Zylinderinnendrucksensor, der an einem Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils jedes Zylinders angebracht ist, wobei das Auflagern des Kraftstoffeinspritz-Rauschens auf das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors unterdrückt werden kann, ohne den Signalaustauschprozess durchzuführen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern angegeben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist ein Kraftstoffeinspritzventil (7) und einen Zylinderinnendrucksensor (2) auf, der für jeden der Mehrzahl von Zylindern angeordnet ist. Das Kraftstoffeinspritzventil spritzt Kraftstoff in eine Brennkammer jedes Zylinder ein und der Zylinderinnendrucksensor erfasst einen Druck in der Brennkammer. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst zumindest eine Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung und ein Rauschunterdrückungsmittel (41). Die zumindest eine Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung ist entsprechend zumindest für ein Zylinderpaar vorgesehen, das eine Kombination von zwei Zylindern (zum Beispiel Nr.-1-Zylinder und Nr.-4-Zylinder) ist, die in der Mehrzahl von Zylindern enthalten sind. Die zumindest eine Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung führt zwei Aktivierungssolenoiden (L1, L4) der zwei Kraftstoffeinspritzventile (7), die an dem zumindest einen Zylinderpaar angebracht sind, einen Aktivierungsstrom zu. Das Rauschunterdrückungsmittel ist zwischen der zumindest einen Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung und den Aktivierungssolenoiden angeordnet. Das Rauschunterdrückungsmittel enthält zwei Ausgangsanschlüsse (T12, T13), die jeweils mit den zwei Aktivierungssolenoiden der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbunden sind, sowie ein Masseimpedanz-Reduziermittel (R13, C13, etc.) zum Reduzieren einer Masseimpedanz zwischen einem der zwei Ausgangsanschlüsse und der Masse. Wenn eines (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-4-Zylinders) der zwei Einspritzventile aktiviert wird, reduziert das Masseimpedanz-Reduziermittel die Masseimpedanz zwischen dem mit dem Ausgangsanschluss (T12) verbundenen Aktivierungssolenoid (L1) des anderen (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-1-Zylinders) der zwei Einspritzventile und der Masse.
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Mit dieser Konfiguration werden die zwei Kraftstoffeinspritzventile, die an dem Zylinderpaar angebracht sind, durch die Zylinderpaaraktivierungsschaltung aktiviert, und wenn eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird, wird die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses, der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist (d. h. die Impedanz zwischen Masse und dem Ausgangsanschluss, der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist), reduziert. Diese Reduktion der Masseimpedanz macht es möglich, die Auflagerung des Kraftstoffeinspritz-Rauschens auf das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors, der an dem anderen Kraftstoffeinspritzventil angebracht ist, zu unterdrücken oder zu verhindern, wenn das eine Kraftstoffeinspritzventil aktiviert wird.
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Bevorzugt enthält das Rauschunterdrückungsmittel einen Eingangsanschluss (T11), der mit der zumindest einen Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung verbunden ist, sowie ein Strombegrenzungsmittel (R13, Q11, Q12, etc.), das zwischen dem Eingangsanschluss und den zwei Ausgangsanschlüssen (T12, T13) vorgesehen ist. Wenn eines (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-4-Zylinders) der zwei Einspritzventile aktiviert wird, begrenzt das Strombegrenzungsmittel den Strom von dem Eingangsanschluss (T11) zu dem Ausgangsanschluss (T12), der mit dem Aktivierungssolenoid (L1) des anderen (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-1-Zylinders) der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbunden ist.
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Wenn bei dieser Konfiguration eines der zwei Einspritzventile aktiviert wird, wird der Strom von dem Eingangsanschluss über den Ausgangsanschluss, der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist, begrenzt. Dementsprechend kann ein zu starker Strom verhindert werden, auch wenn die Masseimpedanz zwischen dem Ausgangsanschluss, der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist, reduziert ist.
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Bevorzugt macht, wenn eines (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-4-Zylinders) der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird, das Masseimpedanz-Reduziermittel die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses (T12), der mit dem Aktivierungssolenoid (L1) des anderen (zum Beispiel des Kraftstoffeinspritzventils 7 des Nr.-1-Zylinders) der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbunden ist, im Wesentlichen gleich „0”.
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Wenn mit dieser Konfiguration eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird, wird die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses, der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen der zwei Einspitzventile verbunden ist, im Wesentlichen gleich „0” gemacht. Dementsprechend kann verhindert werden, dass Kraftstoffeinspritz-Rauschen auf das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors aufgelagert wird.
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Bevorzugt besteht das Strombegrenzungsmittel aus zwei Gate-isolierten Bipolar-Transistoren (Q11) und einem Steuerblock (S11, D11, R11, R12, R13, Q13, etc.), um die zwei Gate-isolierten Bipolar-Transistoren ein-/auszu steuern, wobei die zwei Gate-isolierten Bipolar-Transistoren jeweils zwischen dem Eingangsanschluss (T11) und den zwei Ausgangsanschlüssen (T12, T13) angeschlossen sind. Wenn eines (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-4-Zylinders) der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird, schaltet der Steuerblock den Gate-isolierten Bipolar-Transistor (Q11) ein, der zwischen dem Eingangsanschluss (T11) und dem mit dem einen der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbundenen Ausgangsanschluss (T13) angeschlossen ist, und schaltet den Gate-isolierten Bipolar-Transistor (Q11) aus, der zwischen dem Eingangsanschluss (T11) und dem mit dem anderen (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-1-Zylinders) der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbundenen Ausgangsanschluss (T12) angeschlossen ist.
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Mit dieser Konfiguration wird die Ein-/Aus-Steuerung der zwei Gate-isolierten Bipolar-Transistoren, die zwischen dem Eingangsanschluss und den zwei Ausgangsanschlüssen angeschlossen sind, durchgeführt. Wenn eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird, wird der Gate-isolierte Bipolar-Transistor, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem einen der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbundenen Ausgangsanschluss angeschlossen ist, eingeschaltet, und wird der Gate-isolierte Bipolar-Transistor, der zwischen dem Eingangsanschluss und dem mit dem anderen der zwei Kraftstoffeinspritzventile verbundenen Ausgangsanschluss angeschlossen ist, ausgeschaltet. Daher kann ein unnötiger Stromfluss dann verhindert werden, wenn die Masseimpedanz zwischen der Masse und dem Ausgangsanschluss, der mit dem Aktivierungssolenoid des nicht-aktiven Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist, im Wesentlichen gleich „0” gemacht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine Konfiguration einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführung;
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2 zeigt einen Ort eines Zylinderinnendrucksensors;
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3 erläutert in einem Zeitdiagramm ein von der Erfindung zu lösendes Problem;
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4 erläutert in einem Schaltplan den Grund für die Auflagerung des in 3 mit unterbrochenen Linien gezeigten Kraftstoffeinspritz-Rauschens auf ein Zylinderinnendruck-Erfassungssignal;
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5 zeigt eine Verbindung zwischen einem Hauptabschnitt eines Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblocks, Rauschbeseitigungsschaltungen und Solenoiden für Kraftstoffeinspritzventile;
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6A und 6B zeigen in Zeitdiagrammen Änderungen im Stromfluss durch das Aktivierungssolenoid des Kraftstoffeinspritzventils und des entsprechenden Ventilöffnungs-Befehlssignals;
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7 zeigt in einem Schaltplan eine Konfiguration einer in 5 gezeigten Rauschbeseitigungsschaltung; und
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8A bis 8D sind Zeitdiagramme zur Darstellung von Schaltsteuersignalen (SD1a, SD4a) des in 7 gezeigten Schaltelements (S11).
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1 zeigt eine Konfiguration einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführung. Jeder Zylinder eines Vierzylinder-Direkteinspritz-Verbrennungsmotors (nachfolgend als „Motor” bezeichnet) 1 ist mit einem Zylinderinnendrucksensor 2 zum Erfassen eines Zylinderinnendrucks PCYL versehen. In dieser Ausführung ist der Zylinderinnendrucksensor 2 mit einem an jedem Zylinder angebrachten Kraftstoffeinspritzventil 7 integriert, wie in 2 gezeigt. Es ist anzumerken, dass der Zylinderinnendrucksensor 2 und das Kraftstoffeinspritzventil 7 in 1 separat gezeigt sind, da 1 zur Erläuterung der Konfiguration der Steuervorrichtung dient.
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Der Zylinderinnendrucksensor 2 besteht aus einem ringförmig angeordneten piezoelelektrischen Element und ist an einer solchen Position angeordnet, dass das piezoelektrische Element eine Einspritzdüsenöffnung 7a des Kraftstoffeinspritzventils 7 umgibt. Verbindungsleitungen zum Ausgeben eines Erfassungssignals des Zylinderinnendrucksensors 2 sowie Verbindungsleitungen zum Zuführen eines Aktivierungssignals zum Kraftstoffeinspritzventil 7 sind über einen Anschlussblock 7b mit einer Zylinderinnendruck-Sensoreinheit (nachfolgend als „CPS-ECU” bezeichnet) 4 verbunden, sowie einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend als „FI-ECU” bezeichnet) 5 zum Steuern/Regeln des Motors 1. Ein Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungssignal (Ventilöffnungs-Befehlssignal) wird von der FI-ECU 5 dem Kraftstoffeinspritzventil 7 zugeführt. Das Kraftstoffeinspritzventil 7 wird gemäß dem Aktivierungssignal von der FI-ECU 5 geöffnet, und der Kraftstoff wird in einer Menge entsprechend einer Ventilöffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventils 7 in eine Brennkammer jedes Zylinders eingespritzt.
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Der Motor 1 ist mit einem Kurbelwinkelstellungssensor 3 versehen, um einen Drehwinkel einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 1 zu erfassen. Der Kurbelwinkelstellungssensor 3 erzeugt ein Pulssignal mit einer 1-Grad-Kurbelwinkelperiode, ein Pulssignal mit einer 180-Grad-Kurbelwinkelperiode sowie ein Pulssignal mit einer 720-Grad-Kurbelwinkelperiode und führt die erzeugten Pulssignale der CPS-ECU 4 und der FI-ECU 5 zu.
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Die CPS-ECU 4 ist versehen mit einem Ladungsverstärkerblock 10, einem A/D-Wandlerblock 11, einem Pulsgeneratorblock 13, einer CPU (Zentralen Prozessoreinheit) 14, einem ROM (Festwertspeicher) 15 zum Speichern von mit der CPU ausgeführten Programmen sowie einem RAM (Direktzugriffsspeicher) 16, in das die CPU Daten des erfassten Zylinderinnendrucks und Berechnungsergebnisse und dergleichen abspeichert. Das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 wird in den Ladungsverstärkerblock 10 eingegeben. Der Ladungsverstärkerblock 10 integriert und verstärkt das Eingangssignal. Das von dem Ladungsverstärkerblock 10 integrierte und verstärkte Signal wird in den A/D-Wandlerblock 11 eingegeben. Von dem Kurbelwinkelstellungssensor ausgegebene Pulssignale werden in den Pulsgeneratorblock 13 eingegeben. Der Ladungsverstärkerblock 10 besteht aus einem Operationsverstärker, Kondensatoren, Widerständen und anderen Teilen. In der vorliegenden Ausführung wird das Ausgangssignal des Ladungsverstärkerblocks 10 als Zylinderinnendrucksensor-Erfassungssignal PCYL beschrieben.
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Der A/D-Wandlerblock 11, der einen Puffer 12 aufweist, wandelt das von dem Ladungsverstärkerblock 10 eingegebene Zylinderinnendruck-Erfassungssignal in einen digitalen Wert um und speichert den digitalen Wert in dem Puffer 12. Insbesondere wird dem A/D-Wandlerblock 11 das Pulssignal (nachfolgend als „1-Grad-Puls” bezeichnet) PLS1 der 1-Grad-Kurbelwinkelperiode von dem Pulsgeneratorblock 13 zugeführt. Der A/D-Wandlerblock 11 tastet das Zylinderinnendruck-Erfassungssignal mit der Periode des 1-Grad-Pulssignals DLS1 ab, wandelt das abgetastete Signal in einen digitalen Wert um und speichert den digitalen Wert in den Puffer 12.
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Andererseits wird der CPU 14 ein Pulssignal PLS6 mit einer 6-Grad-Kurbelwinkelperiode von dem Pulsgeneratorblock 13 zugeführt, und die CPU 14 liest den in Puffer 12 gespeicherten digitalen Wert mit der Periode des 6-Grad-Pulses PLS6 aus.
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Die FI-ECU 5 ist versehen mit einer Eingangsschaltung, die eine A/D-Wandlerschaltung beinhaltet, einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Ausgabeschaltung (einschließlich einer Kraftstoffeinspritz-Aktivierungsschaltung, die später beschrieben wird). Die FI-ECU berechnet eine Öffnungszeitperiode und eine Öffnungszeitgebung des Kraftstoffeinspritzventils sowie eine Zündzeit einer Zündkerze (nicht gezeigt) gemäß einer Motordrehzahl NE, die basierend auf dem vom Kurbelwinkelstellungssensor 3 zugeführten Pulssignal berechnet wird, und anderen Motorbetriebsparametern, wie etwa einer Einlassluftströmungsrate GAIR des Motors 1, einem Einlassdruck PBA, einer Kühlwassertemperatur TW und einer Einlasslufttemperatur TA, die von nicht gezeigten Sensoren erfasst werden, um die Kraftstoffeinspritzmenge und die Zündzeit des des Motors 1 zu steuern/zu regeln.
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Die CPS-ECU 4 und die FI-ECU 5 sind über einen Datenbus 20 miteinander verbunden, und senden und empfangen wechselweise erforderliche Daten durch den Datenbus 20.
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3 ist ein Zeitdiagramm (die horizontale Achse entspricht dem Kurbelwinkel CA) zum Erläutern des von der vorliegenden Erfindung zu lösenden Problems, und zeigt Änderungen im Zylinderinnendruck-Erfassungssignal PCYL. Wenn man den mit dem Kraftstoffeinspritzventil 7 integrierten Zylinderinnendrucksensor 2 verwendet, wie in 2 gezeigt, gelangt Rauschen (Kraftstoffeinspritz-Rauschen) aufgrund des Ventilöffnungs-Aktivierungssignals des Kraftstoffeinspritzventils 7 in das Zylinderinnendrucksensor-Erfassungssignal PCYL, und der Erfassungssignal-Wellenverlauf ändert sich stark, wie mit der unterbrochenen Linie gezeigt.
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Das Kraftstoffeinspritz-Rauschen tritt auf, wenn man die Konfiguration verwendet, in der für zwei Kraftstoffeinspritzventile 7 eine gemeinsame Aktivierungsschaltung verwendet wird. Insbesondere wurde festgestellt, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen, das auf das Erfassungssignal des an einem der zwei Kraftstoffeinspritzventile angebrachten Zylinderinnendrucksensors 2 aufgelagert wird, durch die Kraftstoffeinspritzung des anderen der zwei Kraftstoffeinspritzventile erzeugt wird, und das Rauschen durch die gemeinsame Aktivierungsschaltung (nachfolgend als Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung” bezeichnet) auf Erfassungssignal aufgelagert wird. In dieser Ausführung wird eine Rauschbeseitigungsschaltung zwischen die Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung die Kraftstoffeinspritzventile eingefügt, und wird verhindert, dass das in 3 mit der unterbrochenen Linie angegebene Kraftstoffeinspritz-Rauschen auf das Erfassungssignal aufgelagert wird, wodurch es möglich gemacht wird, den mit der durchgehenden Linie gezeigten Erfassungssignal-Wellenverlauf zu erhalten.
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4 zeigt eine Konfiguration einer herkömmlichen Schaltung zum Aktivieren der Kraftstoffeinspritzventile 7 eines Nr.-1-Zylinders und eines Nr.-4-Zylinders zur Erläuterung des Grunds dafür, warum das in 3 mit der unterbrochenen Linie gezeigte Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal gelangt. Die Aktivierungssolenoide L1 und L4 der Kraftstoffeinspritzventile 7 des Nr.-1-Zylinders und Nr.-4-Zylinders sind mit dem Anschluss TX1 verbunden. 4 zeigt ferner die Zylinderinnendrucksensoren 2, die mit den Kraftstoffeinspritzventilen 7 integriert sind, sowie Verbindungsleitungen (die zum Ladungsverstärkerblock 10 laufen). 4 zeigt einen Transistor QX1 zum Steuern der Zufuhr der verstärkten Spannung VUP, und 4 zeigt auch einen Transistor QX2 zum Steuern der Zufuhr der Batteriespannung VB. Durch Einschalten des Transistors QX3 wird der Aktivierungsstrom dem Aktivierungssolenoid L1 des Nr.-1-Zylinders zugeführt, und durch Einschalten des Transistors QX4 wird der Aktivierungsstrom dem Aktivierungssolenoid L4 des Nr.-4-Zylinders zugeführt.
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In dieser herkömmlichen Schaltung fließt der Aktivierungsstrom ID durch das Aktivierungssolenoid L4, wenn der Transistor QX4 eingeschaltet wird, um das Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-4-Zylinders zu öffnen. Hierbei fließt ein leichter Leckstrom IL durch das Aktivierungssolenoid L1, das mit dem Anschluss TX1 verbunden ist. Vermutlich ist der Leckstrom IL die Ursache dafür, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 eintritt. Dementsprechend ist in dieser Ausführung eine Rauschbeseitigungsschaltung, wie nachfolgend beschrieben, zwischen den Anschluss TX1 und die Aktivierungssolenoide L1 und L4 eingesetzt, um zu verhindern, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal gelangt.
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5 zeigt eine Verbindung zwischen einem Hauptabschnitt eines in der FI-ECU 5 enthaltenen Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblocks 30, den Rauschbeseitigungsschaltungen und den Aktivierungssolenoiden der Kraftstoffeinspritzventile 7. 5 zeigt die Aktivierungssolenoide L1 bis L4, die jeweils in dem Nr.-1-Zylinder bis Nr.-4-Zylinder vorgesehen sind.
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Der Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblock 30 ist versehen mit Schaltelementen S1 bis S8, Dioden D1 und D2, Widerständen R1 und R2, einer Verstärkerschaltung 31, einem Stromerfassungsblock 32 sowie einer Steuer-CPU (nicht gezeigt). Der Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblock 30 ist über Anschlüsse T1 und T2 mit den Rauschbeseitigungsschaltungen 41 und 42 verbunden, und ist ferner über Anschlüsse T3 bis T6 mit den Aktivierungssolenoiden L1 bis L4 verbunden. Zum Beispiel werden, als die Schaltelemente S1 bis S8, Feldeffekttransistoren verwendet. Der Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblock 30 stellt zwei Zylinderpaar-Aktivierungsschaltungen dar.
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Die Verstärkerschaltung 31 verstärkt die Batteriespannung VB zur Ausgabe der verstärkten Spannung VUP. Die verstärkte Spannung VUP wird über die Schaltelemente S2 und S3 an die Anschlüsse T1 und T2 ausgegeben. Die Batteriespannung VB wird über die Schaltelemente S3, S4 und die Dioden D1, D2 an die Anschlüsse T1 und T2 ausgegeben. Die Schaltelemente S5 und S8, die jeweils mit den Anschlüssen T3 und T6 verbunden sind, sind mit einem Ende des Widerstands R1 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R1 ist geerdet. Ähnlich sind die Schaltelemente S6 und S7, die jeweils mit den Anschlüssen T4 und T5 verbunden sind, mit einem Ende des Widerstands R2 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R2 ist geerdet.
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Die einen Enden der Widerstände R1 und R2 sind mit dem Stromerfassungsblock 32 verbunden, und die Werte der durch die Aktivierungssolenoide L1 bis L4 fließenden Ströme werden mit der Spannung zwischen den beiden Enden der Widerstände R1 und R2 erfasst, wenn die Kraftstoffeinspritzventile aktiviert werden.
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6A zeigt im Zeitdiagram Änderungen im Strom ID1, der durch das Aktivierungssolenoid L1 fließt, und 6B zeigt das entsprechende Ventilöffnungs-Befehlssignal SD1. Es ist anzumerken, dass sich die durch die Aktivierungssolenoide L2 bis L4 fließenden Ströme ID2 bis ID4 und die Ventilöffnungs-Befehlssignale SD2 bis SD4 ähnlich ändern.
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Die Ein-/Aus-Steuerung des Schaltelements S5 wird mit dem Ventilöffnungs-Befehlssignal SD1 ausgeführt, so dass das Schaltelement S5 während der Periode TSD1 eingeschaltet wird, während der das Ventilöffnungs-Befehlssignal SD1 einen hohen Pegel einnimmt. Die Ein-/Aus-Steuerung der Schaltelemente S6 bis S8 wird von den Ventilöffnungs-Befehlssignalen SD2 bis SD4 ähnlich durchgeführt, wenn die entsprechenden Kraftstoffeinspritzventile geöffnet werden. Die Ventilöffnungs-Befehlssignale SD1 bis SD4 werden von der Steuer-CPU zugeführt.
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Ferner wird das Schaltelement S1 durch das verstärkte Spannungssteuersignal SCVU1 angesteuert, um es während der Verstärkungsperiode TBST einzuschalten, wie in 6A gezeigt, und die Ein-/Aus-Steuerung des Schaltelements S3 erfolgt derart, dass der Ventilöffnungszustand des Kraftstoffeinspritzventils 7 durch das Batteriespannungssteuersignal SCVB1 während der Halteperiode THLD beibehalten wird, wie in 6A gezeigt. Die Schaltelemente S2 und S4 werden auf ähnliche Weise durch das verstärkte Spannungssteuersignal SCVU2 und das Batteriespannungssteuersignal SCVB2 angesteuert. Die Steuersignale SCVU1, SCVU2, SCVB1 und SCVB2 werden von der Steuer-CPU zugeführt.
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Die Anschlüsse T1 und T2 des Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblocks 30 sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen T11 und T21 der Rauschbeseitigungsschaltungen 41 und 42 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse T12 und T13 der Rauschbeseitigungsschaltung 41 sind jeweils mit den Aktivierungssolenoiden L1 und L4 verbunden, und die Ausgangsanschlüsse T22 und T23 der Rauschbeseitigungsschaltung 42 sind jeweils mit den Aktivierungssolenoiden L2 und L3 verbunden. Schaltsteuersignale SD1a und SD4a werden von der Steuer-CPU der Rauschbeseitigungsschaltung 41 zugeführt, und Schaltsteuersignale SD2a und SD3a werden von der Steuer-CPU der Rauschbeseitigungsschaltung 42 zugeführt.
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7 zeigt in einem Schaltplan eine Konfiguration der Rauschbeseitigungsschaltung 41. Die Rauschbeseitigungsschaltung 41 besteht aus einem ersten Schaltungsblock 41a und einem zweiten Schaltungsblock 41b, und die beiden Schaltungsblöcke 41a und 41b haben im Wesentlichen die gleiche Konfiguration. Das heißt, die ersten und zweiten Schaltungsblöcke 41a und 42b sind jeweils mit einem Gate-isolierten Bipolar-Transistor (nachfolgend als „IGBT” bezeichnet) Q11, Transistoren Q12 und Q13, Dioden D11 bis D13, Widerständen R11 bis R17, Kondensatoren C11 bis C13 und einem Schaltelement S11 versehen. Das Schaltsteuersignal SD1a wird dem Schaltelement S11 des ersten Schaltungsblocks 41a zugeführt, und das Schaltsteuersignal SD4a wird dem Schaltelement S11 des zweiten Schaltungsblocks 41b zugeführt.
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Das Schaltsteuersignal SD1a erhält man so, wie in den 8A und 8B gezeigt, durch Vorverlagerung der Anstiegszeit tR des Ventilöffnungs-Befehlssignals SD1 um die Randzeitperiode TMGN, und Verzögern der Abfallzeit tF des Ventilöffnungs-Befehlssignals SD1 um die Randzeitperiode TMGN, wobei das Ventilöffnungs-Befehlssignal SD1 dem Kraftstoffeinspritzventil des Nr.-1-Zylinders entspricht. Auf ähnliche Weise erhält man das Schaltsteuersignal SD4a so, wie in den 8C und 8D gezeigt durch Vorverlagerung der Anstiegszeit tR des Ventilöffnungs-Befehlssignals SD4 um die Randzeitperiode TMGN, und Verzögern der Abfallzeit tF des Ventilöffnungs-Befehlssignals SD4 um die Randzeitperiode TMGN, wobei das Ventilöffnungs-Befehlssignal SD4 dem Kraftstoffeinspritzventil des Nr.-4-Zylinders entspricht. Das Schaltelement S11 wird eingeschaltet, wenn die Schaltsteuersignale SD1a und SD4a einen hohen Pegel einnehmen.
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Wenn das Schaltelement S11 ausgeschaltet wird, wird die Stromversorgungsspannung VCC durch die Widerstände R13 und R14 an die Basis des Transistors Q12 angelegt, und wird auch die Stromversorgungsspannung VCC durch die Widerstände R13 und R16 an die Basis des Transistors Q13 angelegt, wodurch die beiden Transistoren Q12 und Q13 eingeschaltet werden. Dementsprechend wird Spannung an dem Verbindungspunkt der Widerstände R11 und R12 im Wesentlichen zu „0”, und wird der IGBTQ11 ausgeschaltet. In dem ersten Schaltungsblock 41a wird die Impedanz zwischen dem Ausgangsanschluss T12 und der Masse (Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses T12) im Wesentlichen zu „0”, und wird die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses T13 im zweiten Schaltungsblock 41 im Wesentlichen zu „0”.
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Wenn daher die Kraftstoffeinspritzung im Nr.-4-Zylinder erfolgt, wird der in 4 gezeigte Leckstrom IL mit dem ersten Schaltungsblock 41a umgangen, und es wird verhindert, dass der Leckstrom IL durch das Aktivierungssolenoid L1 hindurchfließt. Wenn andererseits die Kraftstoffeinspritzung im Nr.-1-Zylinder erfolgt, wird verhindert, dass der Leckstrom IL durch das Aktivierungssolenoid L4 fließt. Dementsprechend lässt sich verhindern, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen von einem der zwei Zylinder, die das Zylinderpaar darstellen, in das Zylinderinnendruck-Erfassungssignal des anderen der zwei Zylinder gelangt.
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Wenn das Schaltelement S11 eingeschaltet wird, wird die Stromversorgungsspannung VCC nicht länger an die Basis der Transistoren Q12 und Q13 angelegt, wodurch die beiden Transistoren Q12 und A13 ausgeschaltet werden. Dementsprechend wird der IGBTQ11 eingeschaltet, und ist der Zustand, wo die Masseimpedanz der Ausgangsanschlüsse T12 und T13 im Wesentlichen gleich „0” ist, aufgehoben, was es möglich macht, die Aktivierungsströme den jeweiligen Aktivierungssolenoiden L1 und L4 zuzuführen.
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Wenn daher der Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 7 vom Nr.-1-Zylinder erfolgt, werden die Transistoren Q12 und Q13 im ersten Schaltungsblock 41 ausgeschaltet, wodurch der Aktivierungsstrom ID dem Aktivierungssolenoid L1 zugeführt wird. Andererseits werden die Transistoren Q12 und Q13 um zweiten Schaltungsblock 41 eingeschaltet, wodurch der IGBTQ11 ausgeschaltet wird und die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses T13 im Wesentlichen zu „0” wird. Dementsprechend wird es möglich, den Einfluss des Kraftstoffeinspritz-Rauschens aufgrund der Aktivierung des Kraftstoffeinspritzventils 7 vom Nr.-1-Zylinder zu beseitigen, wodurch verhindert wird, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 gelangt, der am Kraftstoffeinspritzventil des Nr.-4-Zylinders angebracht ist.
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Wenn ferner der Ventilöffnungsbetrieb des Kraftstoffeinspritzventils 7 des Nr.-4-Zylinders erfolgt, werden die Transistoren Q12 und Q13 im zweiten Schaltungsblock 41b ausgeschaltet, wodurch der Aktivierungsstrom ID dem Aktivierungssolenoid L4 zugeführt wird. Andererseits werden die Transistoren Q12 und Q13 im ersten Schaltungsblock 41 eingeschaltet, was es möglich macht, den Einfluss des Kraftstoffeinspritz-Rauschens aufgrund der Aktivierung des Kraftstoffeinspritzventils 7 vom Nr.-4-Zylinder zu beseitigen, wodurch verhindert wird, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 gelangt, der an dem Kraftstoffeinspritzventil 7 des Nr.-1-Zylinders angebracht ist.
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Ferner ist die Rauschbeseitigungsschaltung 42 ähnlich der Rauschbeseitigungsschaltung 41 konfiguriert. Daher lässt sich, in Bezug auf das Zylinderpaar vom Nr.-2-Zylinder und Nr.-3-Zylinder, verhindern, dass das vom einen Zylinder erzeugte Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 gelangt, der am anderen Zylinder angebracht ist.
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Wie oben beschrieben werden in dieser Ausführung die zwei Kraftstoffeinspritzventile 7, die an jedem Zylinderpaar (dem Zylinderpaar von Nr.-1-Zylinder und Nr.-4-Zylinder; und dem Zylinderpaar von Nr.-2-Zylinder und Nr.-3-Zylinder) durch die Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung aktiviert, die in dem Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblock 30 enthalten ist. Die Ausgangsanschlüsse T12 und T13 der Rauschbeseitigungsschaltung 41 sind jeweils mit den Aktivierungssolenoiden L1 und L4 verbunden. Wenn eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile 7 aktiviert wird (zum Beispiel das Kraftstoffeinspritzventil vom Nr.-4-Zylinder), wird der Transistor Q13, der zwischen dem Ausgangsanschluss und Masse angeschlossen ist, eingeschaltet, wodurch die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses T12 im Wesentlichen zu „0” gemacht wird, wobei der Ausgangsanschluss T12 mit dem Aktivierungssolenoid L1 des anderen der zwei Kraftstoffeinspritzventile 7 verbunden ist (zum Beispiel dem Kraftstoffeinspritzventil vom Nr.-1-Zylinder). Dementsprechend lässt sich verhindern, dass das Kraftstoffeinspritz-Rauschen in das Erfassungssignal des Zylinderinnendrucksensors 2 gelangt, das am Kraftstoffeinspritzventil 7 vom Nr.-1-Zylinder angebracht ist, wenn das Kraftstoffeinspritzventil vom Nr.-4-Zylinder aktiviert wird.
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Wenn ferner eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile 7 entsprechend dem oben beschriebenen Zylinderpaar (zum Beispiel dem Kraftstoffeinspritzventil vom Nr.-4-Zylinder) aktiviert wird, wird der IGBTQ11, der zwischen dem Eingangsanschluss T11 und dem Ausgangsanschluss T12 angeschlossen ist, ausgeschaltet, wodurch sich verhindern lässt, dass ein zu starker Strom fließt, auch wenn die Masseimpedanz des Ausgangsanschlusses T12 im Wesentlichen zu „0” gemacht wird.
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In dieser Ausführung ist die Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung entsprechend dem Zylinderpaar vom Nr.-1-Zylinder und Nr.-4-Zylinder durch die Schaltelemente S1, S3, S5 und S8, die Diode D1 und den Widerstand R1 konfiguriert. Die Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung entsprechend dem Zylinderpaar von Nr.-2-Zylinder und Nr.-3-Zylinder ist durch die Schaltelemente S2, S4, S6 und S7, die Diode D2 und den Widerstand R2 konfiguriert. Die Rauschbeseitigungsschaltungen 41 und 42 und die Steuer-CPU in dem Kraftstoffeinspritzventil-Aktivierungsblock 30, der die Schaltsteuersignale SD1a bis SD4a für das Schaltelement S11 liefert, entsprechen dem Rauschunterdrückungsmittel. Das Schaltelement S11, die Widerstände R13, R16, R17, der Kondensator C13, der Transistor Q13 und die Steuer-CPU entsprechen dem Masseimpedanz-Reduzierungsmittel. Der IGBTQ11, die Diode D11, der Kondensator C11, die Widerstände R11, R12, das Schaltelement S11, die Widerstände R13, R14, R15, der Kondensator C12, der Transistor Q12 und die Steuer-CPU entsprechen dem Strombegrenzungsmittel. Das Schaltelement S11, die Widerstände R13, R14, R15, der Kondensator C12, der Transistor Q12 und die Steuer-CPU entsprechen dem Steuerblock.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, und es können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden. Zum Beispiel sind in den oben beschriebenen Rauschbeseitigungsschaltungen 41 und 42 der Kollektor des Transistors Q13 und die Anschlüsse T12, T13, T22, T23 direkt verbunden. Wenn daher der Transistor Q13 eingeschaltet wird, wird die Masseimpedanz der Anschlüsse T12, T13, T22 und T23 im Wesentlichen zu „0”. Alternativ könnte auch ein Widerstand mit sehr geringem Widerstandswert (zum Beispiel etwa 1 Ohm) zwischen den Kollektor des Transistors Q13 und die Anschlüsse T12, T13, T22, T23 eingefügt werden. Bei dieser Modifikation kann man auch einen Reduktionseffekt des Kraftstoffeinspritz-Rauschens erhalten, obwohl der Effekt geringer wird als der Reduktionseffekt der oben beschriebenen Ausführung.
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Ferner könnte ein Widerstand mit sehr großem Widerstandswert (zum Beispiel etwa 1 Mega-Ohm) parallel zum IGBTQ11 in den Rauschbeseitigungsschaltungen 41 und 42 geschaltet werden. In dieser Modifikation erfolgt die Strombegrenzung durch den parallel geschalteten Widerstand, wenn der IGBTQ11 ausgeschaltet wird.
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Die oben beschriebene Ausführung zeigt ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist aber auch auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für einen Verbrennungsmotor anwendbar, der mit zwei oder mehr Zylindern versehen ist, und ist nicht auf vier Zylinder beschränkt. Insbesondere wenn man die Konfiguration anwendet, wo der Aktivierungsstrom für die Aktivierungssolenoide der zwei Kraftstoffeinspritzventile, die an zwei ein Zylinderpaar darstellenden Zylindern angebracht sind, von einer Zylinderpaaraktivierungsschaltung zugeführt wird, macht es die vorliegende Erfindung möglich, die Auflagerung des Kraftstoffeinspritz-Rauschens auf das Erfassungssignal des anderen der zwei Kraftstoffeinspritzventile angebrachten Zylinderinnendrucksensors zu unterdrücken oder zu verhindern, wenn eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile aktiviert wird. Wenn ferner die Zylinderzahl ungerade ist, ist eine Aktivierungsschaltung für einen Zylinder vorgesehen, der nicht das Zylinderpaar darstellt.
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Es wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungsmotor (1) angegeben. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthält ein Kraftstoffeinspritzventil (7) und einen Zylinderinnendrucksensor (2), die für jeden der Mehrzahl von Zylindern vorgesehen sind. Das Kraftstoffeinspritzventil (7) spritzt Kraftstoff in eine Brennkammer jedes Zylinders ein, und der Zylinderinnendrucksensor (2) erfasst einen Druck in der Brennkammer. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) enthält eine Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung und eine Rauschunterdrückungsschaltung (41, 42). Die Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung ist entsprechend einem Zylinderpaar vorgesehen, das eine Kombination von zwei der Mehrzahl von Zylindern ist, zum Zuführen eines Aktivierungsstroms zu zwei Aktivierungssolenoiden der zwei Kraftstoffeinspritzventile (7), die an dem Zylinderpaar angebracht sind. Die Rauschunterdrückungsschaltung (41, 42) ist zwischen der Zylinderpaar-Aktivierungsschaltung und den Aktivierungssolenoiden vorgesehen. Die Rauschunterdrückungsschaltung (41, 42) enthält zwei Ausgangsanschlüsse (T12, T13), die jeweils mit den zwei Aktivierungssolenoiden der zwei Kraftstoffeinspritzventile (7) verbunden sind. Wenn eines der zwei Kraftstoffeinspritzventile (7) aktiviert wird, wird die Masseimpedanz zwischen dem Ausgangsanschluss (T12), der mit dem Aktivierungssolenoid des anderen der zwei Kraftstoffeinspritzventile (7) verbunden ist, und der Masse reduziert.
